Пристрій для розігрівання нафти і в’язких нафтопродуктів в залізничних цистернах

1 Пристрій для розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів в залізничних цистернах, що містить автономний тракт для подачі теплоносія у вигляді вертикальної штанги, на торці якої розташована паророзподільна коробка, в якій знаходиться парна КІЛЬКІСТЬ сопел, який відрізняється тим, що пристрій містить другий автономний тракт для подачі теплоносія, на торці якого розташована роздавальна головка, в якій розміщено парне число направлених до основи цистерни торцевих сопел, осі яких утворюють між собою тупий кут, а сопла, що розташовані в паророзподільній коробці, виконані з можливістю створення високошвидкісного потоку на виході з сопел і зв'язані з гідродинамічними насадками, що виконані в формі воронки, з можливістю створення ежекції 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що в паророзподільній коробці розміщено чотири сопла 3 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що кут між осями сопел в паророзподільній коробці, що звернені до ВІДПОВІДНОГО торця цистерни, змінюється в межах 20 - 24° 4 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що в паророзподільній коробці розміщені конусоподібні сопла з діаметром критичного перерізу від 10мм до 12мм 5 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що в паророзподільній коробці розміщені сопла Лаваля з діаметром критичного перерізу від 8мм до 14мм 6 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що в паророзподільній коробці розміщені ЗМІННІ сопла О ю (О Винахід відноситься до техніки розігрівання застигаючих високов'язких рідин з високою температурою застигання (вище за 0°С) і може бути використаний на зливних естакадах, наприклад, при зливанні мазуту із залізничних цистерн Відомий пристрій для розігрівання в'язких нафтопродуктів в цистерні парою, що містить вертикальну штангу і сполучені за допомогою паророзподільників ВІДКИДНІ труби з соплами на КІНЦІ Причому в кожному паророзподільнику на боці, зверненому до ВІДПОВІДНОГО торця цистерни, виконано отвір з елементом, що закривається, а ВІДКИДНІ труби пов'язані з останнім з можливістю закриття вказаного отвору при розкладанні [1] Однак такий пристрій не забезпечує експлуатаційну надійність і ефективність процесу розігрівання, оскільки основні роботи по розігріванню нафтопродуктів проводяться вручну, а подавати пару в зону скупчення твердих осадків на дні цис терни неможливо Як прототип вибраний пароструминний нагрівам, виконаний у вигляді пристрою для розігрівання в'язких нафтопродуктів в цистерні парою [2] Пристрій прототипу містить вертикальну штангу, а також сполучену з нею через паророзподільну коробку з елементами пару відкидних труб з соплами на КІНЦІ Причому в елементі паророзподільної коробки на боці, зверненому до ВІДПОВІДНОГО торця цистерни, виконано отвір з елементом, що закривається, а пара відкидних труб пов'язана з останнім з можливістю закриття вказаного отвору при розкладанні Крім того, в нижній частині елемента паророзподільної коробки, що закривається, і який сполучений за допомогою штанги з паропроводом, також виконано отвір При цьому кожна відкидна труба в МІСЦІ приєднання до паророзподільної коробки має зігнену дільницю, що дорівнює 1/3 дов СО 47365 жини відкидної труби, в КІНЦІ якої розташоване сопло А ВІДКИДНІ труби встановлені з можливістю повороту на кут, що перевищує 90° Недоліком пристрою прототипу є складність конструкції і недостатньо рівномірна міра розподілу тепла по об'єму нафтопродуктів, залитих в цистерну Крім цього, заміна і правильна встановлення сопел в пристрої прототипу вимагає складних монтажних операцій, що, в свою чергу, негативно позначається на ефективності використання пристрою загалом До того ж конструкція штанги з встановленим на ній штуцером для приєднання паропровода не дозволяє механізувати процес введення, маніпулювання (в т ч повороту) і витягання пароструминного нагрівача через великі габарити пристрою в робочому стані Це приводить виключно до ручної роботи, тобто до низької ефективності процесу розігрівання застиглої рідини в цистерні У основу винаходу поставлена задача створення оптимального режиму розігрівання застиглих нафтопродуктів по всьому об'єму цистерни, як в