DE102014002517A1 - Arrangement and method for heating pipelines for fluid transport - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung, Warmhaltung und Wiedererwärmung von wärmeisolierten Pipelines für den Fluidtransport, insbesondere von zähen Erdölen zur Verbesserung der Transportfähigkeit aufgrund verringerter Viskosität, und zur Vermeidung einer Erdölverfestigung bei Unterschreitung des Stockpunkts. Zu diesem Zweck wird die Pipeline mit Heizstationen nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung ausgestattet. Während die dort erzeugte elektrische Energie zur Versorgung benachbarter Abschnitte des elektrischen Pipeline-Begleitheizsystems dient, wird im Bereich jeder Heizstation die anfallende Wärme auf einen durch die Heizstation geleiteten Seitenstrom des Transportmediums übertragen, der danach wieder in den Haupt-Transportstrom zurückgeführt wird. Mit einem solchen Kombinationsverfahren werden Gesamt-Wirkungsgrade des beschriebenen Beheizungsverfahren von über 80%, bezogen auf die Heizenergie des eingesetzten Primär-Brennstoffs, z. B. Erdgas, möglich.The invention relates to a method for heating, keeping warm and reheating of heat-insulated pipelines for fluid transport, in particular of viscous petroleum oils to improve transportability due to reduced viscosity, and to avoid petroleum hardening when falling below the pour point. For this purpose, the pipeline will be equipped with heating stations using the principle of combined heat and power. While the electrical energy generated there serves to supply adjacent sections of the electrical pipeline heat tracing system, in the region of each heating station the resulting heat is transferred to a side stream of the transport medium directed by the heating station, which is then returned to the main transport stream. With such a combination method, overall efficiencies of the described heating method of over 80%, based on the heating energy of the primary fuel used, z. As natural gas, possible.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und ein Verfahren zur Beheizung von Pipelines, insbesondere erdverlegter Pipelines für den Transport von Erdöl und Erdölprodukten über große Transportentfernungen.The invention relates to an arrangement and a method for heating pipelines, in particular underground pipelines for the transport of crude oil and petroleum products over long transport distances.

1. Problembeschreibung1. Problem description

Im Zuge des Transports von Fluiden, insbesondere von schweren und hochviskosen Erdölen in langen Pipelines (z. B. mehr als 100 km) ergibt sich bei bestimmten Rohölsorten u. a. die Aufgabenstellung, die Temperatur des Erdöls mittels einer Begleitheizung und in Kombination mit einer Wärmedämmung aus folgenden beiden Gründen oberhalb der Temperatur des Stockpunkts (Pour Point) zu halten:

  • a) um die Viskosität des Erdöls, und damit den Reibungswiderstand und die benötigte Pumpenantriebsleistung während des normalen Transportbetriebs zu verringern,
  • b) um nach einem beabsichtigten oder unbeabsichtigten längeren Förderstillstand den Förderbetrieb mit den zur Verfügung stehenden Pumpen wieder aufnehmen zu können, ohne dass es infolge der Erdöl-Abkühlung zu einer Verfestigung (Gelierung) des transportierten Erdöls kommt, die einen Re-Start des Förderbetriebs verhindern könnte.
In the course of the transport of fluids, in particular of heavy and highly viscous petroleum in long pipelines (eg more than 100 km) results in certain types of crude oil, among other things, the temperature of the oil by means of a tracing heater and in combination with a thermal insulation of the following both reasons above the temperature of the pour point (pour point):
  • a) to reduce the viscosity of the petroleum, and thus the frictional resistance and the required pump drive power during normal transport operation,
  • b) in order to be able to resume the conveying operation with the available pumps after an intended or unintentional prolonged production standstill, without it due to the oil cooling to a solidification (gelation) of the transported oil, which prevent a restart of the production operation could.

