устройство для разогрева и слива мазутов из железнодорожных цистерн

Формула изобретения

1. Устройство для разогрева и слива мазутов из железнодорожных цистерн без обводнения, содержащее последовательно соединенные всасывающий трубопровод, перекачивающий насос и напорный трубопровод с теплообменником, образующие линию рециркуляции, отличающееся тем, что выход из теплообменника соединен с всасывающим трубопроводом перепускным трубопроводом с клапаном, перекачивающий насос выполнен оседиагональным шнековым.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перекачивающий насос выполнен самовсасывающим.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено вакуумным насосом, подключенным через клапан к всасывающему трубопроводу.

Описание изобретения к патенту

Устройство для разогрева и слива мазутов из железнодорожных цистерн.

При транспортировании мазутов по железной дороге время пребывания цистерн в пути 3-10 суток, что приводит в холодное время к значительному охлаждению мазутов, разделению на фракции, существенному увеличению их вязкости и уменьшению "текучести".

Слив вязких мазутов из цистерн без подогрева (паровой рубашки) затруднен и при этом часть мазута остается на стенках цистерны, что недопустимо. Поэтому, перед разгрузкой цистерн, необходимо уменьшать вязкость мазутов и обеспечивать однофазность их фракционного состава по всему объему.

В настоящее время известны различные способы уменьшения вязкости мазутов перед сливом, основанные на:

- изменении реологических свойств мазутов (добавление жидких разбавителей и депрессаитов);

- использовании эффекта разрушения кристаллической решетки мазутов (вибрационный):

- разогреве с помощью электрического тока:

- предварительном разогреве мазутов до температуры 40-60^oC теплоносителями.

Практически все вышеперечисленные способы требуют весьма больших экономических затрат (капитальных, эксплуатационных и энергетических), а также выполнения требований безопасности производства и защиты окружающей среды.

Известно устройство для выгрузки густеющих грузов из емкости (SU, авторское свидетельство 1544692, кл.B В 6567/24, B 65 G 69/20, 1990), содержащее погружной шнек, откачивающий загустевшую жидкость со дна емкости, а также вибратор и компрессор, нагнетающий воздух, служащие для обеспечения "текучести" загустевшей жидкости.

Недостатками известного устройства являются:

- низкая производительность, т.к. шнек, используемый в установке в режиме транспортера, не позволяет обеспечить достаточно высокую производительность выгрузки:

- использование воздуха под давлением создает условия повышенной пожароопасности при выгрузке загустевших нефтепродуктов.

Поэтому на практике реализуются способы, основанные на предварительном разогреве мазутов с помощью теплоносителей (традиционно в качестве теплоносителя применяется - пар).

Способ предварительного разогрева может быть как с обводнением ("острый пар" подается непосредственно в цистерну), так и без обводнения (циркуляция мазута из цистерны через гидравлический контур с передачей тепла от теплоносителя через теплообменник).

Выбор способа разогрева мазутов паром определяется с учетом теплофизических свойств, ограничений по обводнению, техникоэкономических показателей различных способов разогрева, требований эксплуатации и экологической безопасности и нормативных требований по времени слива нефтепродуктов из ж.д. цистерн.

Рассматриваемые ниже способы основаны на разогреве мазутов без обводнения.

Наиболее близким к описываемому изобретению является устройство для разогрева и слива из ж. д. цистерн затвердевших материалов (SU, авторское свидетельство 1551624, кл. B 65 D 88/74, B 65 G 69/20, 1990) содержащее последовательно соединенные всасывающий трубопровод, перекачивающий насос и напорный трубопровод с теплообменником, образующие линию рециркуляции.

Недостатками известного устройства являются:

- для запуска указанной установки необходимо наличие резервной емкости с разогретой жидкостью, имеющей пониженную вязкость и обеспечивающей нормальную работу насоса:

- затвердевшие (фракции в осадке (парафин, битум, асфальт и др.) очень трудно поддаются размыву, это препятствует открытию нижнего клапана и поэтому начало циркуляции для разогрева жидкости в цистерне с использованием нижнего сливного прибора часто не удается осуществить:

- используемый в схеме струйный насос (эжектор) для осуществления циркуляции разогреваемой жидкости, имеет низкий к.п.д. (10-20%) и его использование приводит к значительным дополнительным энергозатратам:

- низкая производительность разогрева затвердевшего материала и невозможность ее дальнейшего увеличения (при ограниченной величине температуры жидкости на выходе из теплообменника t_max=80-90^oC) за счет увеличения расхода циркулирующей жидкости, из-за использования эжектора в напорном трубопроводе циркуляционного контура;

Следует отметить, что для всех способов разогрева и слива мазутов без обводненения, определяющим является начало процесса разогрева- старт. Условно стартом можно назвать интервал времени, на котором мазут в цистерне нагревается до температуры, начиная с которой прогрев стабилизируется (т.е. за единицу времени приращения температуры одинаковы). При этом время старта может оказаться чрезвычайно большим. В зависимости от начальной вязкости "медленный" ход старта может превратиться практически в бесконечно медленный.

