Обогрев технологических узлов на предприятиях. Уникальные применения кабельного обогрева

 

Введение

Хорошо известно, что основные направления, где применяются кабельные электрические системы обогрева (КЭСО) – это подогрев пола, отопление помещений, антиобледенительные системы крыш и всевозможных наружных площадок, а также зимний обогрев трубопроводов и различных цистерн-хранилищ.

Вместе с тем существует достаточно обширный круг задач, решение которых находится благодаря применению КЭСО. Прежде всего, это ряд технологических процессов в промышленности, для осуществления которых требуется поддержание определённого температурного режима. Работа некоторых механизмов осложняется в зимнее время опасностью обледенения: это шнековые и ленточные транспортёры, роликовые направляющие различных задвижек, подъёмных и раздвижных ворот и прочих механизмов, подвижные части которых не защищают от намерзания льда даже самые морозостойкие смазки. Работа не только гидравлических домкратов и прессов, но также и пневматических приводов в условиях Крайнего Севера сильно затрудняется в холодное время года.

В отдельную группу задач, решаемых с применением КЭСО, можно выделить технологические процессы, связанные с транспортированием продуктов нефтяников, химиков, горняков. В пищевой промышленности часто требуется строгое соблюдение температурного режима различных производственных процессов для безаварийной работы оборудования в условиях холода. Это относится ко многим пищевым продуктам: патока, различные эмульсии, сиропы, пиво, мука, подсолнечное и прочие масла, глюкоза, меласса (измельчённые пищевые продукты).

В технический отдел DEVI обращаются для решения некоторых уникальных задач, например, обогреть масштабные стеклопакеты витражей с уникальной мозаикой,  обеспечить автоматический температурный контроль в процессе производства пенобетона, улучшить технологию производства строительных ДСП-панелей, облегчить транспортировку жидкого шлама на горнообогатительном комбинате, решить проблемы при транспортировке хлора, нафталина, цианида натрия, каучука, мокрой щепы, топливных гранул, комбикормов, удобрений и т. д. Алмазодобытчики просят решить проблемы с эксплуатацией ёмкости для охлаждения бура на сверхглубокой скважине, судостроители ломают голову над тем, как побороть обледенение лееров (поручней трапов) во время шторма (проблема решена применением нагревательных кабелей), железнодорожники не хотят очищать от примёрзшего льда платформы, покрытые современными пултрузионными композитными панелями, стародедовскими способами, предпочитая встроить в настил платформ обычные нагревательные кабели. Те же железнодорожники очень довольны применением кабельного обогрева для решения проблем обмерзания узлов сброса дренажных продуктов санузлов в железнодорожных вагонах. Аналогично обогреваются резиновые маты в специальных контейнерах для сбора железнодорожных отходов. Решена задача подогрева лотков, применяемых в животноводческих хозяйствах для дезинфекции коровьих копыт.

Как видим, задачи редкие, уникальные, но не все работники эксплуатационных служб знают, что для их решения уже имеются изящные решения, в которых применяется кабельный электрообогрев. Ну, а такие применения КЭСО, как обогрев накопителей ила и жироловок в очистных установках, уже стали рядовыми. Или зимнее обледенение внутренних стенок воздуховодов в системах кондиционирования и вентиляции зданий – это не проблема для строителей, использующих КЭСО.

Примеры кабельного обогрева технологических узлов и механизмов

Рассмотрим, какие возникают проблемы при зимней эксплуатации различных движущихся механизмов и разберём, как эти проблемы решаются с применением КЭСО на конкретных примерах выполненных работ.

  • Транспортёр мокрой щепы

В Карельском лесозаготовительном хозяйстве встретились с проблемой транспортирования ленточным транспортёром деревянной щепы в холодное время года. Мокрая щепа очень быстро смерзается в комки, которые затрудняют работу транспортёров. Транспортёры имеют внешние теплоизолированные кожухи. Требуется обогреть внутреннее пространство кожухов и поддерживать в нём положительную температуру.

Исходные данные:

Температура окружающего воздуха: -35 °С;

Необходимая температура поддержания внутри кожухов: +5 °С;

Размеры кожухов двух транспортёров: 15м х 0,5м х 0,7м и 4м х 0,6м х 0,7м;

Теплоизоляция: стекловолоконные маты толщиной 100 мм с плотностью 150 кг/м³ и коэффициент теплопроводности 0,07 Вт/(м*К);

Требуется обеспечить автоматическое поддержание заданной температуры вокруг транспортёров.

