Устройство для разогрева вязких жидких углеводородов при сливе из транспортной цистерны
DEVICE FOR HEATING VISCOUS LIQUID HYDROCARBONS WHEN DRAINING FROM A TRANSPORT TANK

Изобретение относится к средствам слива нефти, мазута, масел и других вязких жидких углеводородов из железнодорожных и автомобильных цистерн в условиях низких температур окружающего воздуха и может быть использовано на различных объектах их хранения и потребления.
Одной из сложных проблем, связанных с транспортировкой жидких углеводородов, имеющих высокую температуру застывания, является их разогрев при опорожнении железнодорожных и автомобильных цистерн в условиях низких температур с обеспечением безопасности, полноты и приемлемой продолжительности слива.
При рассмотрении технической литературы выявлен ряд технических решений, относящихся к указанной проблематике.
Известно устройство для разогрева и слива нефти и нефтепродуктов из емкости (варианты), содержащее всасывающий трубопровод, стартовую емкость для подогретого продукта, снабженную подогревателем и предохранительным клапаном, насосную установку в виде двухвинтового насосного агрегата с паровой рубашкой, на входе и выходе которой смонтированы компенсаторы осевых смещений, теплообменник в виде вертикального кожухотрубного парового подогревателя с предохранительным клапаном, трубопроводы для подвода продукта и теплоносителя к теплообменнику, напорный трубопровод для донной части, трубопровод для слива нагретого продукта из донной части емкости, трубопровод отвода теплоносителя, в которых установлена снабженная управляемыми приводами регулирующая и запорная арматура, снабженную датчиками и обратным клапаном систему управления работой устройства с возможностью осуществления плавного пуска насосной установки, греющий кабель трубопровода подвода продукта, конденсатоотводчики, установленные на линиях выхода пара из стартовой емкости и из теплообменника в трубопровод отвода теплоносителя, место локального управления в рабочей зоне оператора, включая табло показаний датчиков устройства, байпасная линия в трубопровод отвода конденсата, установленная на трубопроводе для подвода теплоносителя к стартовой емкости, патрубок отбора теплоносителя для технологических нужд с запорной арматурой, установленный на трубопроводе теплоносителя, насадка с вращающимися соплами, установленная на гидромониторе в донной части (патент на полезную модель RU 132787, кл. B65D 88/74, опубл. 27.09.2013 г., бюл. №27).
Недостатками данного устройства являются:
- сложность и громоздкость конструкции, требующая больших затрат на ее изготовление и эксплуатацию;
- недостаточные возможности для обеспечения полноты опорожнения емкости, обусловленная применением технологии верхнего слива, которая предопределяет образование на дне емкости несливаемого остатка продукта;
- отсутствие возможности для равномерного распределения тепла по горизонтальной плоскости емкости, что также предопределяет образование на ее стенках и обечайке несливаемого остатка продукта.
Известно устройство для электрообогрева цистерны с мазутом, содержащее электронагреватель, обмотка которого размещена в электроизоляционной оболочке из фольгированного гетинакса с возможностью установки на цилиндрической поверхности цистерны, намагниченную рамку на поверхности электроизоляционной оболочки электронагревателя, прилегающей к корпусу цистерны, выполненную из стальных полос с толщиной, обеспечивающей гибкость и закрепление на корпусе цистерны с помощью магнитных сил, тепловую изоляцию из пенофола, нанесенную на внешнюю поверхности электроизоляционной оболочки (патент на изобретение RU 2710792, кл. B65D 88/74, B65D 88/748, опубл. 14.01.2020 г., бюл. №2).
Недостатками данного устройства являются:
- пожароопасность устройства при возникновении возможных коротких замыканий в электронагревателе;
- необходимость в дополнительных трудозатратах на предварительную зачистку поверхности цистерны в месте установки электронагревателя для обеспечения надежного крепления его намагниченной рамки к поверхности цистерны;
- необходимость приложения значительных мускульных усилий при отсоединении намагниченной рамки электронагревателя от цистерны.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является система разогрева цистерны с мазутом, содержащая гибкую конструкцию нагревательного элемента, установленную на цистерне и соединенную с источником питания, которая встроена в замкнутую систему подачи в нагревательный элемент нагретого воздуха и отвода из него охлажденного в процессе теплопередачи воздуха, компрессор, теплообменник, соединительную и запорную арматуру, намагниченную сетку, закрепленную на поверхности нагревательного элемента в виде полой герметичной воздухонепроницаемой оболочки, прилегающей к корпусу цистерны, и выполненную из тонких стальных полос, обеспечивающих ее гибкость и соединение с корпусом цистерны с помощью магнитных сил, а на внешней поверхности смонтирована тепловая изоляция, полая герметичная воздухонепроницаемая оболочка снабжена входным и выходным патрубками, входной патрубок соединен с компрессором через промежуточный теплообменник, а выходной патрубок соединен с компрессором линией отвода охлажденного воздуха, в которую перед компрессором встроен патрубок впуска и выпуска воздуха (патент на изобретение RU 66666, кл. B65D 88/74, B65D 88/748, опубл. 11.11.2019 г., бюл. №32).
Недостатками данного устройства являются:
- недостаточная эффективность использования нагретого воздуха, обусловленная потерей тепловой энергии на разогрев стенки нагревательного элемента для передачи тепла на стенку цистерны, а также отсутствием возможности для нагрева присоединяемого к цистерне сливного трубопровода;
- необходимость в дополнительных трудозатратах на предварительную зачистку поверхности цистерны в месте установки электронагревателя для обеспечения надежного крепления его намагниченной рамки к поверхности цистерны;
- необходимость приложения значительных мускульных усилий при отсоединении намагниченной рамки электронагревателя от цистерны.
