一种冬季铁路油罐车卸油蒸汽加热讨论及热量补充装置的设计
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇一种冬季铁路油罐车卸油蒸汽加热讨论及热量补充装置的设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘 要】根据热平衡关系， 导出了简易的罐车油品卸车加热用蒸汽耗量的计算方法，讨论了影响加热的因素，并根据讨论计算得出的数据与经验套用的数据作了对比。同时设计了一种涡流加热蒸汽加热装置，有效的补充现有场站蒸汽产量不足的现象。
【关键词】罐车卸油；蒸汽耗量；涡流加热
引言
目前国内许多炼油厂、储油站的原料油及成品油出入仍采用铁路罐车运输。冬季在铁路运输原油过程中，由于运输站线大、时间长，油品进入厂区后往往凝结在一起无法自动卸下，现有场站多采用蒸汽加热方式进行油品降粘，例如渣油升温到50℃、重柴油30℃，原油20℃以上等才能保证油品以自重顺利卸出。但随着铁路罐车升级、载重量加大，场站现有蒸汽供应设备多出现蒸汽气供应量不足，导致热量损失加大，加热时间延长，导致因卸油时间超过铁路部门要求造成罚款，每年均会给一些企业造成不小的经济损失。本文就现有蒸汽供给进行了分析讨论，给出了一种简易计算方法，并设计了一种蒸汽加热装置，对现场蒸汽装置产量不足或部分油库缺乏相应供热装置，希望可以为一些生产企业提供帮助。
1 冬季粘油凝结原因讨论
以某一炼油厂卸油站现有条件为例，我们进行了现场温度测量和数据计算，并针对现有外部蒸汽产能进行了分析：
现场原料油为渣油，采用G17B型罐车运输。外部蒸汽供给的热量主要消耗在三个部分： 一部分供给原油， 另一部分散失到空气中。油品得到的热量消耗在三个方面， 一部分通过罐车加热排管供给油品升温， 热量设为Q1， 另一部分是蒸汽经出口排向大气所含热量Q2，最后一部分是维持油温， 补充向外界散失的热量Q3。根据以上讨论可分析热平衡过程， 可以得出下列单位时间内的热平衡方程：
式中：Q―罐车加热所需热量
Q1―油品升温所需热量
Q2―加热过程损失的能量
Q3―蒸汽排向大气所带走的热量
t―加热所需的时间
由于蒸汽排管加热是置于油品中心由内向外加热， 所以在整个加热过程中， 特别是在较长的加热初始阶段， 油品通过油罐车罐壁向外散失的热量很少， 同时由于常压渣油所含石蜡等成分较少，我们计算中忽略不计，为简化计算起见， 本设计忽略这部分热量损失计算时我们综合考虑将此部分损失和蒸汽出口损失合并考虑；因此上式可简化为：
Q1油品升温所需热量计算公式：
式中：G1―罐内油品质量，G17B型载重约63吨；
t2―加热终了油品温度，以50℃排出管体外为限；
t1―加热初始油品温度，近似为现场外部环境温度-20℃；
C―原料油比热容，2.0×103kj/kg・℃；
由上述转化为罐车升温所需蒸汽量，0.5Mpa条件下按照蒸汽焓值计算有：
其中：蒸汽入口温度为0.5Mpa压力下饱和蒸汽150℃； 为150℃水蒸气焓值； 为100℃饱和水蒸气焓值。
Q2蒸气排向大气损失的热量：
由上式可知，Q2与气分的质量及焓值有关，由饱和蒸汽及水焓值比例折算，因此在后面的热量计算中增加10%富裕量， 作为补偿替代Q3。因此有：
经计算分析和一般管道流量进行比对，确定影响蒸汽加热速率的主要因素主要与蒸汽量有关，蒸汽是否过热对于热量的影响很小。
针对厂区现有条件，卸油工位处于蒸汽供应最末端，温度仅为120℃以下，气源不足，且温度下降较大。我们提出的解决方案主要以现有蒸汽罐车加热系统的改造升级。
解决现场问题的基本思路就是保证蒸汽供应，单独为卸油供热。同时，由于现有厂区供汽条件无法大面积进行设备改造，我们对此采用在设备上加装部分装置，给蒸汽加热提温，使蒸汽饱和乃至稍微过热，提升蒸汽温度60℃左右达到0.5Mpa饱和温度180℃左右，使蒸汽携带的热量增大，已达到清洁快速升温的效果。其结构图如下：
1.罐体 2.折流板 3.蒸汽进口 4.蒸汽出口 5.线圈层 6.支撑管
图1 加热装置加热
本装置为低压罐体结构，由罐体、蒸汽出入口，支撑结构及加热装置构成。罐体竖直安装；蒸汽低进高出；罐内安装支撑管，支撑管（棒）上套装一定数量的折流板以减缓蒸汽流速，延长蒸汽加热时间，增大热传导面积。本装置可认为是一个简单的换热器。
3 讨论
本装置的设计思路为：加热方式采用涡流效应加热，在罐体外壁缠绕线圈，通过电磁控制器现场工业用交流电整流变成高频高电压直流电，在高频高压电流流过线圈会产生高速变化的交变磁场，当磁场内的磁力线通过导磁性金属材料时会在金属管壁内产生无数的小涡流，使金属材料本身自行高速发热，从而达到加热金属材料筒内蒸汽介质，支撑管（棒）也为金属材料，因此由管外壁和支撑管均在磁场作用下发热，形成复合加热场，可提高蒸汽加热温度。罐体的外形尺寸、折流板的数量、支撑管的数量将根据现场蒸汽需求量进行调整。
在没有蒸汽供应系统场地，本装置在进口端设置水汽喷雾装置，将水喷进罐内，通过管体加热将水加热为饱和蒸汽，同时保证产生的蒸汽有一定流量，这该系统可成为一个小型的蒸汽发生器。现场装置的使用应符合罐车加热排管耐压及排水要求。
4 结论
（1）罐车冬季卸油影响蒸汽加热速率的主要因素主要与蒸汽量有关；
（2）本文中设计的加热装置简单实用，可根据不同场合进行改装。
参考文献：
[1]吴所焕，王汉平，马二龙.关于原油罐车卸车加热蒸汽耗量计算方法的探讨.内蒙古石油化工.
[2]张福君，张明宝.蒸汽过热器设计改进措施和制造要求.锅炉制造，2006（1）.
[3]王松汉.石油化工设计手册.化学工业出版社.2002（1）.