Bekannte Methoden für die Beheizung von Transportleitungen sind die Methode der Aufheizung in Heizstationen sowie die Methode der Begleitheizung vorzugsweise mit elektrischer Energie, z. B. die Methode der ,Skin-Effekt' Heizung, auch bekannt unter den Bezeichnungen SECT (skin effect current trace heating), SEHTS (skin effect heat tracing system) oder SEHMS (skin effect heat management system), bei der längs der Pipeline eine vergleichsweise kleine Rohrleitung aus ferromagnetischem Werkstoff verläuft, die durch den ,Skin-Effekt' aufgrund der in ihr verlegten isolierten elektrischen Leitung erwärmt wird und ihre Wärme an die zu beheizende Erdölleitung abgibt. Als weitere Methode ist die Methode der elektrischen Widerstandsheizung bekannt, bei der die Heizdrähte durch den in ihnen fließenden Strom erwärmt werden, und die erzeugte Wärme an die zu beheizende Rohrleitung abgeben. Ein Beispiel für eine elektrisch nach der SECT-Methode beheizte Erdölpipeline findet sich beim Mangala Development Project (MDP) in Indien /1, 2/, bei der die Erdöl-Transportleitung sowie die daran angebrachte Heizleitung des SECT-Systems von einer PUR-Schaum-Wärmedämmung umgeben ist, die ihrerseits auf der Außenseite ihren Abschluss durch ein Kunststoff-Mantelrohr findet.Known methods for the heating of transport lines are the method of heating in heating stations and the method of tracing heating preferably with electrical energy, eg. B. the method of 'skin effect' heating, also known under the designation SECT (skin effect current trace heating), SEHTS (skin effect heat tracing system) or SEHMS (skin effect heat management system), along the pipeline a comparatively small pipe runs from ferromagnetic material, which is heated by the 'skin effect' due to the laid in their isolated electrical line and gives off their heat to the oil pipe to be heated. As a further method, the method of electrical resistance heating is known in which the heating wires are heated by the current flowing in them, and deliver the heat generated to the pipe to be heated. An example of a petroleum pipeline electrically heated by the SECT method can be found in the Mangala Development Project (MDP) in India / 1, 2 /, where the crude oil transport line and the heating cable of the SECT system attached to it are covered by a PUR foam. Heat insulation is surrounded, which in turn finds its conclusion on the outside by a plastic jacket pipe.

Die wesentlichen Nachteile der Aufheizmethode mittels Heizstationen lassen sich wie folgt charakterisieren:

  • • Aufgrund des Sägezahn-förmigen Temperaturprofils ist die Transporttemperatur am Eingang der beheizten Leitung stets höher als die als Mindesttemperatur am Ausgang, so dass die Leitung im Durchschnitt ggf. erheblich oberhalb der Mindesttemperatur betrieben werden muss; dies führt insgesamt zu einem erhöhten Wärmeverlust.
  • • Bei geringeren Förderdurchsätzen muss die Eingangstemperatur in einen Leitungsabschnitt entsprechend erhöht werden, um die gewünschte minimale Ausgangstemperatur einzuhalten. Da die maximale Fluidtemperatur am Leitungseingang aus konstruktiven Gründen, z. B. zur Beherrschung des temperaturabhängigen Ausdehnungsbestrebens der Leitung begrenzt ist, ist das Pipeline-Transportsystem nur für Fluid-Durchsätze oberhalb einer bestimmten Mindest-Förderrate geeignet, was die Durchsatz-Flexibilität eines solche Transportsystems stark einschränkt.
  • • Bei einer Unterbrechung des normalen Transportbetriebs steht nur eine vergleichsweise geringe zulässige Stillstandszeit zur Verfügung. Danach muss der Transportbetrieb wieder aufgenommen werden, um eine Verfestigung (z. B. Gelierung) des transportierten Fluids zu vermeiden. Die Wiederaufheizung eines verfestigten Fluids innerhalb eines abgekühlten Leitungsabschnitts (ohne Begleitheizung) ist praktisch nicht möglich.
The main disadvantages of the heating method by means of heating stations can be characterized as follows:
  • • Due to the sawtooth-shaped temperature profile, the transport temperature at the inlet of the heated pipe is always higher than the minimum temperature at the outlet, so that on average the pipe may have to be operated considerably above the minimum temperature; this leads to an overall increased heat loss.
  • • At lower flow rates, the inlet temperature in a line section must be increased accordingly to maintain the desired minimum outlet temperature. Since the maximum fluid temperature at the line input for design reasons, eg. B. is limited to the control of the temperature-dependent expansion tendency of the line, the pipeline transport system is only suitable for fluid flow rates above a certain minimum delivery rate, which greatly limits the throughput flexibility of such a transport system.
  • • If the normal transport mode is interrupted, only a comparatively small allowable downtime is available. Thereafter, the transport operation must be resumed in order to avoid solidification (eg gelation) of the transported fluid. The reheating of a solidified fluid within a cooled line section (without trace heating) is practically impossible.