Основное отличие изобретения состоит в том, что процесс разогрева мазута в цистерне основан не на использовании высоконапорной струи горячего мазута, подводимого в цистерну малым расходом (через размывочные устройства, сопла), а на увеличении расхода подогретого в теплообменнике мазута, перекачиваемого по рециркуляционному контуру высокопроизводительным оседиагональным шнековым насосом. При этом, наличие перепускного трубопровода, оптимальная гидравлика всасывающего трубопровода, дает возможность старта при более низких температурах мазутов и обеспечивает более "быстрый" старт (при одних и тех же начальных вязкостях время старта может уменьшаться по сравнению с другими устройствами на порядок).

Задачей изобретения является создание устройства для разогрева и слива мазутов из железнодорожных цистерн без обводнения с высокой производительностью и минимальными энергозатратами.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для разогрева и слива мазутов из железнодорожных цистерн, содержащем последовательно соединенные всасывающий трубопровод, перекачивающий насос и напорный трубопровод с теплообменником, образующие линию рециркуляции, выход из теплообменника соединен со всасывающим трубопроводом перепускным трубопроводом с клапаном, перекачивающий насос выполнен оседиагональным шнековым.

Перекачивающий насос может быть выполнен самовсасывающим.

Устройство может быть снабжено вакуумным насосом, подключенным через клапан к верхней части всасывающего трубопровода.

На чертеже изображено устройство для разогрева и слива мазутов из железнодорожных цистерн без обводнения. Устройство содержит последовательно соединенные всасывающий трубопровод (2) подключенный непосредственно к цистерне (1) через ее верхнюю горловину, оседиагональный шнековый насос (3) с приводом (4), сливной клапан (5), переключающий поток мазута или обратно в цистерну (1) через напорный трубопровод (6) с теплообменником (7), или на слив. На всасывающем трубопроводе выполнен перепускной трубопровод (8) с клапаном (9), соединенный с выходом из теплообменника. Насос (3), всасывающий и напорный трубопроводы (2), (6) образуют линию рециркуляции.

Оседиагональный шнековый насос может быть выполнен самовсасывающим.

На всасывающем трубопроводе может быть выполнен клапан (10), соединенный с вакуумнасосом.

Применение в качестве перекачивающего узла высокопроизводительного оседиагонального шнекового насоса (3) позволяет использовать присущие ему эксплуатационные свойства: способность перекачивать с большой производительностью (Q = 15- 50 л/с) жидкости с повышенной вязкостью, саморегулирование по расходу в зависимости от гидравлического сопротивления сети, высокие антикавитационные качества и нечувствительность к механическим примесям.

Это позволяет после заливки гидравлического контура обеспечивать старт устройства без резервной емкости, обеспечивать рециркуляцию мазута при высоких расходах в широком диапазоне изменения вязкости без применения фильтра тонкой очистки для защиты насоса от механических примесей.

Наличие перепускного трубопровода (8) с клапаном (9) дает возможность поддерживать расход мазута через насос (3) в области номинального расхода с максимальным к. п.д. при малом расходе мазута через всасывающий трубопровод (2), который всегда реализуется при старте на холодном вязком мазуте.

По мере разогрева мазута в цистерне (1), происходит увеличение расхода через всасывающий трубопровод (2), а расход горячего мазута после теплообменника (7) через перепускной трубопровод (8) на вход в насос уменьшается с перекрытием обратного клапана (9).

Наличие перепускного трубопровода позволяет увеличить расход мазута через теплообменник, тем самым увеличивать тепловую мощность, сообщаемую для подогрева мазута (тепловая мощность теплообменника для подогрева мазутов определяется в основном расходом мазута через теплообменник).

Из теплового баланса следует, что независимо от соотношения расходов мазута через напорный (6) и перепускной (8) трубопроводы, в цистерну (1) поступает все тепло, сообщаемое в теплообменнике.

Работы устройства происходит следующим образом:

В цистерну (1), предназначенную для слива, устанавливаются трубы, являющиеся частями всасывающего (2) и напорного (6) трубопроводов.

С помощью вакуумнасоса, соединенного посредством клапана (10) с всасывающим трубопроводом, производится вакуумирование и начальное заполнение мазутом (заливка) гидравлического контура.

После заливки гидравлического контура клапан (10) закрывается, включается привод (4) и оседиагональный шнековый насос (3) начинает перекачивать вязкий мазут.

Если в устройстве используется самовсасывающий оседиагональный насос, вакуумирования гидравлического контура не требуется.

После насоса мазут под избыточным давлением поступает через клапан (5) в теплообменник (7). В теплообменнике происходит разогрев мазута посредством теплопередачи от теплоносителя (пара) через герметичную стенку. Вследствие этого вязкость мазута уменьшается, а расход мазута увеличивается.

После теплообменника (7) часть расхода горячего мазута поступает по напорному трубопроводу (6) в цистерну (1) для подогрева в ней холодного вязкого мазута, а другая часть - подается по перепускному трубопроводу (8) с клапаном (9) во всасывающий трубопровод (2). Перед входом в насос происходит перемешивание горячего мазута из перепускного трубопровода (8) с холодным мазутом из всасывающего трубопровода (2).

Когда весь мазут в цистерне (1) разогрет до необходимой температуры, то с помощью клапана (5) расход мазута после насоса (3) переключается на слив.