Введение
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.
Рис. 1. Вагон-цистерна с паровой рубашкой для перевозки вязких нефтепродуктов
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 12.2017 г., республика 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.
Рис. 2. Вагон-цистерна DOT-117 для перевозки застывающих продуктов
В российской практике для обеспечения участка слива паром используют различные системы и подходы. Специализированные системы создаются исключительно для целей разогрева битума перед сливом и не имеют других потребителей тепла, системы широкого назначения (котельные предприятий) работают на участки слива как на одного из потребителей тепла. Настройка последних на потребности цеха приемки битума весьма затруднительна. Специализированные системы, используемые на предприятиях дорожной отрасли, делятся на высокого давления и низкого (до 0,07 Мпа с возможностью работы без внесения в реестр опасных производственных объектов Ростехнадзора): низкой, высокой и регулируемой по потребности производительностью.