Die wesentlichen Nachteile der elektrischen Begleitheizung längs der Leitungstrasse lassen sich wie folgt charakterisieren:

  • • Die für die elektrische Begleitheizung bereitzustellende elektrische Energie wird nur mit einem vergleichsweise geringen Wirkungsgrad in Bezug auf den ursprünglich eingesetzten Brennstoff erzeugt. Hinzu kommen elektrische Leitungsverluste in Zusammenhang mit Transport und Verteilung der elektrischen Energie auf die einzelnen zu beheizenden Leitungsabschnitte.
  • • Die Infrastruktur für Transport und Verteilung der elektrischen Energie ist anfällig gegenüber äußeren Einflüssen, insbesondere in unwegsamem Gelände, wie z. B. Beschädigung von Hochspannungsleitungen durch umstürzende Bäume, Eingriff Dritter oder auch die bekannte Beeinflussung des kathodischen Leitungsschutzes der Fluid-Transportleitung durch parallel verlaufende Hochspannungsleitungen.
The main disadvantages of the electrical heat tracing along the line can be characterized as follows:
  • • The electrical energy to be provided for the electric tracing heater is only produced with a comparatively low efficiency with respect to the fuel originally used. In addition, there are electrical line losses in connection with transport and distribution of electrical energy to the individual pipe sections to be heated.
  • • The infrastructure for the transport and distribution of electrical energy is vulnerable to external influences, especially in rough terrain such. B. damage to high voltage power lines by overturning trees, third party intervention or the well-known influence of the cathodic protection of the fluid transport line by parallel high-voltage lines.

In der Literatur /1/ ist ein elektrisches Begleitheizungssystem beschrieben, bei dem parallel zu der zu beheizenden Transportleitung eine Heizgas führende Pipeline verlegt ist, mit welchem in verschiedenen Generatorstationen elektrische Energie erzeugt wird, die dann ihrerseits zur Versorgung des längs der Pipeline angeordneten elektrischen Begleitheizsystems verwendet wird.In the literature / 1 / an electrical heat tracing system is described in which parallel to the transport line to be heated, a heating gas leading pipeline is laid, with which electrical energy is generated in various generator stations, which in turn to supply the longitudinal the pipeline is used arranged electrical heat tracing.

Die grundsätzlich oben beschriebenen Nachteile der elektrischen Begleitheizung werden dadurch nur teilweise verringert, insbesondere verbleibt der Nachteil des vergleichsweise geringen Wirkungsgrads der elektrischen Begleitheizung sowie die Möglichkeit eines Ausfalls eines gesamten Leitungsabschnitts z. B. infolge einer Unterbrechung der elektrischen Stromzuführung zu der elektrischen Begleitheizung.The disadvantages of the electrical heat tracing basically described above are thereby only partially reduced, in particular, the disadvantage of the comparatively low efficiency of the electrical heat tracing and the possibility of failure of an entire line section z. B. due to an interruption of the electrical power supply to the electrical heat tracing.

2. Aufgabenstellung2nd task

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Anordnung und Verfahren zur Beheizung von Pipelines für den Fluidtransport zu finden, welches die dargestellten Nachteile bekannter Begleitheizsysteme beseitigt bzw. weitgehend verringert.It is therefore the object to find an arrangement and method for heating pipelines for the fluid transport, which eliminates the disadvantages of known heat tracing known or greatly reduced.

3. Lösung3rd solution

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung und ein Verfahren gelöst wie es nachstehend beschrieben und in den Patentansprüchen dargestellt ist.The stated object is achieved by an arrangement and a method as described below and illustrated in the claims.

3.1 Grundprinzip der Kraft-Wärme-Kopplung3.1 Basic principle of combined heat and power

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die zur Beheizung und Warmhaltung der Pipeline benötigte Energie in längs der Pipeline angeordneten Heizstationen aus gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffen nach dem oftmals in Blockheizkraftwerken realisierten Prinzip der gekoppelten Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme („Kraft-Wärme-Kopplung”) erzeugt wird. Während die erzeugte elektrische Energie hierbei zur Versorgung eines oder mehrerer benachbarter Begleitheizungsabschnitte dient, wird die im Bereich der Heizstation anfallende Wärme unmittelbar zur Aufheizung des transportierten Fluids verwendet. Die in den Heizungs-Brennstoffen enthaltene Wärmeenergie kann somit möglichst vollständig zur Beheizung und Warmhaltung des transportierten Fluids eingesetzt werden.The solution of the object is in particular characterized in that the energy required for heating and keeping the pipeline in heating pipelines arranged in gas, liquid or solid fuel after the often implemented in combined heat and power plants principle of coupled generation of electrical energy and heat (" Cogeneration ") is generated. While the generated electrical energy in this case serves to supply one or more adjacent heat tracing sections, the heat generated in the region of the heating station is used directly for heating the transported fluid. The heat energy contained in the heating fuels can thus be used as completely as possible for heating and keeping warm the transported fluid.

