Погружной нагреватель для разогрева мазута в резервуаре
Мазут М-100 при +10 °C не течёт. Вязкость уходит за сотни сСт, насос гонит воздух и рвёт всас, а форсунка котла такую смолу не распыляет вообще. Чтобы топливо пошло, его надо поднять до 60-90 °C. Делает это погружной фланцевый ТЭН, и главная тонкость тут не в мощности, а в том, как эту мощность распределить по поверхности трубки.
Разрез мазутного резервуара: погружной блок ТЭН на фланце у заборного патрубка, керамические выводы сухие снаружи.
Почему мазут вообще надо греть
Мазут это остаток перегонки нефти. Чем тяжелее марка, тем гуще. М-40 ещё как-то шевелится при комнатной температуре, а М-100 в неотапливаемом резервуаре зимой превращается в плотную массу, которую лопатой не возьмёшь.
Насос рассчитан на определённую вязкость на всасе. Дадите ему холодный мазут, и он либо не наберёт топливо совсем, либо будет работать в кавитации и быстро выйдет из строя. Форсунка мазутного котла тоже требует топлива определённой текучести, иначе распыл рваный, факел коптит, растёт недожог. Поэтому мазут греют в двух точках: в резервуаре, чтобы он вообще качался, и перед горелкой, до рабочей вязкости распыления.
Температуры под перекачку по маркам разные, ориентир такой:
| Марка | Температура для перекачки | Температура перед форсункой |
|---|---|---|
| М-40 | примерно 40-60 °C | примерно 70-90 °C |
| М-100 | примерно 60-90 °C | примерно 90-115 °C |
Цифры зависят от конкретной партии топлива и обводнённости, точные значения смотрят по паспорту на мазут. Но порядок один: нагрев в резервуаре нужен, вопрос лишь чем и как.
Главное правило: низкая удельная мощность оболочки
Если взять первый попавшийся мощный ТЭН и сунуть в мазут, он проработает недолго. Причина в коксовании. Мазут это нефтепродукт, и при высокой температуре стенки он на этой стенке пригорает. На трубке нарастает слой нагара, кокса. Нагар не пускает тепло в топливо, значит температура самой трубки лезет вверх, кокс нарастает быстрее, и по этой петле элемент перегревается изнутри и перегорает.
Лечится это не толщиной металла, а удельной мощностью оболочки. Это мощность, снятая с одного квадратного сантиметра поверхности трубки, Вт/см². Для воды спокойно ставят 8-12 Вт/см², вода хорошо забирает тепло. Для мазута берут 2-3 Вт/см². Нагрузка низкая, температура стенки остаётся в безопасном диапазоне, топливо у трубки не подгорает.
Отсюда следствие про длину. Чтобы снять ту же мощность при удельной нагрузке 2-3 Вт/см², нужно намного больше поверхности трубки, а значит больше и длиннее трубок в блоке. Мазутный ТЭН всегда крупнее водяного той же мощности. Это заложено в конструкцию, а не переплата за «запас».
Разница видна на цифрах. Возьмём трубку диаметром 13 мм. Метр такой трубки даёт около 408 см² поверхности. Под воду с неё можно снять порядка 4 кВт, под мазут при 2,5 Вт/см² только около 1 кВт с того же метра. Как удельная нагрузка меняет ресурс элемента, разобрано отдельно: удельная мощность ТЭН и почему она решает.
Конструкция: фланцевый погружной блок
Для резервуара делают не одиночный ТЭН, а блок на фланце. Фланец глухой, к нему приварены несколько U-образных трубок, которые уходят внутрь бака. С внешней стороны фланца сухая зона с керамическим блоком выводов и клеммами. Фланец садится на ответный фланец люка или бобышки резервуара через прокладку.
Почему блок, а не одна трубка: несколько трубок дают нужную суммарную поверхность при разумной длине, гнутся под геометрию бака и распределяют тепло по зоне нагрева, а не в одну точку. Сборку и типоразмеры блоков разбирали в статье про блочный ТЭН для вязкого мазута М-100.
