ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА ДЛЯ ВЯЗКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к теплообменным элементам, установленным в железнодорожной цистерне для подогрева и ускорения слива содержащихся в ней вязких нефтепродуктов.
Известна железнодорожная цистерна преимущественно для застывающих или кристаллизирующихся грузов, включающая котел с подогревательным кожухом, расположенным в нижней части котла, патрубок для слива конденсата и приспособление для подпора пара, дополнительные патрубки слива конденсата и дополнительные приспособления для подпора пара, основной и дополнительные патрубки для слива конденсата укреплены в верхней части подогреваемого кожуха так, что выходной участок каждого патрубка направлен вниз, а каждое приспособление для подпора пара установлено на выходном участке патрубка для слива конденсата, при этом подогревательный кожух теплоизолирован. [1]
Очевидно, что такие вагон-цистерны имеют сравнительно малую поверхность нагрева и низкую эффективность слива продукта из-за значительных потерь тепла в окружающую среду.
Известна железнодорожная цистерна для транспортировки затвердевающих жидкостей содержит котел, с герметически закрытыми торцевыми днищами, сливное устройство, электронагреватели в виде ленточных или проволочных элементов сопротивления, заключенных в защитные трубы. Защитные трубы герметично соединены с торцевыми днищами котла цистерны и расположены внутри котла цистерны параллельно друг другу в один или несколько рядов с расстоянием между
защитными трубами, равным 2-10 наружных диаметров защитной трубы. Расположенные вдоль оси котла цистерны защитные трубы имеют длину, не превышающую расстояния от днищ котла цистерны до сливного устройства, а расположенные сбоку от сливного устройства имеют длину, равную 0,5-1,0 внутренней длины котла цистерны. Защитные трубы нижнего ряда закреплены на ложементах. Защитные трубы верхних рядов закреплены к защитным трубам соответствующего нижележащего ряда с помощью косынок. [2]
Недостатком данной конструкции цистерны является сложность конструктивного исполнения, как теплообменника, так и конструкции цистерны в целом, а также высокая металлоемкость и трудоемкость изготовления.
Наиболее близким техническим решением к предложенной полезной модели является железнодорожная цистерна, установленная на платформе, содержит два закрытых торцевых днища, цилиндрическую обечайку цистерны с выпускным клапаном, расположенным в нижней части ее между закрытыми торцевыми днищами, и нагревательное устройство. Последнее расположено внутри в нижней части цистерны и выполнено из труб подогрева, вмонтированных в один из торцов котла и расположенных по всей его длине. Внутри каждой трубы подогрева расположены трубки подвода пара с отверстиями в шахматном порядке для выхода пара, причем трубы подогрева соединены с внешней стороны торца котла коллекторами со штуцерами для подвода пара и слива конденсата. Трубы подогрева установлены на опорах с уклоном в стороны входа пара и выхода конденсата. Штуцер слива конденсата установлен под углом к коллектору слива конденсата. [3]
Одним из основных недостатков известной конструкции является не достаточная скорость слива загустевающих нефтепродуктов, соответственно, необходимость длительного разогрева продукта перед сливом и, как
следствие, потребность в больших затратах тепловой энергии, расходуемой на разогрев перевозимого продукта.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача по повышению эффективности слива при перевозке загустевающей жидкости, сокращению времени нахождения цистерны под разгрузкой и существенной экономии энергоносителей за счет рационального разогрева, а также улучшению условий эксплуатации.
Для достижения указанного технического результата железнодорожная цистерна для вязких нефтепродуктов, установленная на платформе, содержащая котел, выполненный из цилиндрической обечайки и двух торцевых днищ, люк-лаз, предохранительно-впускной клапан, сливное устройство, расположенное в нижней части цилиндрической обечайки между торцевыми днищами, нагревательное устройство, установленное в нижней части котла цистерны и выполненное из труб подогрева, вмонтированных в один из торцов котла и расположенных по всей его длине, при этом внутри каждой трубы подогрева расположены трубки подвода пара с отверстиями для выхода пара, причем трубы подогрева соединены с внешней стороны торца котла коллекторами со штуцерами для подвода пара и слива конденсата и установлены на опорах с уклоном в стороны входа пара и выхода конденсата, а штуцер слива конденсата установлен под углом к коллектору слива конденсата, при этом цилиндрическая обечайка котла снабжена подогревательным кожухом, расположенным в нижней ее части, а рубашка сливного устройства жестко соединена непосредственно с подогревательным кожухом, при этом в рубашке сливного устройства выполнены пазы для прохождения пара и конденсата.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на представленных фигурах изображено:
- фиг.1 - общий вид железнодорожной цистерны для вязких нефтепродуктов;
- фиг.2 - вид железнодорожной цистерны с торца;
- фиг.3 - сечение Б-Б цилиндрической обечайки котла железнодорожной цистерны на фиг.1;
- фиг.4 - вид А фиг.1 сливное устройство - крепление рубашки сливного устройства к подогревательному кожуху.