3.2 Typ der Kraft-Wärme-Kopplung3.2 Type of cogeneration

Die Heizstation wird mit einer Verbrennungsmotor-Generatoreinheit, mit einer Gasturbinen-Generatoreinheit oder mit einer Brennstoffzelle, bzw. einer Kombination dieser Einheiten ausgerüstet und betrieben.The heating station is equipped and operated with an internal combustion engine generator unit, with a gas turbine generator unit or with a fuel cell, or a combination of these units.

3.3 Heizmedium aus der Transport-Pipeline3.3 Heating medium from the transport pipeline

Je nach Eignung kann das transportierte Produkt selbst als Heizmedium Verwendung finden, z. B. Rohöl als Heizmedium für eine Rohöl transportierende Pipeline.Depending on the suitability of the transported product itself can be used as a heating medium, for. B. Crude oil as a heating medium for a crude oil transporting pipeline.

3.4 Alternative Heizmedien3.4 Alternative heating media

Alternativ oder eventuell ergänzend zum transportierten Fluid können andere Heizmedien, wie Wasserstoff, Erdgas, Benzin, Naphtha, Dieselkraftstoff oder ein andrer für Wärme- bzw. Stromerzeugung geeigneter Brennstoff als Heizmedien eingesetzt werden.Alternatively or possibly in addition to the transported fluid, other heating media, such as hydrogen, natural gas, gasoline, naphtha, diesel fuel or another suitable fuel for heating or power generation can be used as heating media.

3.5 Parallele Brennstoffpipeline3.5 Parallel fuel pipeline

Es kann vorteilhaft sein, das Heizmedium für die Heizstationen in einer parallel zur Transportleitung verlegten Pipeline zu transportieren und den Heizstationen zuzuführen, da damit die Versorgungssicherheit der Heizstationen erhöht, die Versorgungsleitung gut gegen externe Einflüsse geschützt, und wirtschaftlich im Zuge des Baus der Transportleitung ggf. im gleichen Rohrgraben verlegt werden kann.It can be advantageous to transport the heating medium for the heating stations in a pipeline laid parallel to the transport line and to feed the heating stations, since this increases the supply reliability of the heating stations, protects the supply line well against external influences, and economically in the course of the construction of the transport line. can be installed in the same trench.

3.6 Normalbetrieb der Heizstationen als KWK-Betrieb3.6 Normal operation of the heating stations as CHP operation

Der Normalbetrieb der Heizstationen ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizstation eine oder mehrere parallel geschaltete KWK-Einheiten zur Erzeugung von elektrischer Energie bzw. Wärme enthält, die so dimensioniert sind bzw. so betrieben werden, dass die von den jeweils in Betrieb befindlichen Einheiten erzeugte Elektro- und Heizenergie möglichst vollständig, d. h. mit hohem Gesamtwirkungsgrad zur Beheizung bzw. Warmhaltung des Transportfluids verwendet wird. Während die in einer Heizstation erzeugte Elektroenergie zur Beheizung des zugeordneten Heizabschnittes mittels elektrischen Begleitheizsystems dient, wird die gleichzeitig erzeugte Wärme mittels Wärmetauscher auf einen im Bereich der Heizstation abgezweigten Teilstrom des Transportmediums übertragen, und der erwärmte Teilstrom anschließend wieder in den zu transportierenden Fluidstrom zurückgeführt und eingemischt, wobei er die Gesamttemperatur des Transportstroms im Bereich der Heizstation erhöht.The normal operation of the heating stations is characterized in that a heating station contains one or more CHP units connected in parallel to generate electrical energy or heat which are dimensioned or operated in such a way that the electric power generated by the respective units in operation - and heating energy as completely as possible, d. H. is used with high overall efficiency for heating or keeping warm the transport fluid. While the electrical energy generated in a heating station is used to heat the associated heating section by means of electrical heat tracing, the heat generated simultaneously is transferred by means of a heat exchanger to a branched off in the heating station substream of the transport medium, and then returned the heated partial flow back into the fluid flow to be transported and mixed whereby it increases the total temperature of the transport stream in the area of the heating station.

