CN102884363B - 运输含有碳氢化合物的流体的设备的加热装置 - Google Patents

运输含有碳氢化合物的流体的设备的加热装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种运输含有碳氢化合物的流体的传输设备(10)的加热装置(20)，所述加热装置包括两个侧壁(22a，22b)之间延伸的刚性结构(22)，其形成了在两个侧壁(22a，22b)之间的空间(23)，包含加热装置的柔性薄膜(21)，其扩充到所述空间(23)并用以在所述空间(23)中限定至少部分地围绕所述传输设备(10)的内腔(23a)和外腔(23b)，以及被设计用以向所述内腔(23a)提供、排出或维持所述流体的泵送设备(24)，以此使所述薄膜(21)接触到所述传输设备(10)用以加热。

Description

运输含有碳氢化合物的流体的设备的加热装置
技术领域
本发明涉及一种运输含有碳氢化合物的流体的设备的加热装置。
背景技术
运输含有碳氢化合物的流体的设备有时要被安置于陆地和海洋中的低温环境中，有时也被安置于很深的水下。在这种情况下，所述流体可能结冻、凝固或呈现石蜡状。这些流体反应可能会导致阻塞和干扰诸如管道、管线或阀门等的传输设备中流体的传输。这正是这种碳氢化合物流体传输设备有时需要加热来防止上述问题的原因。
加热覆层就是为了传输碳氢化合物的管道或管线而存在的。它们通常围绕在管线上，并依在管线上以几根带固定。专利文献US2006/102615就描述了这样一种加热覆层。
然而，这种加热覆层难以应用到非常低温的环境和/或很深的海底。
发明内容
本发明的目的就是要避免上述问题。
根据本发明的一项实施例，一种用于运输含有碳氢化合物的流体的传输设备的加热装置包括：
-在两个侧壁之间延伸的刚性结构，其在两个侧壁间形成一个空间，且包含在两个侧壁间单一方向的开口，
-从所述两个侧壁扩展至所述空间的柔性薄膜，其用于限定位于所述结构与所述薄膜之间空间的内腔以及位于所述薄膜与所述开口之间的外腔，所述薄膜包含加热装置，所述内腔是流体密封的，并且所述外腔至少部分围绕所述传输设备，
-用于供给、排出或保持所述内腔中流体的泵送设备，所述泵送设备被设计用以使所述内腔膨胀，使得所述薄膜与传输设备相接触，以便于所述加热装置对传输设备加热，并且其还用以排空内腔以便于在传输设备周围放置或移去加热装置。
通过上述方案，所述加热装置可以被很简单地安装在碳氢化合物传输设备周围，并在启动时就能使加热薄膜与碳氢化合物传输设备相接触。这种薄膜自然地适应所述碳氢化合物传输装置的外形。
此外，所述加热装置是可移去的，并能够在没有人介入的情况下远程自动安装。
在本发明的加热装置的各种实施方式中，下列装置中的一个或多个可以被有选择地使用：
-泵送设备，其包含至少一个容纳流体的容器、一条将所述容器连接到所述内腔的管线，一个适用于在所述容器与所述内腔之间双向移动流体的泵，以及一个用于关闭内腔的阀门；
-所述加热装置还包括适用于控制所述泵与阀门的控制装置，该控制装置还用于在内腔膨胀时使所述薄膜的加热装置开始加热；
-所述加热装置是至少一个导电体，所述导电体适用于根据焦耳效应来加热所述薄膜；
-所述薄膜用弹性体制成，并且所述导电体包含了嵌入在薄膜的弹性体中的碳纤维；
-所述流体是一种具有绝热特性的流体，以便于所述内腔将热量与所述薄膜隔绝；
-所述薄膜，在内腔膨胀时，具有适于充分封闭所述开口的外形。
附图说明
参见附图，从以下对一个以非限定性实例给出的实施例的描述中，本发明的其他特征及优点将会变得明了。
在附图中：
-图1是显示本发明的加热装置的视图。
具体实施方式
图1是加热装置20实施例的示意剖视图，该加热装置20用于加热传输含有碳氢化合物的流体的设备10流体，所述流体例如原油、燃气、重油等。所示的传输设备10是横截面为圆形的管线或管道。但是，任何其他碳氢化合物传输设备也是有可能的，例如阀门，“圣诞树”，在管道间用于配送的元件，钻井口装置等。
用于传输流体的装置10的加热装置20包括：
-刚性结构22，例如具有倒置U形的形状，在两个侧壁22a与22b之间延伸以形成在两侧壁之间的空间23，
-从两个侧壁22a与22b延伸到所述空间23内的所述柔性薄膜21，其在所述空间23中限定了结构22与薄膜21之间的内腔23a，以及位于薄膜21与结构22的开口22d之间的外腔23b，以及
-用于所述内腔23a的泵送设备24。
所述刚性结构22包括侧壁22a与22b之间的连接22c，以及两个侧壁22a与22b之间与所述连接22c反向(图1中的方向Z)的开口22d。
所述内腔23a充分封闭并且是流体密封的。
所述外腔23b是开放的，以便于加热装置20可以围绕传输设备10安装，在加热装置20安装时，所述的腔至少部分围绕着所述传输设备10。
所述薄膜21包括了加热装置。这里的加热装置可以是任何类型的：集成在薄膜21中或与薄膜21形成一体的管道内高温流体的循环，或者集成到薄膜21内或与薄膜21形成一体的导电体。这种导电体具有电阻R，当电流i流经导电体时，根据焦耳效应，提供热量P＝Ri2。
所述导电体可以是电缆，例如以铜制成。
优选地，所述导电体以嵌入薄膜21的弹性体内的碳纤维制成。所述碳纤维或多或少地分布在薄膜21的整块表面上。因此薄膜21是柔性的，即使存在着所述的导电体。此外，这种导电体比单一的铜导线能产生更加均匀的热量且更可靠，这是因为并联的碳纤维都传导了一部分电流。
所述柔性薄膜21可以以弹性体制成，例如硅树脂。
所述泵送设备24适于供给、排出或保持内腔23a中的流体。它用于对内腔23a填充从而将薄膜21与传输设备10相接触，以便于加热装置对传输设备10进行加热。它还用于排空内腔23a，从而在传输设备10周围放置或移去加热装置20。
所述流体可以是具有绝热特性的流体，例如粘性凝胶。有了这种结构，当内腔23a已经膨胀并且加热装置加热了薄膜21时，这样更易热隔绝加热装置20的外界环境，所产生的热量被集中到传输设备10。因此使得加热装置20的效率更高。
此外，所述薄膜21在空间23中可具有任何形状。在特别的情况下，它可能是倒置的U形或Ω形，或者至少具有形成为突入所述空间23内并因此使开口22d变窄的折叠的部分21a。有了这种结构，当内腔23a膨胀时，薄膜21可以接触到传输设备10的较大表面面积，并有可能封闭开口22d以便于更好地加热传输设备10，并在降低热量损失时进行隔热。
泵送设备24包括：
-容器24a，其包含储备量的流体，
-管线24b，其将容器24a连接到加热装置20的内腔23a，
-泵24c，其适于在所述容器与所述内腔之间双向传输流体，以及
-阀门24d，其用于打开或关闭所述管线24b。
控制装置25适于控制泵24c与阀门24d，并在内腔23a膨胀时加热薄膜21的加热装置。
为操作加热装置20：
-打开阀门24d，
-启动泵24c，将预定量的流体从容器24a输送到内腔23a中，使内腔23a膨胀，且使得柔性薄膜21扩展并接触到传输设备10，
-然后，关闭阀门24d，保持内腔23a中流体的量，并保持薄膜21与传输设备10之间的接触，
-启动加热装置加热薄膜21，并通过热传导加热传输设备10。
当传输设备10已经充分加热使得结冻的碳氢化合物阻塞物消失时：
-重新打开阀门24d，
-启动泵24c，将预定量的流体从内腔23a移回到容器24a中，使内腔23a被排空且柔性薄膜21返回到远离传输设备10的位置，并且
-加热装置20可以被移除。
控制装置25可以被放在离加热装置20一定距离的位置。因此加热装置20可以在传输设备10上被简单地安装和移除，该过程全自动不需人工参与。此外，加热装置20的柔性薄膜21可以更好地封闭传输设备10，以便于为其加热。