Решение:

Предусмотреть сборно-разборную конструкцию кожухов в виде отдельных модулей длиной 1,5 м и 2 м. На внешней поверхности модулей кожухов закрепляются отдельные нагревательные секции саморегулируемого нагревательного кабеля DEVIpipeguard™ 25. Шаг укладки кабеля: 10 см. Линейная мощность теплоотдачи кабеля: 44 Вт/м при -35 °С и 25 Вт/м при +5 °С. Стартовая мощность всей системы обогрева для транспортёра длиной 15 м – 11,4 кВт, для транспортёра длиной 4 м – 3,2 кВт.  Управление: терморегулятор DEVIreg™330 (-10…+10) °С. При необходимости можно проводить беспрепятственно профилактические и ремонтные работы.

  • Ленточный транспортёр ила, Мосводоканал

Аналогичная задача, только требуется предотвратить смерзание транспортируемого ила.

Исходные данные:

Температура окружающего воздуха: -30 °С;

Необходимая температура поддержания внутри кожуха: +5 °С;

Дно кожуха транспортёра: 14,4м х 0,8м;

Теплоизоляция: стекловолоконные маты толщиной 100 мм с плотностью 150 кг/м³ и коэффициентом теплопроводности  0,07 Вт/(м*К);

Требуется обеспечить автоматическое поддержание заданной температуры вокруг транспортёров.

Решение:

Резистивный нагревательный кабель постоянной мощности DEVIsnow™ 0,092 Ом/м. Длина нагревательной секции: 140 м, мощность при напряжении 230 В: 4,1 кВт. Кабель закрепляется фольгированным скотчем с сильной адгезией к металлическому кронштейну в виде «змейки» с шагом укладки 15 см. Согласно «Техническому заданию» для выполнения профилактических работ общая длина нагревательной секции 140 м делится на 8 отрезков, которые при установке соединяются последовательно при помощи разъёмов. Стекловолоконные маты должны предусматривать удобный монтаж и демонтаж. Перед включением транспортёра на нагревательный кабель заблаговременно (~16 часов) подаётся напряжение питания для прогрева пространства вокруг транспортёрной ленты.

  • Подъёмные ворота с роликовыми каретками

   Требуется обогреть направляющие для свободного перемещения по ним роликовых кареток подъёмных ворот в зимнее время. Механизм роликов обмерзает в результате выпадения конденсата.

Исходные данные:

Температура окружающего воздуха в производственном помещении: 0 °С;

Необходимая температура направляющих: +3 °С;

Теплоизоляция: монтажная пена «Макрофлекс». Толщина слоя теплоизоляции: 40 мм;

Требуется обеспечить бесперебойную работу механизмов подъёмных ворот в зимнее время.

Решение:

Установить саморегулируемый нагревательный кабель DEVIpipeguard™ 25 на обратной (не рабочей) стороне направляющих. Закрепить кабель алюминиевым скотчем Alutape и монтажной пеной. Недопустимо попадание монтажной пены непосредственно на рабочую поверхность нагревательного кабеля (не закрытую алюминиевой липкой лентой)!

Направляющие длиной по 3,3 м. Две нагревательные секции длиной 13 м каждая.

Направляющие длиной по 2,5 м. Две нагревательные секции длиной 10 м каждая.

  • Подогрев пенобетона

Исходные данные:

Заливка пенобетона производится в форму с внешними размерами 2,5м х 1,5м. Размер пенобетонного блока: 2,4м х 1,2м х 0,3м. Стальная форма установлена на бетонной плите, расположенной непосредственно на грунте, на открытом пространстве.

Плотность пенобетона: 800 кг/м³.

Температура поступающего бетонного раствора: +5 °С.

Минимальная температура окружающей среды: -30 °С.

Снаружи бетонная масса подогревается тепловой пушкой мощностью 15 кВт. Для обеспечения равномерности прогрева застывающей бетонной массы требуется обеспечить дополнительный подогрев блока снизу.

Необходимо разогреть и поддерживать температуру бетонного блока: +40…50 °С (расчётная температура +45 °С).

Решение:

Обеспечить электрокабельный подогрев снизу застывающего пенобетонного блока.

Теплоизоляция: заложить в бетонное основание ниже нагревательного кабеля теплоизоляцию: пенополистирол DOW-Floormate 500 (плотность 45 кг/м³, коэффициент теплопроводности λ=0,028 Вт/(м*К), толщина 50...60 мм).

Нагревательный кабель DEVIsnow™ 30T 110 м 3290 Вт заливается в бетонную стяжку толщиной 25...30 мм, армированную стальной сеткой с размером ячейки 25 мм. Нагревательный кабель закрепляется нейлоновыми стяжными хомутами на этой сетке. Расчётный средний шаг укладки кабеля: 5,6 см. Фронт теплового потока от нагревательного кабеля проникает в бетон на глубину 30 см за 9,5 часов.

