DE1808109A1

DE1808109A1 - Verfahren und Einrichtung zum Beheizen von Fluessigkeits-Transportleitungen

Info

Publication number: DE1808109A1
Application number: DE19681808109
Authority: DE
Inventors: Heinz-Guenther Ediger; Georg Mielke
Original assignee: Hch Bertrams AG
Current assignee: Hch Bertrams AG
Priority date: 1967-11-20
Filing date: 1968-11-09
Publication date: 1969-06-26
Also published as: FR1592315A; BE723794A; CH475507A; NL6816311A; DE1808109B2; GB1231837A

Description

DIpI. Ing. Fr. Thalmann DIpI- Ing. H. Schmitt

Pstentanwiilte

Freiburg i. Brsg.

KvtstraSe 23, Tel. 3 21 99

Höh. Bertrams Aktiengesellschaft, Basel

Verfahren und Einrichtung zum Beheizen von Flüssigkeits-Transportleitungen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahrai und eine Einrichtung zum Beheizen von Flüssigkeits-Transportleitungen·

Transportschwierigkeiten auf Schiene und Strasse bringen es mit sich, dass im Gelände verlegte Transportleitungen, sogenannte Pipelines in zunehmendem Masse zum Transport der verschiedensten Flüssigkeiten über grosse Entfernungen zur Anwendung gelangen. Für Flüssigkeiten hoher, oder bei den vorkommenden Aussentemperaturen stark variabler Viskosität muss die zu transportierende Flüssigkeit erwärmt werden, um sie in leicht pumpfähigem Zustand zu halten, bezw. um grosse Förderdrucke vermeiden zu können. Es sind für solche Fälle verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird die Flüssigkeit vor ihren Transport

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durch die Leitung an der Abgabestelle soweit aufgeheizt, dass sie die Empfangsstelle mit der niedrigsten noch zulässigen Temperatur erreicht« Dieses Verfahren bedingt sehr hohe Aufheizkosten und eignet sich nur für den Transport über relativ kleine Strecken (meist unter 10 km). Bei einem andern bekannten Beheizverfahren wird ein spezieller Wärmeträger zum Beheizen der Flüssigkeitsleitung verwendet, wobei dieser Wärmeträger an der Abgabestelle aufgeheizt, in einer besonderen Leitung längs der Flüssigkeits-Transportleitung zur Empfangastelle geführt, dort erneut aufgeheizt und dann wiederum längs der Transportleitung zurück zur Abgabestelle geführt wird«, Auch dieses Verfahren besitzt den Nachteil, dass bei grösseren Leitungslängen unzweckmässig grosse Temperatursenkungen entstehen, die die Pumpfähigkeit der Flüssigkeit entsprechend verschlechtern«, Dem könnte an sich dadurch begegnet werden, dass zwischen Abgabe- und Empfangsstelle je nach Leitungslänge eine oder mehrere Zwischenheizstellen für den Wärmeträger vorgesehen werden» Dadurch kann die Temperatur des Wärmeträgers und somit auch der zu transportierenden Flüssigkeit über die ganze Leitungslänge annähernd konstant gehalten werden« Transport und Lagerhaltung .von Brennstoff an den verschiedenen Heizstellen machen dieses Verfahren jedoch unwirtschaftlich und Bau- und Platzaufwand an den Zwischenheizsteilen sind unerwünscht gross.

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Beim erfindungsgeraässen Verfahren, bei welchem von der Abgabestelle längs der Transportleitung zur Empfangsstelle ein Wärmeträger gefördert wird, der ausser an der Abgabesteile noch an wenigstens einer Zwischenstelle aufgeheizt wird, sind diese Nachteile vermiedenj das Verfahren, ist zu diesem Zweck dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeträger ein Brennstoff verwendet wird,, von welchem an den Heizstellen ein Teil verbrannt, und die erzeugte Verbrennungswärme durch Wärmeaustausch zum Aufheizen des restlichen Wärmeträgers benützt wird»

Ein spezieller Transport und die Lagerung von Brennstoff an den Zwischenheizstellen fallen weg und damit auch ;jeder grössere, bauliche Aufwand an diesen Stellen.