Задача, решаемая в изобретении, заключается в устранении указанных недостатков путем разработки конструкции устройства для разогрева вязких жидких углеводородов при сливе из транспортной цистерны, обеспечивающей безопасность его работы, эффективное использование вырабатываемой тепловой энергии и снижение трудозатрат при его эксплуатации.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности разогрева вязких жидких углеводородов при сливе из транспортной цистерны.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в результате того, что, согласно изобретению, устройство для разогрева вязких жидких углеводородов при сливе из транспортной цистерны содержит объединенные в общую замкнутую систему посредством нагревательных и обратных воздуховодов теплогенератор, четыре теплообменника, попарно устанавливаемые в нижней части обечайки транспортной цистерны с обеих сторон от ее продольной оси и закрепляемые на ней хомутами, и нагревательный лоток для сливного трубопровода, при этом теплогенератор состоит из электрического воздухонагревателя, воздухоприемного бака и установленного между ними на промежуточном патрубке компрессора, а каждый теплообменник со стороны, прилегающей к обечайке транспортной цистерны, выполнен с перфорированной контактной гранью.
Изобретение поясняется фиг. 1-4.
На фиг. 1 схематично изображено устройство для разогрева вязких жидких углеводородов при сливе из транспортной цистерны, общий вид.
На фиг. 2 схематично изображен теплогенератор, вид в разрезе сверху.
На фиг. 3 схематично изображен теплогенератор, вид в разрезе сбоку.
На фиг. 4 схематично изображен теплообменник, вид в разрезе сбоку.
На фиг. 1-4 применены следующие обозначения:
1 - транспортная цистерна;
2 - сливной патрубок;
3 - сливной трубопровод;
4 - теплообменник;
5 - теплогенератор;
6 - нагревательный воздуховод;
7 - обратный воздуховод;
8 - хомут;
9 - нагревательный лоток;
10 - теплоизолирующий корпус;
11 - электрический воздухонагреватель;
12 - промежуточный патрубок;
13 - компрессор;
14 - воздухоприемный бак;
15 - раздаточный патрубок;
16 - приемный патрубок;
17 - впускной патрубок;
18 - впускной клапан;
19 - перфорированная контактная грань.
Устройство для разогрева вязких жидких углеводородов при сливе из транспортной цистерны работает следующим образом.
В теплоизолирующий корпус 10 теплогенератора 5 устанавливают электрический воздухонагреватель 11 с присоединенными к нему двумя раздаточными патрубками 15 и воздухоприемный бак 14 с присоединенными к нему приемным патрубком 16 и впускным патрубком 17, оснащенным впускным клапаном 18. Внутренние полости электрического воздухонагревателя 11 и воздухоприемного бака 14 соединяют между собой промежуточным патрубком 12 с установленным в его средней части компрессором 13. Каждый из четырех теплообменников 4 выполняют пустотелым, оснащают со стороны, примыкающей к транспортной цистерне 1, перфорированной контактной поверхностью 19, а другие его грани выполняют в теплоизолирующей конструкции. Теплообменники 4 попарно соединяют между собой двумя хомутами 8. Нагревательный лоток 9 также выполняют пустотелым с теплоизолирующей конструкцией его граней, не контактирующих с поверхностью сливного трубопровода 3 с диаметром, соответствующим диаметру сливного патрубка 2 транспортной цистерны 1. К раздаточным патрубкам 15 и теплообменникам 4 присоединяют нагревательные воздуховоды 6, выполненные с нанесенной на них теплоизоляцией. Обратные воздуховоды 7 устанавливают между теплообменниками 4 и нагревательным лотком 9, а также между нагревательным лотком 9 и приемным патрубком 16 воздухоприемного бака 14. В результате образуют общую замкнутую систему для нагрева транспортной цистерны 1.
Для нагрева транспортной цистерны 1 в нижней части ее обечайки с обеих сторон от ее продольной оси при помощи хомутов 8 попарно устанавливают теплообменники 4, к сливному патрубку 2 присоединяют сливной трубопровод 3, укладывая его в нагревательный лоток 9, и открывают задвижку (не показана), которой оснащен сливной патрубок 2.
Включают электрический воздухонагреватель 11 и компрессор 13 теплогенератора 5. Нагретый воздух через раздаточные патрубки 15 подают по нагревательным воздуховодам 6 во внутренние полости теплообменников 4 и под воздействием температуры воздуха, проходящего через перфорированную контактную грань 19, и температуры собственно перфорированной контактной грани 19 нагревают нижнюю часть обечайки транспортной цистерны 1.
Выходящий из теплообменников 4 воздух по обратным воздуховодам 7 подают во внутреннюю полость нагревательного лотка 9 и нагревают сливной трубопровод 3. Из нагревательного лотка 9 по обратному воздуховоду 7 через приемный патрубок 16 подают в воздухоприемный бак 14 теплогенератора 5, а затем - по промежуточному патрубку 12 под воздействием компрессора 13 - во внутреннюю полость электрического воздухонагревателя 11, обеспечивая тем самым замкнутый цикл движения нагреваемого воздуха. При превышении во внутренней полости воздухоприемного бака 14 допустимого разрежения через впускной патрубок 17 и впускной клапан 18 забирают соответствующий объем наружного воздуха. Минимизацию тепловых потерь при нагреве воздуха обеспечивают за счет применения теплоизолирующего корпуса 10 теплогенератора 5.
Таким образом, в результате реализации предложенного технического решения обеспечивается безопасность его работы, эффективное использование вырабатываемой тепловой энергии и снижение трудозатрат при его эксплуатации и повышение эффективности разогрева вязких жидких углеводородов при сливе из транспортной цистерны.