Терморегулятор: DEVIreg™330 (+5…+45) °С.

  • Подогрев промышленных емкостей с газообразными, жидкими и твёрдыми продуктами

В различных отраслях промышленного производства разнообразных продуктов и в агротехническом комплексе встречаются задачи обогрева емкостей различного масштаба, содержащих газообразные, жидкие и твёрдые материалы. Часто помимо обогрева емкостей возникает необходимость обогрева подходящим к ним труб. Необходимость защиты труб и резервуаров от замерзания возникает с целью обеспечения свободного тока транспортируемых жидкостей, а также для поддержания в производственном процессе температуры в заданном диапазоне. Это позволяет, к примеру, избежать застоя жидких продуктов и эмульсии, который вызывает их коагуляцию и загустение. К таким задачам относятся:

  • Технологический обогрев ёмкостей. В этом случае температура может меняться в широких пределах, и её точное значение определяется производственным процессом. Например, для мазута эта температура составляет +60 °С , а при обогреве трубопроводов и баков с битумом эта величина вырастает до +180 °С. Для правильной сохранности каждый продукт должен иметь свою технологическую температуру. Это может быть сахарный сироп в ферментере, пищевая меласса, сливочное масло, мука в бункере, патока, комбикорма, удобрения, нефть, дизельное топливо;
  • Противоконденсатный обогрев резервуаров. Применяется для исключения возможности образования конденсата на стенках сосуда. Для автоматического регулирования температурного режима используется определение «точки росы», которая, в свою очередь, зависит от влажности воздуха и разности температур между стенками и окружающей средой;
  • Разогрев продукта до заданной температуры за требуемое время. Часто в этой задаче применяют комбинированный разогрев: устанавливают на фланцах резервуара мощные ТЭНы для разогрева продукта; после разогрева они отключаются и передают эстафету кабельным системам обогрева, равномерно поддерживающим требуемую температуру по всему объёму резервуара;
  • Обогрев резервуаров, содержащих продукты, находящиеся в твердой фракции (уголь, руда и др.). Теплоизоляция резервуаров и их подогрев предотвращает смерзание частиц внутри бункера.

В заключение приведём пример обогрева цилиндрического поршня, работающего при отрицательной температуре окружающей среды.

  • Обогрев поршня АП ОП-4

Исходные данные:

Площадь поверхности корпуса поршня 0,14 м², в том числе:

  • цилиндрическая часть Ø 0,2м, L = 0,12 м: 0,075 м² (обогреваемая, теплоизолированная);
  • 2 торца Ø 0,2 м : 0,065 м² (необогреваемая, теплоизолированная).

Стенка бака: металлическая, толщина 5 мм.

Поддерживаемая температура стенки бака: +20 °С.

Температура снаружи: -30 °С.

Толщина теплоизоляции (каменная вата PAROC Lamella Mat 80 AluCoat) с коэффициентом теплопроводности λ=0,04 Вт/(м*К): 30 мм.

Решение:

Обеспечить электрокабельный обогрев боковой цилиндрической стенки поршня.

Установить саморегулируемый нагревательный кабель DEVIpipeguard 10 длиной 2 м, снабжённый сетевым шнуром питания (230 В~). Установленная мощность системы обогрева: 20 Вт.

В промышленности встречаются аналогичные задачи, но гораздо масштабнее, например, обогрев поршня гидравлической системы привода к задвижкам гидроэлектростанции. В этой задаче диаметр поршня – 20 м! Удельная мощность обогрева составляет 650 Вт/м². Задача успешно решена. Система обогрева эксплуатируется более 10 лет.

Заключение

В настоящей статье мы перечислили ряд задач обогрева механизмов и систем обеспечения технологических процессов, выполнение которых по ряду причин связано с работой при отрицательной температуре окружающей среды. Ограниченный объём статьи не позволяет рассмотреть другие задачи обогрева, успешно выполненные и внедрённые в промышленности, агрокомплексе, лесном хозяйстве, химическом производстве, на бурильных установках и т. д.  Но даже небольшой представленный обзор показывает, что, за редким исключением, не существует невыполнимых заданий. Проблемы, связанные с замерзанием транспортируемых продуктов и обмерзанием механизмов, успешно решаются при помощи систем электрокабельного обогрева DEVI.

 

Обогрев трубопровода для прокачки моторного масла на Ярославском НПЗ