Железнодорожная цистерна для вязких нефтепродуктов, установленная на платформе 1, содержит котел 2, который выполнен из цилиндрической обечайки 3 и двух торцевых днищ 4, люк-лаз 5, предохранительно-впускной клапан 6, сливное устройство 7, расположенное в нижней части цилиндрической обечайки 3 между торцевыми днищами 4.
Нагревательное устройство 8 установлено в нижней части котла цистерны и выполнено из труб подогрева 9, вмонтированных в один из торцов 4 котла 2 и которые расположены по длине котла 2 цистерны.
При этом внутри каждой трубы подогрева 9 расположены трубки подвода пара 10 с отверстиями для выхода пара, причем трубы 9 подогрева соединены с внешней стороны торца котла 2 коллекторами: верхним 11 - для подвода пара и нижним 12 - слива конденсата. На коллекторах 11 и 12 жестко установлены штуцера 13 и 14 с заглушками, в которых нарезается резьба диаметром, соответствующим диаметру рукава. Причем для полного слива конденсата штуцер 14 закреплен к нижнему коллектору 12 под углом к горизонтальной оси. Трубы подогрева 9 установлены на опорах 15 и крепятся к ним с помощью хомутов, причем указанные опоры 15 устанавливаются на стойках 16, жестко закрепленных к котлу 2, высота которых выполнена с учетом уклона в стороны входа пара и выхода конденсата.
Цилиндрическая обечайка 3 котла 2 снабжена подогревательным кожухом 17, которая расположена в нижней части котла 2.
При этом рубашка 18 сливного устройства 7 жестко соединена непосредственно с подогревательным кожухом 17. При этом в рубашке сливного устройства 7 выполнены пазы 19 для прохождения пара и конденсата, т.е. конструктивно решена проблема соединения полостей подогревательного кожуха 17 и рубашки 18 сливного устройства 7, что позволило исключить необходимость отдельного его прогревания.
На подогревательном кожухе 17 выполнены патрубки для подачи пара 20 и выхода воздуха 21, также на внешней части рубашки 18 сливного прибора 7 выполнено отверстие 22 для выхода пара и конденсата. Для удобства эксплуатации на подогревательном кожухе 17 выполнены два патрубка 20 для подачи пара, которые расположены в противоположных сторонах.
Железнодорожная цистерна для вязких нефтепродуктов с нагревательным устройством 8 и подогревательным кожухом 17 работает следующим образом.
При разгрузке цистерны необходимо теплоноситель, например пар, подключить одновременно к коллектору 11 подвода пара нагревательного устройства 8 и патрубку 20 для подачи пара на подогревательном кожухе 17.
В нагревательном устройстве 8 пар под давлением подается по трубкам подвода пара и через его открытый конец и отверстия поступает в трубу подогрева 9, нагревая ее до температуры 160°, разогревая при этом нижнюю часть содержимого продукта в цистерне.
Одновременно нагрев происходит и в подогревательном кожухе 17, пар разогревает цилиндрическую обечайку 3 котла 2 в нижней части, способствуя более интенсивному разогреву содержимого продукта в цистерне, уменьшая его вязкость и ускоряя тем самым слив. При этом необходимо отметить, что пар, проходящий через пазы 19, выполненные в
рубашке сливного устройства 7, обеспечивает его обогрев, что также ускоряет процесс разгрузки цистерны и исключает необходимость отдельного прогревания сливного устройства 7.
Благодаря предложенному конструктивному решению одновременного пропускания теплоносителя через нагревательное устройство 8, подогревательный кожух 17 и рубашку 18 сливного устройства 7 обеспечивается повышение интенсивности нагрева содержимого цистерны более чем на 55% по сравнению с известными моделями железнодорожных цистерн для перевозки вязких нефтепродуктов и, соответственно, позволяет ускорить слив перевозимого продукта.
Таким образом, предложенная полезная модель цистерны для затвердевающих продуктов обеспечивает также значительное улучшение условий эксплуатации.
Предлагаемая конструкция позволяет более эффективно использовать подвижной состав, сокращая время простоев за счет ускоренной разгрузки цистерны и, соответственно, обеспечивает экономию тепло и энергоносителей за счет уменьшения времени разогрева перевозимых вязких нефтепродуктов.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №1565776 «Железнодорожная цистерна», МПК В 65 D 88/74, Бюл. №19, 1990 г.
2. Авторское свидетельство СССР №1808780 «Железнодорожная цистерна для транспортировки затвердевающей жидкости», МПК В 65 D 88/74, Бюл. №14, 1993 г.
3.Патент РФ №2171766 «Железнодорожная цистерна для вязких нефтепродуктов», МПК В 65 D 88/00, 88/74, В 61 D 5/00 Бюл. №22, 2001 г. (прототип)