Статья вышла в журнале Наука и техника в дорожной отрасли, №2, 2020
Саенко С.С., к.т.н., доцент
Никулин Ю.Я., к.т.н., профессор
Матвеев Д.А.
С учетом размеров Российской Федерации весьма распространенным способом перевозки дорожно-строительных материалов является железнодорожный транспорт [1], в том числе по железной дороге транспортируют битум. Для этих целей используются как специализированные вагоны (емкости с тепловой изоляцией и встроенными донными электронагревателями), так и предназначенные в первую очередь для транспортировки мазутов, ж/д цистерны с паровой рубашкой.
Этот тип подвижного состава представляет собой цилиндрические емкости (модели 15-1566 и 15-897 [3]) вместимостью 50-60т с нижней частью (около 1/3 объема) закрытой паровой рубашкой (рис. 1). Расстояние между поверхностью паровой рубашки и поверхностью емкости 36-50 мм. При этом площадь нагрева составляет около 40м².
Существующая практика
Для целей извлечения продукта в паровую рубашку цистерны подают водяной пар, а разогретый до состояния текучести битум сливают самотеком или с использованием насосного оборудования через систему нижнего слива ж/д цистерны. Для нагрева битумов в ж/д цистернах используют также погружные масляные и электрические нагреватели, однако сложность и высокая их стоимость пока не привели к широкому распространению погружных систем.
Нагрев дорожного битума паром через стенку цистерны весьма длительный процесс. В зимнее время слив состава из 3-4 вагонов может продолжаться до 5-7 суток. А поскольку основной объем закупок дорожники стараются произвести в межсезонье, слив для многих оборачивается головной болью, и значительными денежными затратами. По данным энергетических обследований ООО «Энергоэффективные Битумные Технологии» в процессе слива себестоимость битума может вырасти на 16-19 % (результаты обследования 12.2017г, респ. Крым).
Основные причины энергоемкости и длительности процесса слива битумов – низкая скорость передачи тепла, значительные потери в окружающую среду, отсутствие методических рекомендаций по выбору оборудования и организации процесса, ограничения, накладываемые со стороны органов управления на ж/д транспорте (ограничения по габаритам приближения сооружений, запрет тепловой защиты емкости с использованием переносной (съемной) тепловой изоляции и др.) [4-6].
В зарубежной практике, например, в США и Канаде для перевозки продуктов, склонных к застыванию (как битум), используют вагоны-цистерны по спецификации DOT-117 или 117R [7, 8]. Такие цистерны (см. рис. 2) имеют основную емкость с внешним змеевиком для подачи пара и покрываются тепловой изоляцией с защитной оболочкой, что обеспечивает сокращение тепловых потерь при транспортировании, а также операциях слива-налива.