Что задаёт заказчик по фланцу:
- диаметр фланца и схема отверстий под болты (или под приварку);
- условный проход, под который встаёт блок в резервуар;
- длину погружной части, чтобы трубки не упирались в дно и не вылезали в паровую подушку;
- мощность и напряжение (220 В однофазно или 380 В трёхфазно звездой/треугольником).
Материал оболочки
Для мазута в большинстве случаев хватает углеродистой стали 10. Мазут среда не агрессивная сама по себе, и сталь 10 держит нужные температуры. Нержавейку берут при обводнённом или сернистом мазуте, где к стенке добавляется сернокислотная коррозия по низу резервуара, и там, где по регламенту объекта требуется коррозионностойкое исполнение.
| Материал | Когда берут для мазута |
|---|---|
| Сталь 10 (углеродистая) | обычный мазут, тяжёлые фракции, базовый вариант |
| AISI 304 / 08Х18Н10 | обводнённый или сернистый мазут, повышенные требования к коррозии |
| 12Х18Н10Т | жёсткие условия, где нужна цельнотянутая нержавейка |
По умолчанию 316L и никелевые сплавы под мазут не ставят, это перебор по цене без выигрыша. Логика подбора стали под среду та же, что и для теплоносителя в статье про ТЭН для котла отопления.
Зонный разогрев у приёмного патрубка
Греть весь резервуар на 200 кубов только чтобы качнуть насосом пару тонн, дорого и медленно. Поэтому чаще делают зонный, местный разогрев. Блок ТЭН ставят прямо у заборного патрубка, у того места, откуда мазут идёт на всас насоса. Греется локальный объём вокруг забора, этот тёплый текучий мазут уходит в насос, на его место подтягивается соседний, который тоже успевает прогреться зоной нагрева.
Так резервуар работает как термос с тёплым «карманом» у выхода. Электроэнергии уходит в разы меньше, чем на прогрев всей массы, а насос всегда получает топливо нужной вязкости. Мощность блока под зонный разогрев считают по производительности насоса и температуре, до которой надо поднять этот поток, а не по объёму всего бака.
Взрывозащита это отдельный вопрос
Мазут не так летуч, как бензин или дизель, вспышка у него высокая. Но электрооборудование в резервуарном парке всё равно попадает под требования по взрывозащите, и определяет их проект: категория зоны, класс помещения, требования эксплуатирующей организации. Поэтому взрывозащищённое исполнение блока (клеммная коробка соответствующего типа, маркировка) согласуется отдельно под конкретный объект, а не идёт «по умолчанию» на каждый мазутный ТЭН.
Что важно на этапе заявки. Сразу скажите, требуется ли взрывозащищённое исполнение и по какой зоне. Это меняет конструкцию клеммного узла и документы. Дозаказать взрывозащиту на уже готовый обычный блок нельзя, это другое изделие.
Нужен погружной блок ТЭН под ваш резервуар?
Пришлите чертёж фланца или фото узла, марку мазута, мощность и напряжение. Подберём удельную нагрузку и материал, сделаем по чертежу от 1 штуки за 7-14 дней.
ОСТАВИТЬ ЗАЯВКУ →Что прислать для расчёта
- Марку мазута (М-40, М-100) и до какой температуры надо греть.
- Чертёж или фото фланца: диаметр, схема отверстий, условный проход.
- Габарит резервуара и глубину погружения, чтобы подобрать длину трубок.
- Мощность и напряжение сети (220 или 380 В).
- Весь объём греем или зонно у патрубка, есть ли насос и его производительность.
- Требуется ли взрывозащищённое исполнение и по какой зоне.
Частые ошибки при заказе
- Берут ТЭН с высокой удельной нагрузкой «чтобы грел быстрее». Он закоксуется и сгорит за сезон.
- Считают мощность по объёму всего резервуара, хотя нужен зонный разогрев у забора. Переплата за киловатты, которые не работают.
- Заказывают короткие трубки, блок не достаёт до нижнего слоя мазута, и насос всё равно тянет холодное.
- Забывают про взрывозащиту на этапе заявки, потом узел приходится переделывать.