CN105984663A - 预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐原油在采集和转运中需要临时盛放在具有加热器的原油储罐内。由于原油中含有挥发性可燃气体和腐蚀性成分，需要加热原油储罐具备防爆能力和耐腐蚀性能。本发明所描述的电加热原油储罐，包含进油口、出油口、外部供电电源和电加热器件，其特征在于：电加热器件预埋在罐壁纤维增强塑料材料内，固化后共同形成复合型的储罐罐壁。本发明中的电加热器件完全被纤维增强塑料包覆，降低了机械损伤和环境老化对电加热器件寿命的影响，可以满足储罐的防爆要求，罐壁内衬塑料材料可以耐受的原油腐蚀性，储罐外覆的保温层起到节能效果，适于采油井场的使用要求。

Description

预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，特别是涉及一种用于原油储存的电加热储罐。

背景技术

原油在采集和转运中需要盛放在储罐内。为维持必要的流动性以便于泵送，在泵送前需要在储罐内将原油加热到合适的温度。

当前主要采用的原油加热方式包括：明火加热、蒸汽和热循环水加热、电加热三种。明火加热储油罐可能引爆原油中的挥发性气体；蒸汽加热和循环水加热储罐内的原油，需要配备锅炉和传热管道和热交换器，难以满足分散安装的原油储罐的加热要求；电加热原油储罐可以克服上述两种加热方式的不足，是未来原油储罐加热的主要方式。

当前电加热原油储罐的不足主要表现在四个方面：1、防爆安全性；2、耐腐蚀性能；3、满足使用寿命的要求；4、节能要求。

防爆安全性：原油中含有挥发性可燃气体成分，尤其在加热条件下，可燃气体含量会增加。原油储罐的电加热功率高，电加热器件自身的机械损伤、绝缘材料的老化，外界物质的介入(如渗水)等因素，都可能造成加热元器件的打火，相应的防护措施实施难度大，成本高。

耐腐蚀性能：原油中很有多种具有腐蚀性的化学成分，在加热条件下，原油的腐蚀性还会增强。原油储罐需要耐受加热条件下原油、原油挥发气、原油伴生气以及大气环境的综合腐蚀作用，保障储罐主体结构的完整性和机械强度。

使用寿命的要求：除了罐壁材料的腐蚀和材料的老化之外，影响电加热储罐寿命的主要因素是电加热器件的工作寿命，其中，电加热器件中的发热材料长时间工作在高温环境中，容易被氧化，用于保护电加热器件的绝缘层的老化，也是影响其使用寿命的主要因素。储油罐的寿命要求为10～30年，保障电加热器件的长使用寿命是目前亟待解决的问题。

节能要求：在对电加热原油储罐进行加热和保温期间，消耗的电功率大于等于原油储罐自身的散热功率。由于储油罐体积和表面积庞大，相应的散热功率高，采油场的配电容量难以满足电加热原油储罐的功率要求，需要在设计原油储罐时，设法降低储罐自身的散热功率。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐，由具有耐油耐腐蚀特性的内衬层、电加热线和起保护作用的外衬层，复合形成一体的预埋电

加热线纤维增强塑料罐壁结构，来提升电加热原油储罐的防爆安全性、耐腐蚀性、提高其使用寿命，降低加热的电力消耗。

本发明所采用的技术方案是：该原油储罐罐壁结构，由内到外分别包含：纤维增强塑料内衬层[4]、电加热器件(电加热线)[2]、纤维增强塑料外衬层[3]、保温层[1]。在制作原油储罐时，电加热线[2]预埋在内衬层[4]和外衬层[3]之间，一起固化后，形成多层复合结构罐壁。外部再包覆保温层[1]后，埋在储罐所在地点土层下使用。

由于电加热线[2]完全包覆在固化后的纤维增强塑料内部，储罐埋到地下后，电加热线[2]不会再受到外部机械作用，避免了可能形成的电火花。内外衬的纤维增强塑料也隔绝了电加热线[2]与外界氧气和其他介质的接触，避免了绝缘层老化和外部介质进入而可能产生的电加热线[2]的打火放电。同样的原理，被内外衬包覆保护的电加热线[2]的使用寿命也得到了延长。该复合罐壁结构具有良好的耐原油和耐环境腐蚀性能。储罐外部包覆的保温层[1]可以增加储罐散热的热阻，降低储罐散热功率；将储罐埋入地下使用，可以在寒冷季节，减小储罐内外的温度差，从而进一步降低储罐散热功率，达到节能的目的。本发明储罐中安装的温控系统[5]，可以在原油温度达到设定温度时停止加热，避免了过高的加热温度提高储罐的散热功率，同时也避免了过高的原油温度造成原油中挥发性成分的流失，影响原油品质。

与现有技术相比，本发明所描述的电加热玻璃钢原油储罐，可以满足原油存储的防爆要求，可以避免加热温度过高影响原油成分，具备超强的抗原油腐蚀性能，具备节能效果，非常适于采油井场的使用要求。

附图说明

图1为预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐结构图.如图所示，电加热原油储罐罐壁主体由纤维增强塑料制作，罐体上方开有进油口[7]、出油口[8]、检测孔[6]，检测孔[6]上安装有温控系统[5]，用于检测原油温度和控制电加热器件[2]的启停。

如图1中局部视图“罐壁结构剖视图”中所示，由内到外罐壁的构造分为纤维增强塑料内衬层[4]、预埋的电加热器件(电加热线)[2]、纤维增强塑料外衬层[3]、保温层[1]。其中，电加热线[2]预埋在内衬层[4]和外衬层[3]之间，一起固化后，形成多层复合结构罐壁。最外层包覆的保温层[1]起到防止热量散失的作用。