3.7 Sonderbetrieb der Heizstationen bei Förderstillstand3.7 Special operation of the heating stations during delivery standstill

Der Betrieb der Heizstationen bei Förderstillstand ist dadurch gekennzeichnet, dass dann die elektrisch erzeugte gesamte Heizstationsleistung der installierten Heiz-Einheiten ausreicht, um die Transportleitung mittels elektrischer Begleitheizung auf der festgelegten Mindesttemperatur zu halten bzw. den Leitungsinhalt in angemessener Zeit wieder auf die für den Transport benötigte Mindest-Transporttemperatur zu erwärmen. In dieser außergewöhnlichen Betriebsart kann die in den Heizstationen erzeugte Wärmeenergie nicht in nennenswerter Weise auf das strömende Transportmedium übertragen werden. Es ist daher in diesem Fall vorgesehen, die anfallende Wärmeenergie gegebenenfalls in die Umgebung der Heizstation abzugeben.The operation of the heating stations at delivery standstill is characterized in that then the electrically generated total Heizstationsleistung the installed heating units is sufficient to keep the transport line by means of electrical heat tracing at the specified minimum temperature or the line content in a reasonable time back to those needed for transport To heat the minimum transport temperature. In this exceptional mode of operation, the heat energy generated in the heating stations can not be transferred appreciably to the flowing transport medium. It is therefore provided in this case, if appropriate, to deliver the resulting heat energy into the environment of the heating station.

3.8 Aufteilung der elektrischen Heizleistung auf mehrere Heizsysteme3.8 Distribution of the electric heating power to several heating systems

Um längere elektrische Heizungsabschnitte von einer Heizstation aus versorgen zu können, ohne die erforderliche elektrische Einspeise-Spannung erhöhen zu müssen, kann die in einer Heizstation erzeugte elektrische Energie auf zwei oder mehr entlang der Transportleitung parallel verlegte Begleitheizsysteme aufgeteilt werden. Durch die Parallelverlegung zweier oder mehrerer Begleitheizsysteme kann zusätzlich die Redundanz des eingesetzten Heizsystems, des SECT- oder/und Widerstands-Heizsystems entsprechend erhöht werden.In order to be able to supply longer electrical heating sections from a heating station without having to increase the required electrical supply voltage, the electrical energy generated in a heating station can be divided into two or more along the transport line parallel laid heat tracing. By laying two or more heat tracing systems in parallel, the redundancy of the heating system used, the SECT and / or resistance heating system can be increased accordingly.

3.9 Exemplarischer Heizstations-Aufbau3.9 Exemplary heating station construction

Ein exemplarischer Heizstations-Aufbau ist in der beigefügten 1 schematisch dargestellt. Im dargestellten Heizstations-Aufbau wird ein Teilstrom des zu beheizenden Transportfluids aus der Transportfluid-Leitung (1) über eine Stations-Absperrarmatur (2), eine Heizeinheit-Absperrarmatur (3), einen Filter (4) zur Partikelabscheidung, eine Pumpe (5) zur Überwindung des Stationsdruckverlusts, einen Wärmetauscher (6) zur Übertragung der in der Kraft-Wärme-Erzeugungseinheit erzeugten Wärme geleitet, und über eine Rückschlagklappe (7), eine Heizeinheit-Absperrarmatur (8) und die Stations-Absperrarmatur (2) wieder in die Transportfluidleitung zurückgeführt. Der Brennstoff zur Versorgung der Heizstation wird hierbei aus der Brennstoffleitung (14) oder ggf. aus der Transportfluid-Leitung (1) über eine nicht in 1 dargestellte Verbindungsleitung, eine Stations-Absperrarmatur (9), eine Heizeinheit-Absperrarmatur (10), einen Filter (11) zur Partikelabscheidung und eine Druckreduziereinrichtung (12) der Heizeinheit (13) zur gekoppelten Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme zugeführt. Zur Brennstoff-Vorratshaltung können ferner ein oder mehrere Lagertanks (15) in die Aufheizstation integriert sein, die gegebenenfalls über eine separate Leitungsverbindung auch mit Transportfluid als alternativem Brennstoff befüllt werden können. Die in 1 beschriebenen Einrichtungen sind hierbei beispielhaft in 2 parallel angeordnete Heizeinheiten untergliedert.An exemplary heating station construction is shown in the attached 1 shown schematically. In the illustrated heating station structure, a partial flow of the transport fluid to be heated from the transport fluid line ( 1 ) via a station shut-off valve ( 2 ), a heating unit shut-off valve ( 3 ), a filter ( 4 ) for particle separation, a pump ( 5 ) to overcome the station pressure loss, a heat exchanger ( 6 ) for transmitting the heat generated in the power-heat generating unit, and via a non-return valve ( 7 ), a heating unit shut-off valve ( 8th ) and the station shut-off valve ( 2 ) returned to the transport fluid line. The fuel for supplying the heating station is in this case from the fuel line ( 14 ) or optionally from the transport fluid line ( 1 ) not one in 1 illustrated connecting line, a station shut-off valve ( 9 ), a heating unit shut-off valve ( 10 ), a filter ( 11 ) for particle separation and a pressure reduction device ( 12 ) of the heating unit ( 13 ) for the coupled generation of electrical energy and heat. For fuel storage, one or more storage tanks ( 15 ) may be integrated into the heating station, which may optionally be filled via a separate line connection with transport fluid as an alternative fuel. In the 1 described devices are hereby exemplified in 2 parallel arranged heating units.