Die ebenfalls Erfindungsgegenstand bildende Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrene, die wenigstens eine der Transportleitung entlang führende Wärmeträgerleitung und ausser einer Heizvorrichtung an der Abgabestelle noch wenigstens eine Zwischenheizvorrichtung zum Aufheizen des Wärmeträgers besitzt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtungen je einen aus einer Zweigleitung der Wärmeträgerleitung mit Brennstoff gespeisten Brenner aufweisen, der einer wenigstens einstufigen. Wärmeaustauschvorrichtung zum Aufheizen des nicht zum Brenner abgezweigten Teils des Wärmeträgers zugeordnet ist.

Zweckmässig besitzt die Einrichtung mehrere über die länge der Transportleitung verteilt angeordnete Zwischenheiz-Vor-

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richtungen, wobei der die Empfangsstelle erreichende Wärmeträger dort aus der Einrichtung entfernt und andern Zwecken zugeführt werden kann, oder aber an der Empfangsstelle erneut aufgeheizt und über die Zwischenheizvorrichtungen zurück zur Abgabestelle geleitet werden kann, wobei er ebenfalls zum Erwärmen der durch die gleiche oder eine zweite Tranpportleitung zur Empfangsstelle geförderten Flüssigkeit verwendet werden kann.

Im folgenden ist das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise näher erläutert und zwar an Hand der beiliegenden Zeichnung, die schematisch drei Ausführungsbeispiele der ebenfalls Lrfindungsgegenstand bildenden Einrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens zeigt.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 das Anlagescherna des ersten Beispiels mit

einfachem Wärmeträgerweg, Fig. 2 das Anlageschema des zweiten Beispiels mit

Wärmeträgerkreislauf, und Fig. 3 das Anlageschema des dritten Beispiels mit zweistufigen Wärme aus t aus ehern.

Beim Beispiel nach Fig. 1 ist 1 eine im Boden verlegte Flüssigkeits-Transportleitung für den Transport von bei Normaltemperatur relativ dickflüssigen Flüssigkeiten, (z.B. gewisse Gele und dergleichen) über grosse, z.B., 100 km und

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mehr betragender Strecken. Dieser Transportleitun^ 1 ist eine der Beheizung der letzteren dienende, in Abschnitte von z.B. 5 bis höchstens 10 km unterteilte v/ärmeträgerleitung 2 zugeordnet. An der Abgabestelle (Beginn der Transl-ortleitun,¹; 1) ist ein Speisetank 3 für einen den V/ärmetr--4ger bildenden flüssigen Brennstoff vorgesehen. An diesen Tank 3 ist eine Speiseleitung 4a angeschlossen, in der eine Förderpumpe 5 für den ..ärmeträger angeordnet ist. Stromabwärts dieser Pumpe 5 ist an die Speiseleitung 4a eine Zweigleitung 6 angeschlossen, die zu einem Brenner 7 führt, der dem Heizmantel eines Durchlauferhitzers Ö zugeordnet ist, mit dem ein die Verbrermungs^ase abführender Kamin 9 in Verbindung steht. Durch den Heizmantel des ',/armeaustauschers 8 führt eine Rohrschlange 10 der Speiseleitung 4a, welche anscliliessend in den juinlass des ersten Abschnittes der Wärmeträgerleitung 2 mündet. Dieser erste Leittmgsabschnitt führt über eine mit Förderpumpe 5 versehene zweite Speiseleitung 4b und eine den Heizmantel eines Durchlauferhitzers 8 einer ersten Zv/ischenheizvorrichtung durchsetzende Eohrschlange 10 zum Einlass des zweiten Abschnittes der wärmetragerleitung 2, während eine stromabwärts der Pumpe 5 vorgesehene Zweigleitung 6 der Speiseleitung 4b zu dem dem Durchlauferhitzer ö dieser ersten Zwisohenheizvorrichtung zugeordnetai Brenner 7 führt. Analoges gilt für alle folgenden Zwischenheizvorrichtungen, wobei der letzte Abschnitt der Wärmeträgerleitung 2, der an die der letztsi Zwischenheizvorrichtung zu-