придонній частині, так і на торцевих дільницях цистерни з врахуванням и геометрії і погодних умов проведення процесу за рахунок створення ефективних локальних напрямів руху пари і її розподілу (тиску і концентрації) по об'єму цистерни, а також скорочення часу і КІЛЬКОСТІ операцій по зливанню розігрітих нафтопродуктів Поставлена задача досягається тим, що в пристрої длярозігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів в залізничних цистернах, що має автономний тракт для подачі теплоносія у вигляді вертикальної штанги, на торці якої розташована паророзподільна коробка, в якій знаходиться парна КІЛЬКІСТЬ сопел, міститься другий автономний тракт подачі теплоносія, на торці якого розташована роздавальна головка, в якій розміщено парне число направлених до основи цистерни торцевих сопел, осі яких утворюють між собою тупий кут, а сопла, що розташовані в паророзподільній коробці, виконані з можливістю створення високошвидкісного потоку на виході з сопел, і зв'язані з гідродинамічними насадками, що виконані в формі воронки, з можливістю створення ежекції В паророзподільній коробці розміщено чотири сопла Кут між вісями сопел в паророзподільній коробці, що звернені до ВІДПОВІДНОГО торця цистерни, змінюється в межах 20 - 24° В паророзподільній коробці розміщені конусоподібні сопла з діаметром критичного перетину від 10мм до 12мм В паророзподільній коробці розміщені сопла Лаваля з діаметром критичного перетину від 8мм до 14мм В паророзподільній коробці розміщені ЗМІННІ сопла Перераховані ознаки пристрою складають суть винаходу Наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю істотних ознак винаходу і технічним результатом, що досягається полягає в наступному Розміщення в пристрої другого автономного тракту подачі теплоносія дозволяє виборне впливати на нафтопродукт, що розігрівається і зливається, який знаходиться в зоні зливного отвору цистерни, економлячи при цьому тепловий агент (пару) Це особливо наочно виявляється при безперервній подачі пари Роздавальна головка та торці другого автономного тракту теплоносія, в якій розміщено у бік основи (дна) цистерни парне число торцевих сопел, осі яких утворять між собою змінний тупий кут, дозволяє локалізувати дію теплового агента в потрібній області і напряму Виконання сопел, розташованих в паророзподільній коробці першого автономного тракту подачі теплоносія, високошвидкісними (як конусоподібними, так і у вигляді сопел Лаваля) і пов'язаними з гідродинамічними насадками, що виконані \ формі воронки, з можливістю створення ежекції, сприяє ефективному локальному впливу на і нафтопродукт, що нагрівається і зливається Таким чином, при конструкції пристрою, що пропонується, створюються оптимальні умови для рівномірного і ефективного розподілу пари як в придонній, так і в торцевих частинах цистерни з нафтопродуктом з урахуванням II геометри, тобто по всьому и об'єму Результатом цього є також скорочення загального часу і КІЛЬКОСТІ операцій по зливанню розігрітого за допомогою даного пристрою нафтопродукту Пристрій для розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів в залізничних цистернах (фурма) зображений на фіг 1 - 3, де на фіг 1 зображений загальний вигляд пристрою, на фіг 2 - вертикальний перетин паророзподільної коробки першого автономного тракту подачі теплоносія, на фіг 3 - перетин сопла Лаваля, розташованого в паророзподільній коробці Пристрій містить перший автономний тракт подачі теплоносія 1, на торці якого розташована паророзподільна коробка 2 В коробці 2 вбудовані ЗМІННІ гідродинамічні насадки 3 з метою створення режиму ежекції при роботі пристрою (тобто при подачі пари на перший автономний тракт подачі теплоносія 1) На торці другого автономного тракту подачі теплоносія 4 розміщена роздавальна головка 5, в якій розташоване парне число торцевих сопел 6, осі яких утворять між собою змінний тупий кут [З Пропускна спроможність другого автономного тракту подачі теплоносія 4 становить 10 - 20% від величини пропускної спроможності першого автономного тракту подачі теплоносія 1 Пропускна спроможність торцевих сопел 6 становить 10 - 15% від витрати пари, що виходить з гідродинамічних насадок З Кульовий кран 7 служить для регулювання подачі пари другого автономного тракту 4 за допомогою вставки з