3.10 Ausführung der Heizeinheiten als mittels Gasturbinen angetriebene KWK-Einheiten3.10 Execution of the heating units as driven by gas turbines CHP units

Um insgesamt eine kleinere Dimensionierung der Aufheizstation zu ermöglichen, kann die Installation einer mittels Gasturbine angetriebenen Kraft-Wärme-Kopplungseinheit in Betracht gezogen werden, die aufgrund der erhöhten Abgastemperatur eine deutlich höhere Aufheizung des aus der Transportfluid-Leitung abgezweigten Seitenstroms zulässt. Bei gleicher Wärmeübertragungsleistung der KWK-Einheit kann der Durchfluss des aus der Transportfluid-Leitung abgezweigten Seitenstroms verringert werden, sodass eine insgesamt kleinere Dimensionierung der Aufheizstation ermöglicht wird.In order to enable overall a smaller dimensioning of the heating station, the installation of a driven by gas turbine combined heat and power unit can be considered, which allows a much higher heating of the branched off from the transport fluid line side stream due to the increased exhaust gas temperature. With the same heat transfer capacity of the CHP unit, the flow of the branched off from the transport fluid line side stream can be reduced, so that a total of smaller dimensions of the heating station is made possible.

3.11 Weitgehende Vorfertigung der Heizstationen3.11 Extensive prefabrication of the heating stations

Die Aufheizstationen können in vorteilhafter Weise in Zuge der System-Errichtung als weitgehend vorgefertigte und betriebsfähige Einheiten, etwa in Container-Bauweise, angeliefert werden, und nach Durchführung der Anschlüsse an die Transportfluid-Leitung (1), an die Brennstoffleitung (14) und an das/die elektrische(n) Begleitheizsystem kurzfristig in Betrieb genommen werden.The heating stations can advantageously be supplied in the course of system erection as largely prefabricated and operable units, for example in container construction, and after the connections to the transport fluid line have been made ( 1 ), to the fuel line ( 14 ) and to the / the electrical (es) heat tracing system are put into operation at short notice.

4. Literaturangaben4. References

  • /1/ Beschreibung Begleitheizsystem Mangala Project (MDP) India, (insbes. S. 16), heruntergeladen am 07.02.2014 unter http://www.cairnindia.com/sites/default/files/investor-presentation-pdf/AnalystsRajasthanSiteVisitFeb09_0.pdf /1/ Description Heat Tracing System Mangala Project (MDP) India, (especially page 16), downloaded on 07.02.2014 at http://www.cairnindia.com/sites/default/files/investor-presentation-pdf/AnalystsRajasthanSiteVisitFeb09_0.pdf
  • /2/ PENTAIR: Managing the flow of crude oil along 700 km pipeline using Raychem STS, heruntergeladen am 25.01.2014 aus dem Internet unter http://www.pentairthermal.com/Images/EM-STSCairnIndiaCrudeOil-WPCS-H80931_tcm432-38489.pdf / 2 / PENTAIR: Managing the flow of crude oil along 700km of pipeline using Raychem STS, downloaded on 25.01.2014 from the Internet at http://www.pentairthermal.com/Images/EM-STSCairnIndiaCrudeOil-WPCS-H80931_tcm432-38489.pdf

Claims (11)

