Нефть - главное богатство
России

Подогрев в железнодорожных цистернах с паровыми «рубашками»


Вагоны-цистерны емкостью 50 м3 с паровой «рубашкой» в нижней части котла имеют поверхность нагрева 28,4 м2.

Сливной прибор цистерны имеет диаметр 200 мм и снабжен также паровой «рубашкой». Вдоль нижней части «рубашки» устроен специальный желоб для стока конденсата и отвода через нижний патрубок.

Пар (давлением не выше 3 ати) подается по рукаву диаметром 32 мм в паровую «рубашку» цистерны, и через стенку котла нагревает тонкий слой нефтепродукта, граничащий со стенкой.

В результате нагрева происходит скольжение нефтепродукта по горячей поверхности стенки к сливному прибору и истечение в сливной желоб. Слив высоковязкого мазута марки «80» из цистерн с паровыми «рубашками» по сравнению со сливом из цистерн типа 4 ускоряется приблизительно в 4-7 раз, при этом исключается обводнение сливаемого нефтепродукта. Остатки нефтепродуктов в вагонах-цистернах с паровой «рубашкой» после слива не превышают 1-2 см при чистых стенках (по весу не более 40-50 кГ против 1-1,5 т в обыкновенных цистернах).

Применение цистерн с паровыми «рубашками» требует устройства межрельсовых сливных желобов, оборудованных подогревательными устройствами, обеспечивающими дальнейший разогрев нефтепродукта до температуры, необходимой для перекачки.

Испытаниями вагонов-цистерн с паровыми «рубашками» установлено, что конденсация пара с давлением 3 -4 ати в них составляет около 11 кГ/м2 ч, что соответствует расходу пара на вагон-цистерну в 320 кг/ч или количество тепла около 170 000 ккал/ч. Это тепло расходуется на нагрев нефтепродукта и на потери в окружающую среду. По сравнению с другими способами подогрева указанный расход тепла меньше в 2 - 3 раза.

Технико-экономические расчеты выявили, что при учете всех расходов по транспорту и сливу высоковязких грузов, включая также и капитальные затраты на постройку цистерн и оборудование сливных фронтов, себестоимость 1 т/км снижается на 4-6% по сравнению со стоимостью перевозок этих грузов в обычных цистернах.

Наиболее важным качеством, убедительно подтвержденным испытаниями, является возможность быстрого слива не полностью разогретого груза путем создания у стенок цистерн пограничного слоя нагретого нефтепродукта, обладающего небольшой вязкостью. Вследствие этого гидравлические сопротивления пограничного слоя резко снижаются и вся масса груза, не охваченная теплообменом, скользит по стенкам к обогреваемому сливному прибору и вытекает из цистерны. При этом расход тепла на образование нагретого пограничного слоя в десятки раз меньше расхода тепла на разогрев всей массы груза при применении разного рода погружаемых в груз подогревателей.

Однако у вагонов-цистерн с паровыми «рубашками» есть два существенных недостатка. Они имеют вес тары 26 т, что на 26 - 24,7 = 1,3 га больше веса тары обычных цистерн. Увеличение веса тары составляет 5,3% и вызывает непроизводительное увеличение объема грузовых перевозок.

Допускать непроизводительные грузовые перевозки нецелесообразно, тем более, что путем применения рациональных мероприятий по оснащению пунктов слива современной техникой их легко избежать.

Далее, тепло, создаваемое паром в паровой «рубашке» вагона-цистерны разбивается на два потока: один направлен через стенку вагона-цистерны на нагрев груза, а другой через стенку паровой «рубашки» - в окружающую среду (непроизводительные потери тепловой энергии). Так как теплоотдающие поверхности, через которые происходит передача тепла к грузу и в окружающую среду, одинаковы (по 28,4 м2), то, очевидно, что потери тепла в окружающую среду значительно больше полезно расходуемого тепла на нагрев груза (в 10-12 раз) в связи с более благоприятными условиями для процесса теплопередачи (больший температурный напор, развитая конвекция, лучистый теплообмен) по сравнению с условиями теплопередачи к высоковязкому и мало подвижному нефтепродукту «(передача тепла, в основном, теплопроводностью).