图2中描述了预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐埋入土层内使用的状况。

具体实施方式

制作与安装：

本发明所描述的预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐的制作可以通过如下描述的工序制作：

1、制备内衬层：在圆柱形内模上铺设热固性树脂和增强纤维(如玻璃纤维)，形成厚度2～8mm的内衬层；

2、铺设电加热层：内衬层固化后，在其表面铺设电加热线。电加热线的形式可以是电热线、电热带或者伴热带、或者电加热膜等样式，可以选用恒阻值的电加热线，也可以选用自控温型电加热线。

3、制备外衬层：在电加热线外部喝电加热线间隙内，铺设热固性树脂和增强纤维，并一起完成固化。固化后内衬层、外衬层固化为一体，将电加热线固定和严密包覆在中间，形成如图1中“罐壁结构剖视图”所描述的结构。

上述工序1中所述内模，可以采用定长的圆柱形模具，使用增强纤维侵树脂缠绕制作特定长度的油罐内衬；也可以采用连续缠绕设备，制作任意长度的油罐内衬。

预埋的电加热线的两个端头，需要包覆在树脂不能侵透的保护袋内。外衬层完全固化后，切割保护袋，取出电加热线端头用于接电。

为了便于配电，电加热线可以分成多段铺设到一个油罐内。例如：可以将所需铺设的总电加热线长度，等分成具有相同加热功率的3段电加热线，用于连接三相电源。

油罐外部的保温层可以采用具有封闭孔的发泡塑料填充，外部铺设反射层和固定膜。具有封闭孔的发泡塑料可以现场制备，也可以预制为软板材，裁剪后包覆到储罐外部。

如图2所示，预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐埋在地下使用。在气温低的环境下，地下温度会高于空气温度，埋地使用可以降低维持油温所需要的电力消耗。埋地使用可以避免油罐罐壁受到外部机械损伤，降低电加热线短路打火的风险，也可以保持油罐外层保温层的完整性，降低电力消耗。

埋地使用时，电加热线的电力接线需要具备防水能力，在连接电源线后，接线端头灌胶防水，或者在防水接线盒内完成接线。

油罐的功能实现：

本发明所述预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐在使用时，原油通过进油口[7]进入油罐内储存。当需要泵出原油时，需要提前启动油罐的加热功能，电加热线[2]通电后开始发出热量，加热其周围的外衬层[3]和内衬层[4]，内衬层[4]传热给原油，实现加热功能。保温层[1]降低了通过外衬层[3]散失的热量。

当原油温度达到事先设定的温度上限时，温控系统[5]切断电加热线[2]的供电线路，直到原油温度降低到事先设定的温度下限时，再重新接通加热线路。

防爆安全性：油罐内原油在存储时只与纤维增强塑料内衬层[4]接触，与电加热线[2]完全隔离。电加热线[2]处于复合为一体的坚硬的内衬层[4]和外衬层[3]的包覆中，起到了对电加热线[2]的固定、绝缘、防渗漏和机械损伤保护的作用，减小了电加热线由于短路或漏电形成电火花的可能性。在使用过程中，油罐外部铺设保温层，并埋入地下使用，杜绝了使用过程中罐壁结构受损的情况发生。本发明所述预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐的火花产生概率，比普通电加热原油储罐低1000倍，防爆安全性显著增强。

防腐蚀：纤维增强塑料内衬层[4]具有耐原油腐蚀性能；温度控制系统可以限制罐壁的最高温度，相应地降低原油的腐蚀性。本发明所述预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐的耐腐蚀寿命超过30年，远高于碳钢做内壁的钢制储油罐的3～5年腐蚀寿命。

使用寿命：电加热线[2]完全包覆在纤维增强塑料内，且罐体埋在地下，隔离氧气和紫外线，延缓了纤维增强塑料的老化，延长了电加热线[2]的使用寿命。与开放环境下使用的电加热线相比，包覆在纤维增强塑料内的电加热线的平均使用寿命可以从6年延长到25年。另外，温度控制系统限制了罐壁的最高温度，该温度小于纤维增强塑料的长期工作温度，保障罐壁材料和结构的稳定性。

节能：油罐外铺设保温层[1]，以及采用地埋方式使用，可以降低油罐的散热功率，降低油罐的加热能耗；温度控制系统限制了罐壁的最高温度，相应地也降低了油罐的散热功率。本发明所述预埋电加热线纤维增强塑料原油储罐的实际能耗，比露天安装的原油储罐降低约25倍(气温-10摄氏度条件下)，比未经保温处理直接地埋的原油储罐，能耗降低15倍(气温-10摄氏度条件下)。

Claims (5)

1.一种电加热原油储罐，包含进油口[7]、出油口[8]、外部供电电源和电加热器件，其特征在于：电加热器件[2]预埋在罐壁纤维增强塑料材料内，包覆在纤维增强塑料形成的内衬层[4]和外衬层[2]之间，纤维增强塑料固化后，共同形成复合型的储罐罐壁。

2.根据权利要求1所述的电加热原油储罐，其特征在于：前述储罐加热层外部包覆一个保温层[1]。

3.根据权利要求1所述的电加热原油储罐，其特征在于：储罐采用地埋的方式安装。

4.根据权利要求1所述的电加热原油储罐，其特征在于：电加热器件[2]采用具有自控温特性的电加热器件，当温度上升超过其限定温度后，电加热器件的功率将显著下降。

5.根据权利要求1所述的电加热原油储罐，其特征在于：储罐上安装有温控系统[5]，通过系统内的温度传感器测量储罐内温度，并调节温控系统[5]内的接触器的通断，启闭电加热器件[2]。