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geordnete Speiseleitung 4c angeschlossen ist, tu* uer !impfangsstelle (Ende der Transportleitung 1) in einen Verbrauchtrtank 11 führt, in welchem der bis hierher gelangte, d.h. in den Heizvorrichtungen nicht verbrannte Wärmeträger für weitere Verwendung zur Verfugung steht. Es versteht eich, dass die einzelnen Leitungsteile des v/ärmeträgerleitungsnetzes wie in der Zeichnung ersichtlich, durch Absperrventile gesichert sind, und dass die verschiedenen Speiseleitungen 4a, bez>;. 4b, bezw. 4c durch eine ebenfalls ventilbestückte, die jewt,ili_c-je Heizvorrichtung überbrückende Verbindungsleitung 12 kurzgeschlossen werden können. Beim Betrieb der beschriebenen Einrichtung wird in jeder Heizvorrichtung ein Teil des zuströmenden, durch einen geeigneten Brennstoff gebildeten ',/Ür.neträgers verbrannt, während der restliche Teil des '.,'armetrügers durch die so erzeugte Wärme s.uf eine solche iemperatur aufgeheizt wird, dass er im folgenden Abschnitt der Wärmeträgerleitung den gleichlaufenden Flüssigkeitsstrom in der Transportleitun ; 1 in leicht pumpfähigem Zustand hält.

Bei der in Pig. 2 gezeigten Einrichtung, die im übrigen jtner nach Fig. 1 entspricht, ist an Stelle des Verbrbuchertanks auch an der Empfangssteile (Ende der Transportleitung) eine Heizvorrichtung mit Speiseleitung 4d und Durchlauferhitzer 8 für den restlichen Wärmeträger vorgesehen. Aus diesem letzten Durchlauferhitzer 8 führt die Rohrschlange 10 der Speiselei_ tung 4d über eine Speiseleitung 14a zum ersten Abschnitt einer

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zweiten V/ärmeträ^erloitung 2a, die län^s einer zweiten Plütssig keits-Transportleitung la zurück zur Abgabestelle (Anfang der Transportleitunr) führ't. Analog Speiseleitungen 14b, bezw. 14c führen vom Ende des jeweiligen Abschnittes der Wärineträgerleitung 2a über eine Förderpumpe 5 und eine den betreffenden Durchlauferhitzer 8 durchsetzende Rohrschlange 10a zum Einlass des nächsten Abschnittes der Wäi'ineträgerlbitung 2a, während der Ausgang des letzten zur Abgabestelle zurückführenden Leitungaabschnittes durch eine Speiseleitung 14d mit der vom Tank 3 kommenden Speiseleitung 4a verbunden ist. Damit ist für den Wärmeträger ein in sich geschlossenes Leitungsnetz geschaffen, Ks versteht sich, dass der Rücklauf des Värmeträgers anstatt zum Beheizen einer zweiten Flüssigkeits-Transportleitung la auch zum Beheizen der gleichen Transportleitung 1 wie der Vorlauf dienen kann.

Bei den vorangehend beschriebenen Beispielen erfolgt das Erhitzen des zum .Beheizen der Transportleitung dienenden Y,^:ärmeträgers jeweils in Heizvorrichtungen mit einstufigem Durchlauferhitzer, d.h. die durch den Brenner erzeugten Heiasgase dienen direkt dem Aufheizen des nach Abzweigen der benötigten Brennstoffmenge verbleibenden Warmeträgers. Da der Wärmeträger gleichzeitig als brennstoff zur Urzeugung der zu übertragenden Wärme herangezogen wird, sind die zum Betrieb eines wirksamen, kleinvolumigen Wärmeaustauschers an den Wärmeträger zu stellenden Anforderungen oft nicht ideal erfüllbar. Wie das Beispiel nach i'ig. 3 zeigt, ist es möglich, diese Schwierigkeitai

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zu überwinden, indem der Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsgasen und dem zum Beheizen der Transportleitung verwendeten Wärmeträger zweistufig erfolgt. Zu diesem Zweck ist die Rohrschlange 10b im Heizmantel jeder Heizvorrichtung 18 Teil einer in sich geschlossenen Primärleitung 19, die einen speziellen Wärmeträger enthält; da dieser Wärmeträger nicht als Brennstoff herangezogen wird, kann in dieser Primärstufe ein weniger wärmeempfindliches und höher belastbares Wärmeträgermedium verwendet werden, als in der Sekundärstufe, wo bei der Wahl des Wärmeträgers auf dessen gute Brennstoffeigenßchaften geachtet werden muss. In der eine Förderpumpe 5 enthaltenden Primärleitung ist ein Heizmantel einer zweiten Wärmeaustauschstufe 18a vorgesehen, durch welchen eine in der Speiseleitung 24a des Hauptwärmeträgers angeordnete Rohrschlange 10c führt. Im übrigen entspricht das Beispiel nach Fig. 3 der an Hand von Fig. 1 beschriebenen Einrichtung, d.h. der aus den Speiseleitungen 24a, 24b, 24c nicht zum Brenner 7 hin abgezweigte Teil des Wärmeträgers gelangt jeweils in den zugeordneten Abschnitt der längs der Transportieitung 1 verlegten Wärmeträgerleitung 2 bezw. aus der 3ß tzteren an der Empfangsstelle der transportierten Flüssigkeit in den Verbrauchertank