Anordnung und Verfahren zur Beheizung wärmeisolierter und mit elektrischer Begleitheizung ausgestatteter Pipelines, insbesondere erdverlegter Pipelines für den Transport von Erdöl und Erdölprodukten über große Transportentfernungen, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Beheizung und Warmhaltung der Pipeline benötigte Energie in längs der Pipeline angeordneten Heizstationen aus gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffen nach dem oftmals in Blockheizkraftwerken realisierten Prinzip der gekoppelten Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme („Kraft-Wärme-Kopplung”, KWK) erzeugt wird, wobei die erzeugte elektrische Energie für die Versorgung eines oder mehrerer benachbarter Begleitheizungsabschnitte dient, und gleichzeitig die im Bereich der Heizstation anfallende Wärme dort unmittelbar zur Aufheizung des transportierten Fluids dient.Arrangement and method for heating thermally insulated pipelines equipped with electric tracing, in particular underground pipelines for the transport of crude oil and petroleum products over long transport distances, characterized in that the energy required for heating and keeping the pipeline in heating pipelines arranged in gaseous, liquid or solid fuels is produced after the often implemented in cogeneration plants principle of coupled generation of electrical energy and heat ("cogeneration", cogeneration), the generated electrical energy for the supply of one or more adjacent heat tracing sections, and at the same time Heat generated in the area of the heating station there used directly for heating the transported fluid. Anordnung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstation mit einer Verbrennungsmotor-Generatoreinheit, oder mit einer Gasturbinen-Generatoreinheit oder mit einer Brennstoffzelle, bzw. mit einer Kombination dieser Einheiten ausgerüstet und betrieben wird.Arrangement and method according to claim 1, characterized in that the heating station is equipped and operated with an internal combustion engine generator unit, or with a gas turbine generator unit or with a fuel cell, or with a combination of these units. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das transportierte Fluid selbst als Heizmedium Verwendung findet, z. B. Rohöl als Heizmedium für eine Rohöl transportierende Pipeline.Arrangement according to one of claims 1 to 2, characterized in that the transported fluid itself is used as a heating medium, for. B. Crude oil as a heating medium for a crude oil transporting pipeline. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium Wasserstoff, Erdgas, Benzin, Naphtha, Dieselkraftstoff oder ein anderes für Wärme- bzw. Stromerzeugung geeignetes Fluid ist.Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating medium is hydrogen, natural gas, gasoline, naphtha, diesel fuel or other suitable for heat or power generation fluid. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium in einer parallel zur Transportleitung verlegten Pipeline der Heizstation zugeführt wird.Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heating medium is supplied to the heating station in a pipeline laid parallel to the transport line. Anordnung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizstation eine oder mehrere parallel geschaltete KWK-Einheiten zur Erzeugung von elektrischer Energie bzw. Wärme enthält, die so dimensioniert sind bzw. so betrieben werden, dass im Normalbetrieb des Transportsystems die von den jeweils in Betrieb befindlichen Einheiten erzeugte Elektro- und Heizenergie gleichzeitig weitgehend vollständig, d. h. mit hohem Gesamt-Wirkungsgrad zur Beheizung bzw. Warmhaltung des Transportfluids verwendet wird.Arrangement and method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a heating station includes one or more parallel connected CHP units for generating electrical energy or heat, which are dimensioned or operated so that in normal operation of the transport system the electrical and heating energy generated by the units in operation at the same time largely completely, that is used with high overall efficiency for heating or keeping warm the transport fluid. Anordnung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Förderstillstand die elektrisch erzeugte gesamte Energie einer oder mehrerer gleichzeitig betriebener Heiz-Einheiten ausreicht, um den zugehörigen Transportleitungsabschnitt mittels elektrischer Begleitheizung auf der festgelegten Mindesttemperatur zu halten und/oder den Leitungsinhalt in angemessener Zeit wieder auf die für den Transport benötigte Mindest-Transporttemperatur zu erwärmen, wobei in dieser außergewöhnlichen Betriebsart die in der Heizstation erzeugte Wärmeenergie gegebenenfalls in die Umgebung der Heizstation abgegeben werden kann.Arrangement and method according to one of claims 1 to 6, characterized in that at delivery standstill, the electrically generated total energy of one or more simultaneously operated heating units is sufficient to keep the associated transport line section by means of electrical heat tracing at the specified minimum temperature and / or the line content in a reasonable amount of time, to heat up again to the minimum transport temperature required for the transport, in which case the heat energy generated in the heating station can optionally be discharged into the surroundings of the heating station in this extraordinary mode of operation. Anordnung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Heizstation