Нефть - главное богатство
России

Инфракрасный подогрев


Самым совершенным способом подогрева нефтепродуктов в вагонах-цистернах, других емкостях и трубопроводах, по сравнению со всеми известными, является подогрев посредством инфракрасных излучателей. Способ подогрева состоит в том, что поток инфракрасных лучей от излучателей направляется на поверхность вагона-цистерны (трубопровода, емкости). Инфракрасные лучи нагревают металлическую поверхность, которая передает тепло прилегающему к ней пограничному слою нефтепродукта, вызывая при сливе скольжение нефтепродукта по горячей поверхности. По характеру процесса разогрева этот метод не отличается от способов подогрева нефтепродуктов в вагонах-цистернах с паровой «рубашкой» и индукционного нагрева. Здесь также не требуется для слива разогреть весь объем нефтепродукта. В отличие от них (в лучшую сторону) в способе разогрева инфракрасными лучами почти нет потерь тепла в окружающую среду, так как наружная сторона подогревателей не является теплопередающей.

Излучатели с внешней стороны имеют тепловую изоляцию и весь поток тепловой энергии доходит до нагреваемой поверхности почти без рассеивания. Тепло, сообщаемое емкости, используется с высоким к. п. д., что сокращает мощность установки до приемлемых для практики величин.

Ламповые нагреватели инфракрасного излучения показаны на изображениях «а» и «б». Излучатели выпускаются промышленностью серийно трех основных типов: ламповые, трубчатые и газовые. Первые два - электрические. Ламповые инфракрасные излучатели применяются за рубежом для подогрева нефтепродуктов в вагонах-цистернах весьма успешно. На изображении «б» показана подогревательная установка, применяемая в ГДР.

Ламповый нагреватель инфракрасного излучения криволиней­ной формы. 1 -излучатели светло-красного накала; 2 -излучатели темно-красного накала.

Учитывая высокую эффективность инфракрасного нагрева автором предложено этим способом разогревать нефтепродукты в вагонах-цистернах перед сливом. Электрическое подогревательное устройство инфракрасного излучения для одной 50-тонной цистерны состоит из 4 подогревателей, мощностью по 7 кет каждый. Подогреватели навешиваются или накладываются на котел цистерны. Устройство подогревателя изображено далее на изображении.

Подогреватель состоит из трубчатой рамы (каркаса) 1, собранной из алюминиевых или стальных труб диаметром 20-25 мм. Внутренняя поверхность подогревателя криволинейная, изогнутая по радиусу R = 1,5 м, что соответствует радиусу котла цистерны грузоподъемностью 90 т. Такой радиус внутренней поверхности подогревателя обеспечивает возможность его применения для цистерн грузоподъемностью 60 и 50 т с радиусами котлов, соответственно, 1,4 и 1,3 м.

Подогреватели инфракрасного излучения для вагонов-цистерн по предложению Н. М. Оленева: а – элемент подогревателя; б - навесные подогреватели; в - то же, накладные.

В трубчатую раму 1, изнутри, помещен защитный кожух 2, изготовляемый из тонколистовой стали. В кожухе 2 размещаются отражательные рефлекторы 3, выполненные из полированного алюминия. В оптических центрах рефлекторов укреплены серийные взрывобезопасные трубчатые инфракрасные излучатели 4 с нихромовой спиралью, запаянной в трубки излучателя. Длина подогревателя 3 м, высота 2,5 м. Мощность каждого излучателя 250 вт. В каждом подогревателе установлено по 28 излучателей. Вес одного подогревателя около 120-150 кГ. Электроэнергия подводится к излучателю при помощи гибкого кабеля. Температура на поверхности трубчатого излучателя не превышает 200-250 °С и на поверхности котла цистерны 120-150 °С, что соответствует температуре пара при давлении: 2 - 5 ати.

Навесные подогреватели 3 (изображение «б») навешены на вагон-цистерну 2. Два подогревателя шарнирно соединяются в одну группу, подвешенную на электротали 6 к монорельсу 7, по которому электроталь может перемещаться вдоль оси сливного пути. При отсутствии вагонов-цистерн на сливном фронте подогреватель 3 поднимается электроталью в нерабочее положение 5 за пределы габарита 4 подвижного состава.

После подачи вагонов-цистерн под слив подогреватели опускаются на вагоны-цистерны.

Для обслуживания сливного фронта необходима безмостковая эстакада 8 с проходной площадкой 13. Для открывания люков колпаков обслуживающий персонал переходит с площадки 13 на лестницу 12 вагона-цистерны. На правом пути изображены габариты котлов 9, 10 и 11 вагонов-цистерн грузоподъемностью 90, 60 и 50 т. Нефтепродукты из вагона-цистерны при полностью открытом клапане сливаются через сливной прибор 15, в межрельсовый двухсекционный желоб 1, вмещающий весь груз из вагонов-цистерн. Сливной прибор 15 снабжен для обогрева двумя инфракрасными излучателями 14.

Для оборудования вновь строящихся нефтебаз рекомендуется применение надвижных или накладных подогревателей. Для обслуживания вагонов-цистерн здесь не требуется эстакада. Ее заменяет низкая платформа с отметкой 1,1 м, расположенная с учетом габарита подвижного состава. Подогреватели размещаются вдоль сливного фронта с шагом в 6 м. Сливной фронт с межрельсовыми желобами 1 отличается простотой и большими удобствами в связи с тем, что все операции по обслуживанию вагонов-цистерн механизированы и легко поддаются дистанционному управлению и автоматизации.

Сравнительные показатели инфракрасного подогрева

Показатели

Обычные цистерны

Цистерны с паровой «рубашкой»

Инфракрасный подогрев

Расход пара, кг/ч

830

320

-

Расход  электроэнергии, квт·ч

-

-

28

Стоимость единицы энергии, коп

0,4

0,4

2,0

Общая стоимость затрачиваемой энергии, руб.

3,32

1,27

0,56

Соотношение стоимости затрачиваемой энергии

593

228

100

 Технико-экономические показатели рассмотренных систем слива применительно к вагону-цистерне грузоподъемностью 50 т приведены в таблице. Из таблицы следует, что система слива с подогревом при помощи инфракрасных излучателей имеет эксплуатационные расходы в 2,28 раза меньше по сравнению с вагонами-цистернами с паровой «рубашкой» и в 5,93 раза меньше по сравнению с обычными цистернами.