移动式铁路粘油罐车卸油装置研究

文/梁 军 王建华 张赞牢

油库粘油罐车用于运输润滑油、润滑脂等高粘油品，高粘油品粘度高、管输阻力大，必须进行加热降粘。目前粘油降粘大多采用蒸汽加热降粘方式，这种方式作业时间长，热效率低，生产成本高，维护管理费用高，机动性差，成为油库铁路粘油罐车卸油作业的不利因素。

油库铁路粘油罐车的卸油作业具有季节性、间断性、小批量的特点，为满足油库铁路粘油罐车快速、机动的卸油需求，提高应急保障能力，研制了移动式铁路粘油罐车卸油装置，并在油库中使用，取得了很好的卸油效果。

1.工艺流程

移动式铁路粘油罐车卸油系统的工艺流程是：由鼓风机组产生压力，推动热空气发生器产生的高温热空气进入粘油罐车的加热夹层，对粘油罐车中的粘油进行局部加热。粘油罐车的下卸器出口与高粘泵连接，实施粘油罐车的卸油作业，并把粘油送入粘油储油罐。移动式铁路粘油罐车卸油系统工艺流程如图1所示。

2.热力计算

2.1 粘油罐车加热总热量

我国粘油罐车（G12型和G17型）的下半部分设置有夹层加热装置。采用热空气加热方式时，热空气进口温度设定为150℃，排出温度设定为50℃，环境温度设定为0℃（粘油罐车在暖房中卸油）。热量交换包括热空气向粘油的传热量（Q1）、罐车夹层向环境的散热量（Q2）及粘油罐车上部散热（可忽略）。

（1）热空气传热量。热空气向粘油罐车的传热量按下式计算：

Q1=K1·F1·Δt1

式中，Q1热空气向油罐车粘油的传热量，W；K1为热空气至油品的总传热系数，取150W/（m2·℃）；F1为油罐车底部局部加热面积，取3m2；Δt1为粘油加热输送的最低终了温度（取50℃）与油品初始温度（取10℃）的温差，取40℃。数据代入上式可得：Q1=18kW。

（2）罐车散热量。罐车夹层向环境的散热量按下式计算：

Q2=K2·F2·Δt2

式中，Q2罐车夹层向环境散热量，W；K2为热空气至环境的总传热系数，取29W/（m2·℃）；F2为局部加热面积，取3m2；Δt2为热空气平均温度（取 100℃）与环境温度（取0℃）的温差，取100℃。数据代入上式可得：Q2=8.7kW。

因此，粘油罐车加热所需的总热量为：

Q=Q1+Q2=26.7kW

2.2 热空气的热焓

50℃时空气的热焓：

H50=1.01t+0.001d（2501+1.85t）

式中，H50为 50℃空气的热焓，kJ/kg；t为空气温度，50℃；d为在 1000mbar时0℃饱和空气的含湿量，取3.82g/kg；1.85为常温下水蒸汽的定压质量比热，kJ/（kg·K）。数据代入上式可得：

H50=60.41kJ/kg

同理可得150℃时空气的热焓：H150=162.11（kJ/kg）

于是可知，热空气的热焓差为：

ΔH=H150-H50=101.7（kJ/kg）

2.3 空气质量流量和体积流量

质量流量按下式计算：

Q=ΔH·Qm

代入数据可得质量流量：Qm=0.2625（kg/s）

体积流量按下式计算：

QV=Qm/ρ

代入数据可得体积流量（热空气密度 ρ =1.27kg/m3）：QV=0.2067m3/s （ 或12.4m3/min）

2.4 热空气发生器选型计算

热空气发生器选用无锡国瑞热控电气有限公司生产的通道式电加热器，这种电加热器结构紧凑，安装方便，热效率高。通道式电加热器的进口空气温度设定为0℃饱和空气，则电加热器功率：

P=c·Qm·Δt

式中，P为通道式电加热器功率，kW；c为空气的比热容，取1.01kJ/（kg·K）；Δt为进出口空气的温差，150K。

代入数据可得通道式电加热器功率：P=39.77Kw

根据计算结果，通道式电加热器选型DH-M-B-40。型号中，M为中温型加热器，加热温度不大于260℃；B为中风速，通道内风速不大于3m/s；40为电加热功率40kW。外型尺寸860mm×260mm×185mm（长×宽×高）。

3.水力计算

3.1 空气流量计算

以等压状态计算空气流量：T1=273K，P1=101.25kPa，QV1=12.4m3/min，ρ1=1.27kg/m3；T2=423K，P2=101.25kPa。

则：QV1/T1=QV2/T2

计算可得：QV2=19.21（m3/min），ρ2=0.820kg/m3

3.2 热空气管道阻力计算

热空气管道阻力按下式计算[3]：动机功率30kW。

式中，P为管道压力损失，Pa；ρ为热空气密度，0.820kg/m3；λ为水力摩阻系数；L为管道计算长度，取30m；D为管道内径，m；v 为管道内空气流速，m/s；g 为重力加速度，9.81m/s2；s为管道进出口高差（可忽略），m。

热空气管道选用Ф89×4无缝钢管，代入数据可得管道阻力损失：

P=5353.04（Pa）

3.3 鼓风机选型

根据上述计算结果，鼓风机选型C15-1.5，主要性能参数为：进口流量15m3/min，进口压力98070Pa，出口压力（升压）49.04kPa，主轴转速2950r/min，原

4.移动式铁路粘油罐车卸油装置设计

移动式铁路粘油罐车卸油装置采用集成组装式结构，鼓风机和通道式电加热器组装在底座上，在底座上安装电源控制柜，底座安装在挂车底盘上或其它移动式装备上，移动灵活、操作方便，如图2所示。

5.结 语

（1）热力计算确定了铁路粘油罐车的加热量需求，同时确定了热空气发生器的工作流量和加热功率。

（2）水力计算确定了热空气的管道输送阻力和鼓风机组的升压要求，确定了鼓风机组的流量与压力的匹配要求。

（3）研制了移动式铁路粘油罐车卸油装置，装置结构紧凑，机动灵活，对快速接卸铁路粘油罐车具有积极的推广使用价值。