рукава 8, а для регулювання подачі пари першого автономного тракту 1 служить кульовий кран 9 Пар в автономні тракти 1 і 4 подається через відведення 10 і штуцер 11 Петля 12 служить для підвісу пристрою (парової фурми) Кут між осями сопел 13 (див фіг 2) в паророзподільній коробці 2 першого автономного тракту 47365 подачі теплоносія 1, які звернені до ВІДПОВІДНОГО торця цистерни, змінюється в межах 20 - 24° КІЛЬКІСТЬ ВИСОКОШВИДКІСНИХ сопел 13 складає парне число (два або чотири) Робочі сопла 13 паророзподільної коробки першого автономного тракту подачі теплоносія 2 виконуються змінними Для створення режиму ежекції високошвидКІСНІ сопла 13 виконуються пов'язаними через пластини 14 і кожух 15 з гідродинамічними насадками 3, які виконані у вигляді воронки, основа якої розташована на деякій, в загальному випадку ЗМІННІЙ, відстані від кінця сопла 13 Для розігрівання нафти використовуються конусоподібні сопла 13 з діаметром критичного перетину dK від 10мм до 12мм (див фіг 2) Для розігрівання темних нафтопродуктів використовуються сопла 13 у вигляді сопел Лаваля (див фіг 3) з діаметром критичного перетину dK від 8мм до 14мм в залежності від тиску пари, властивостей і температури застигання нафтопродукту Теплоносієм при роботі пристрою є пара з температурою 130 - 145°С (для розігрівання нафти) і 200 - 250°С (для розігрівання темних нафтопродуктів типу мазуту) Пристрій працює таким чином По додатковому автономному тракту 4 протягом 5 - 20хв подається пара до торцевих сопел 6 Торові сопла б забезпечують подачу пари безпосередньо в зону розташування внутрішньої нижньої зливної горловини цистерни (на фіг 1 - 3 не показано), забезпечуючи и інтенсивне локальне розігрівання Це також дозволяє розігріти обмежений об'єм нафти або нафтопродукту в районі нижньої зливної горловини вагоно-цистерни, що необхідно для забезпечення основного режиму роботи сопел 13 і гідродинамічних насадок 3, а також для ініціювання процесу ежекції розігрітих соплами 13 об'ємів нафти або нафтопродукту через гідродинамічні насадки З Після ЦЬОГО кульовий кран 7 другого автономного тракту 4 перекривається, а кульовий кран 9 першого автономного тракту 1 відкривається, і пара подається до паророзподільної коробки 2 першого автономного тракту подачі теплоносія 1 Пара, що виходить з сопел 13, спільно з ежектуємим агентом, що складається з суміші пари і невеликої частини розігрітого нафтопродукту, попадає далі в гідродинамічні насадки 3, після виходу з яких здійснюється інтенсивне гідродинамічне перемішування розігрітого нафтопродукту в зоні контакту пари, що виходить з нафтопродуктом Парова суміш, що виходить з гідродинамічних насадок 3, переносить тепло в найбільш віддалені частини цистерни з нафтопродуктом, забезпечуючи рівномірне прогрівання нафтопродуктів, а також змивання і очищення внутрішньої поверхні цистерни від застиглих відкладень Швидкість витікання струменя парової суміші через критичні перетини сопел досягає швидкості звуку Температура такого струменя є досить високою (біля 100°С для нафти і 180°С для мазуту), що дозволяє швидко і інтенсивно прогрівати товщу нафтопродукту від середини вагоно-цистерни до її торців Пристрій дозволяє інтенсифікувати процес вивантаження нафтопродуктів і нафтопродуктів з високою температурою застигання (вище за 0°С) із залізничних вагоно-цистерн за рахунок прискорення процесу розігрівання нафти або нафтопродуктів Це досягається за рахунок раціонального розподілу і подачі тепла в різних частинах об'єму цистерни і здійснення інтенсивного гідродинамічного перемішування розігрітого нафтопродукту Використання винаходу дозволяє скоротити час зливання в'язких нафтопродуктів із залізничних цистерн, знизити міру їх зневоднення і досягти повноти зливання нафтопродуктів, що розігріваються, з цистерни, забезпечивши при цьому чистоту внутрішньої поверхні цистерни Крім того, пристрій (парова фурма), що пропонується, має просту конструкцію і високу експлуатаційну надійність Джерела використаної інформації 1 Устройство для разогрева вязких нефтепродуктов в цистерне паром Авторское свидетельство СССР № 996287, МПК В 65 D 88/74, 1983 2 Устройство для разогрева вязких нефтепродуктов в цистерне паром Авторское свидетельство СССР № 1373637, МПК В 65 D 88/74, 1988 47365 Фіг. 2 Фіг. І