erzeugte elektrische Energie auf zwei oder mehrere entlang der Transportleitung parallel verlegte elektrische Begleitheizsysteme aufgeteilt wird, wodurch die benötigte längenbezogene Heizleistung jedes Heizsystems, ausgeführt z. B. als SECT- oder Widerstands-Heizsystem, entsprechend verringert wird, und somit längere elektrische Heizungsabschnitte von einer Heizstation aus versorgt werden können, und zusätzlich die Redundanz des Begleitheizungssystems erhöht werden kann.Arrangement and method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electrical energy generated in a heating station is divided into two or more along the transport line parallel laid electrical heat tracing, whereby the required length-related heating power of each heating system, running z. B. as a SECT or resistance heating system, is reduced accordingly, and thus longer electrical heating sections can be supplied from a heating station, and in addition the redundancy of the heat tracing system can be increased. Anordnung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizstationsbereich, wie in 1 dargestellt, ein Teilstrom des zu beheizenden Transportfluids aus der Transportfluid-Leitung (1) über eine Stations-Absperrarmatur (2), eine Heizeinheit-Absperrarmatur (3), einen Filter (4) zur Partikelabscheidung, eine Pumpe (5) zur Überwindung des Stationsdruckverlusts, einen Wärmetauscher (6) zur Übertragung der in der KWK-Heizeinheit (13) erzeugten Wärme geleitet wird, und über eine Rückschlagklappe (7), eine Heizeinheit-Absperrarmatur (8) und die Stations-Absperrarmatur (2) wieder in die Transportfluid-Leitung zurückgeführt wird, wobei der Brennstoff zur Versorgung der Heizstation aus der Brennstoffleitung (14) über eine Stations-Absperrarmatur (9), eine Heizeinheit-Absperrarmatur (10), einen Filter (11) zur Partikelabscheidung und eine Druckreduziereinrichtung (12) der KWK-Heizeinheit (13) zur gekoppelten Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme zugeführt wird, wobei ein oder mehrere Lagertanks (15) in die Aufheizstation zur Brennstoff-Vorratshaltung integriert sein können, die gegebenenfalls über eine nicht in 1 dargestellte Leitungsverbindung auch mit Transportfluid aus der Transportfluidleitung (1) als alternativem Brennstoff befüllt werden können, und wobei die in 1 beschriebenen Einrichtungen beispielhaft in zwei parallel angeordnete Heizeinheiten untergliedert sind.Arrangement and method according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the heating station area, as in 1 shown, a partial flow of the transport fluid to be heated from the transport fluid line ( 1 ) via a station shut-off valve ( 2 ), a heating unit shut-off valve ( 3 ), a filter ( 4 ) for particle separation, a pump ( 5 ) to overcome the station pressure loss, a heat exchanger ( 6 ) for transmission in the CHP heating unit ( 13 ) and via a non-return valve ( 7 ), a heating unit shut-off valve ( 8th ) and the station shut-off valve ( 2 ) is returned to the transport fluid line, wherein the fuel for supplying the heating station from the fuel line ( 14 ) via a station shut-off valve ( 9 ), a heating unit shut-off valve ( 10 ), a filter ( 11 ) for particle separation and a pressure reduction device ( 12 ) of the CHP heating unit ( 13 ) is supplied to the coupled generation of electrical energy and heat, wherein one or more storage tanks ( 15 ) may be integrated into the heating station for fuel storage, which optionally has a not in 1 illustrated line connection with transport fluid from the transport fluid line ( 1 ) can be filled as an alternative fuel, and wherein the in 1 described devices are exemplified in two parallel arranged heating units. Anordnung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittels Gasturbinen angetriebene Kraft-Wärme-Kopplungseinheit zum Einsatz kommt, die aufgrund der erhöhten Abgastemperatur eine deutlich höhere Aufheizung des aus der Transportfluid-Leitung abgezweigten Seitenstroms zulässt, und somit aufgrund der reduzierten Durchflussrate eine insgesamt kleinere Dimensionierung der Aufheizstation ermöglicht.Arrangement and method according to one of claims 1 to 9, characterized in that a driven by gas turbines combined heat and power unit is used, which allows a significantly higher heating of the branched off from the transport fluid line side stream due to the increased exhaust gas temperature, and thus due the reduced flow rate allows a smaller overall dimensioning of the heating station. Anordnung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizstationen während der Errichtungsphase des Transportsystems als weitgehend vorgefertigte und betriebsfähige Einheiten, etwa in Container-Bauweise, angeliefert und/oder betrieben werden, und im Wesentlichen nach Durchführung der Anschlussarbeiten an die Transportfluid-Leitung (1), ggf. an die Brennstoffleitung (14) und an das/die elektrische(n) Begleitheizsysteme kurzfristig in Betrieb genommen werden können.Arrangement and method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the heating stations during the construction phase of the transport system as largely prefabricated and operational units, such as containerized, delivered and / or operated, and substantially after completion of the connection work the transport fluid line ( 1 ), possibly to the fuel line ( 14 ) and to which the electrical (es) heat tracing systems can be put into operation at short notice.
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