Система разогрева цистерны с мазутом
Владельцы патента RU 2705610:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к технологии разгрузки застывающих высоковязких продуктов из цистерн и может быть использовано при разогреве и сливе высоковязких мазутов без применения пара и погружных элементов внутри цистерны. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, используемых для обогрева цистерн с высоковязкими мазутами без применения пара и погружных элементов внутри цистерны, а также в снижении энергозатрат при обогреве и трудозатрат при монтаже. Для достижения технического результата предложена система разогрева цистерны с мазутом, содержащая гибкую конструкцию нагревательного элемента, установленную на цистерне и соединенную с источником питания. Новым является то, что нагревательный элемент (3) встроен в замкнутую систему подачи в него нагретого воздуха и отвода из него охлажденного в процессе теплопередачи воздуха. При этом замкнутая система дополнительно содержит компрессор (1), теплообменник (2), соединительную и запорную арматуру. Встроенный в систему нагревательный элемент (3) представляет собой полую герметичную воздухонепроницаемую оболочку (5), снабженную входным и выходным патрубками, причем входной патрубок соединен с компрессором (1) через промежуточный теплообменник (2), а выходной патрубок соединен с компрессором линией отвода охлажденного воздуха, в которую перед компрессором встроен патрубок (4) впуска и выпуска воздуха. На поверхности полой герметичной воздухонепроницаемой оболочки (5), прилегающей к корпусу цистерны (8), закреплена намагниченная сетка (6) из тонких стальных полос, обеспечивающих ее гибкость и соединение с корпусом цистерны (8) с помощью магнитных сил, а на внешней поверхности смонтирована тепловая изоляция (7). 3 ил.
Изобретение относится к технологии разгрузки застывающих высоковязких продуктов из цистерн и может быть использовано при разогреве и сливе высоковязких мазутов без применения пара и погружных элементов внутри цистерны.
Из уровня техники известны различные технологии и оборудование, применяемое для разогрева и слива из емкости высоковязких продуктов. Необходимость их применения обусловлена загустением вязких нефтепродуктов, таких, например, как нефть, мазуты, битум. При этом обогрев - единственный способ получения необходимой температуры продукта для осуществления операции слива, а разнообразие систем обогрева обусловлено различными технологическими и экономическими факторами.
На железнодорожном транспорте большое применение получил способ разогрева подачей пара в «рубашку», реализуемый в специальных вагонах-цистернах, оборудованных для перевозки затвердевающих жидкостей (Патент РФ №2612079 С2, дата приоритета 04.09.2014, дата публикации 02.03.2017, авторы: Шпак С.А. и др., UA; Патент РФ №170085 U1, дата приоритета 19.08.2016, дата публикации 13.04.2017, авторы: Савушкин Р.А. и др., RU).
Основным недостатком специальных вагонов-цистерн является их дороговизна.
Известна технология разогрева с забором нефтепродукта, включающая напорное циркуляционное перемешивание. Данная технология основана на том, что из резервуара производится забор небольшого количества продукта, его нагрев во внешнем устройстве и подача назад в резервуар с возможностью перемешивания (Патент РФ №2443616 С2, дата приоритета 03.08.2009, дата публикации 03.08.2009, авторы: Левченко. Е.Л. и др., RU; Патент РФ №2538657 С2, дата приоритета 07.12.2012, дата публикации 10.01.2015, автор Бондарчук Д.А., RU).
Недостатками известных систем и способов, основанных на технологии разогрева с забором нефтепродукта, являются: во-первых, ограниченная область целесообразного использования, при этом следует отметить, что эффективность применения такой технологии обусловлена лишь на больших стационарных резервуарах и на больших сливных железнодорожных терминалах; во-вторых, для создания подобных систем требуются значительные экономические затраты, проектные и монтажные работы, большое количество технологического оборудования: насосы, запорная арматура с обогревом, устройства для перемешивания, отдельный технологический участок.