Claims (7)

1.运输含有碳氢化合物的流体的传输设备(10)的加热装置，包括：
-在两个侧壁(22a，22b)之间延伸的刚性结构(22)，其在所述两个侧壁(22a，22b)之间形成了空间(23)，并包含在所述两个侧壁之间单向(Z)的开口(22d)，
-从所述两个侧壁(22a，22b)扩展到所述空间(23)的柔性薄膜(21)，其限定了位于所述刚性结构(22)与所述薄膜(21)之间的所述空间(23)内的内腔(23a)，以及位于所述薄膜(21)与所述开口(22d)之间的外腔(23b)，所述薄膜(21)包括加热装置，所述内腔(23a)是流体密封的，并且所述外腔(23b)被设计为至少部分地围绕着所述传输设备(10)，
-泵送设备(24)，其适于供给、排出或保持在所述内腔(23a)中的流体，所述泵送设备(24)被设计成使所述内腔(23a)膨胀，使得所述薄膜(21)接触到所述传输设备(10)，以便于所述加热装置对所述传输设备进行加热，并且所述泵送设备(24)被设计成用以排空所述内腔(23a)，以便于放置或移除所述传输设备(10)周围的所述加热装置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泵送设备(24)包括至少一个容纳流体的容器(24a)，一条把所述容器(24a)连接至所述内腔(23a)的管线(24b)，一个适于在所述容器与所述内腔之间双向移送流体的泵(24c)，以及一个用于关闭所述内腔(23a)的阀门(24d)。
3.根据权利要求2所述的装置，进一步包括适用于控制所述泵(24c)与所述阀门(24d)的控制装置(25)，当所述的内腔(23a)膨胀时，所述控制装置(25)启动所述薄膜(21)的加热装置开始加热。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热装置至少是一个导电体，所述导电体适于根据焦耳效应加热所述薄膜(21)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述薄膜(21)用弹性体制成，且所述导电体包含嵌入在所述薄膜的弹性体中的碳纤维。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流体是一种具有绝热特性的流体，以便于所述内腔(23a)热隔绝所述薄膜(21)。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述薄膜(21)在所述内腔(23a)膨胀时，具有适于充分封闭所述开口(22d)的形状。
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