Es versteht sich, dass zweistufige Wärmeaustauschvorrichtungen gemäss Fig. 3 auch bei einem System gemäss Fig. 2 mit Rückführung des Wärmeträgers (unter Beheizung der gleichen Transportleitung wie im Vorlauf oder einer zweiten Transportleitung wie in Fig· 2 gezeichnet) angewendet werden kann.

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Claims

PATENTANSPRUi)CHE

1. Verfahren zum Beheizen von Flüssigkeits-Transportleitungen, bei welchem von der Abgabestelle längs der Transportleitung zur Empfangsstelle ein Wärmeträger gefördert wird, der ausser an der Abgabestelle noch an wenigstens einer Zwischenstelle aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeträger ein Brennstoff verwendet wird, von welchem an den Heizstellen ein Teil verbrannt und die erzeugte Verbrennungswärme durch Wärmeaustausch zum Aufheizen des restlichen Wärmeträgers benützt wird,

2. Verfahren nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsgasen und dem restlichen Wärmeträger einstufig erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Empfangsstelle gelangende unverbrannte Rest des Wärmeträgers an dieser Stelle zu anderer Verwendung bereitgestellt wird,

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Empfangsstelle gelangende unverbrannte Rest' des Wärmeträgers im Kreislauf zur Abgabestelle zurückgeführt und dabei erneut zur Wärmeabgabe an eine Transportleitung herangezogen wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der rücklaufende Wärmeträger durch die beim Verlauf erzeugte Verbrennungswärme jeweils erneut aufgeheizt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

der Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsgasen und dein restlichen Wärmeträger unter Zwischenschaltung eines Ililfswärmeträgere zweistufig erfolgt.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die wenigstens eine der Transportleitung entlang führende Wärmeträgerleitung und ausser einer Heizvorrichtung an der Abgabestelle noch wenigstens eine Zwischenheizvorrichtung zum Aufheizen des Wärmeträgers besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtungen je einen aus einer Zweigleitung der Wärmeträgerleitung mit Brennstoff gespeisten Brenner aufweisen, der einer wenigstens einstufigen Wärmeaustauschvorrichtung zum Aufheizen des nicht zum Brenner abgezweigten Teils des Wärmeträgers zugeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die längs der Transportleitung verlaufende Wärmeträgerleitung in Abschnitte aufgeteilt ist, die durch Speiseleitungen miteinander verbunden sind, welche je eine durch den Heizmantel eines Durchflusserhitzers jeder Heizvorrichtung führende Rohr-Bchlange aufweisen, wobei vor der zum Brenner führenden Abzweigung in der Speiseleitung eine Förderpumpe vorgesehen ist.

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9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auch an der Empfangsstelle eine Heizvorrichtung für den Wärmeträger vorgesehen ist, wobei die dem Durchlauferhitzer dieser Heizvorrichtung zugeordnete Rohrschlange der Speiseleitung des Wärmeträgers durch eine in entsprechende Abschnitte unterteilte und über eigene Speiseleitungen mit Rohrschlangen durch die Heizvorrichtungen führende Rücklauf-Wärmeträgerleitung mit der Wärmeträger-Speiseleitung der ersten Heizvorrichtung an der Abgabestelle verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Brenner beaufschlagte Durchlauferhitzer die Rohrschlange einer in sich geschlossenen Hilfswärmeträger-Speiseleitung enthält, in welcher ein die Rohrschlange der Hauptwärmeträger-Speiseleitung enthaltender Heizmantel und eine Förderpumpe für den Hilfswärmeträger vorgesehen sind.

Hch. Bertrams Aktiengesellschaft:

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