Известен резервуар для хранения вязких нефтепродуктов в регионах с холодным климатом, оснащенный системой электрического нагрева, функционирующей на основе модульных погружных стеклопластиковых нагревателей, контактирующих непосредственно с нагреваемой средой, монтаж которых осуществляется на вертикальные опоры, вваренные в корпус резервуара (Патент РФ №175259 U1, дата приоритета 10.04.2017, дата публикации 28.11.2017, авторы: Усов Д.Ю. и др., RU).
Недостатками известного аналога являются высокие трудозатраты при монтаже нагревателей и уменьшение полезного объема продукта в резервуаре.
Известны также монтируемые снаружи резервуаров, цистерн и емкостей системы электрического нагрева для бесконтактного разогрева продукта, в частности известна система кабельного обогрева резервуаров, включающая греющие кабели, прокладываемые по всей поверхности резервуара путем его обматывания.
Также известен обогрев резервуаров нагревательными панелями RT FlexPanel, которые наклеивают на обогреваемую поверхность с помощью силиконового клея (http://www.teplina.ru/thermon/reservoir. дата просмотра 28.05.2019).
Недостатком монтируемых снаружи известных систем кабельного обогрева или обогрева нагревательными панелями является высокая трудоемкость монтажа и демонтажа, обусловленная необходимостью прокладывания по всей поверхности резервуара греющего кабеля, включая пустое пространство над продуктом, или необходимостью приклеивания панелей на выпуклой поверхности резервуара.
В качестве прототипа принято устройство, реализующее способ разогрева и слива из емкости продуктов путем индукционного низкотемпературного нагрева стенок емкости с одновременным вибрационным воздействием на пристеночный слой продукта, содержащее индукторы, представляющие собой гибкую конструкцию, выполненную из изолированного многожильного медного провода, уложенного в плоскости в один ряд и размещенного в диэлектрическом материале. Индукторы установлены на стенки котла емкости и электрически связаны с преобразователем, генерирующим импульсы тока повышенной-средней частоты (Патент РФ №2517137 С2, дата приоритета 18.11.2011, дата публикации 27.05.2014, авторы: Конесев С.Г. и др., RU, прототип).
Недостатками прототипа являются: сложность монтажа индукторов при их установке на железнодорожные цистерны, энергозатраты на формирование системы индуктор-преобразователь, а также подверженность цистерны ударному электродинамическому воздействию, наличие которого необходимо контролировать.
Технической проблемой является создание новой системы разогрева цистерны с высоковязким мазутом, характеризующейся меньшими энергозатратами и упрощением монтажа.
Для решения технической проблемы предложена система разогрева цистерны с мазутом, содержащая гибкую конструкцию нагревательного элемента, установленную на цистерне и соединенную с источником питания. Новым является то, что нагревательный элемент встроен в замкнутую систему подачи в него нагретого воздуха и отвода из него охлажденного в процессе теплопередачи воздуха, при этом замкнутая система дополнительно содержит компрессор, теплообменник, соединительную и запорную арматуру, а встроенный в систему нагревательный элемент представляет собой полую герметичную воздухонепроницаемую оболочку, снабженную входным и выходным патрубками, причем 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, на поверхности полой герметичной воздухонепроницаемой оболочки, прилегающей к корпусу цистерны, закреплена намагниченная сетка из тонких стальных полос, обеспечивающих ее гибкость и соединение с корпусом цистерны с помощью магнитных сил, а на внешней поверхности смонтирована тепловая изоляция.
На фиг. 1 приведена функциональная схема и состав системы разогрева цистерны с мазутом; на фиг. 2 показана конструкция нагревательного элемента, поперечный разрез; на фиг. 3 представлена схема установки нагревательного элемента на корпусе цистерны.
Заявляемая система разогрева цистерны с мазутом содержит компрессор 1, теплообиенник 2 и гибкий нагревательный элемент 3, образующие с помощью соединительной арматуры замкнутую систему подачи нагретого воздуха в гибкий нагревательный элемент 3 и отвода из него охлажденного в процессе теплопередачи воздуха по линии отвода, снабженной патрубком 4, установленным перед компрессором 1 для впуска и выпуска воздуха. При этом встроенный в систему гибкий нагревательный элемент 3 содержит полую герметичную воздухонепроницаемую оболочку 5, для изготовления которой могут быть использованы текстильные ткани, пропитанные или покрытые полимерным слоем, например, полиэтиленовая или полиуретановая воздухонепроницаемая ткань (https://helpiks.org/5-37586.html. дата просмотра 05.06.2019). Полая герметичная воздухонепроницаемая оболочка 5 снабжена входным и выходным патрубками, причем входной патрубок соединен с компрессором 1 через промежуточный теплообменник 2, а выходной патрубок соединен с компрессором 1 линией отвода охлажденного воздуха, в которую перед компрессором встроен патрубок 4 впуска и выпуска воздуха, включаемый в процесс при необходимости. На поверхности полой герметичной воздухонепроницаемой оболочки 5 с одной стороны закреплена намагниченная сетка 6 из тонких стальных полос, а на внешней поверхности смонтирована тепловая изоляция 7, для которой использован, например, пенофенол, дублированный алюминиевой фольгой с одной стороны (http://www.penofol.com/, дата просмотра 3.06.2019). Гибкий нагревательный элемент 3 присоединен к металлической поверхности корпуса цистерны 8 стороной, снабженной намагниченной сеткой 6, выполненной из тонких стальных полос, обеспечивающих гибкость сетки и закрепление с помощью магнитных сил.
Заявляемая система разогрева цистерны с мазутом используется следующим образом.
Перед началом разогрева гибкий нагревательный элемент 3 устанавливают стороной, на которой закреплена намагниченная сетка 6, на поверхность корпуса цистерны 8. При этом намагниченная сетка 6 соединяется с металлической поверхностью корпуса цистерны 8 с помощью магнитных сил. Включается компрессор 1, забираемый им воздух сжимается и поступает в теплообменник 2. Нагретый поток направляется в полость герметичной воздухонепроницаемой оболочки 5 нагревательного элемента 3, где передает теплоту от воздуха к мазуту путем теплопередачи через стенку цистерны 8. Из полости оболочки 5 отработавший воздух забирается компрессором 1. Установленный перед компрессором 1 патрубок 4 включается для процесса впуска и выпуска воздуха в случае необходимости. После окончания процесса разогрева выключают компрессор 1, и гибкий нагревательный элемент 3 снимают (скатывают) с поверхности корпуса цистерны 8.
Преимущество заявляемой системы разогрева цистерны с мазутом заключается в том, что не требуется сложных конструктивных решений, в частности, внутри цистерны, Система обладает универсальностью, так как гибкий нагревательный элемент может быть выполнена любой произвольной формы и размеров с возможностью монтажа в любых местах на поверхности корпуса цистерны, в том числе, на трубопроводах, в зависимости от условий применения.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в расширении арсенала технических средств, используемых для обогрева цистерн с высоковязкими мазутами без применения пара и погружных элементов внутри цистерны, а также в снижении энергозатрат и трудозатрат при монтаже.
Система разогрева цистерны с мазутом, содержащая гибкую конструкцию нагревательного элемента, установленную на цистерне и соединенную с источником питания, отличающаяся тем, что нагревательный элемент встроен в замкнутую систему подачи в него нагретого воздуха и отвода из него охлажденного в процессе теплопередачи воздуха, при этом замкнутая система дополнительно содержит компрессор, теплообменник, соединительную и запорную арматуру, а встроенный в систему нагревательный элемент представляет собой полую герметичную воздухонепроницаемую оболочку, снабженную входным и выходным патрубками, причем 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, на поверхности полой герметичной воздухонепроницаемой оболочки, прилегающей к корпусу цистерны, закреплена намагниченная сетка из тонких стальных полос, обеспечивающих ее гибкость и соединение с корпусом цистерны с помощью магнитных сил, а на внешней поверхности смонтирована тепловая изоляция.
