朱新新

【摘? 要】作為大型運(yùn)輸容器，罐車主要用于裝運(yùn)氣態(tài)、液態(tài)和粉狀貨物，其中有很多液態(tài)介質(zhì)物品在環(huán)境溫度較低時(shí)粘度大或易凝固，流動(dòng)性較差，為了使凝固的物品融化或減少這些油品的粘度，在罐車上設(shè)置加熱裝置以實(shí)現(xiàn)快速干凈的卸料是非常有必要的。本文從多個(gè)方面對(duì)罐車加熱技術(shù)進(jìn)行了梳理和介紹。

【關(guān)鍵詞】罐車;加熱

隨著物流行業(yè)的不斷發(fā)展，罐車作為鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕笮瓦\(yùn)輸容器，主要用于裝運(yùn)氣態(tài)、液態(tài)和粉狀貨物，在所運(yùn)送的貨物中，有許多液體介質(zhì)貨物，如粘油、瀝青、石蠟、混凝土等物品在環(huán)境溫度較低時(shí)粘度大且容易凝固，流動(dòng)性差，這在一定程度上降低了貨物的卸載效率。為了將凝固的粘油融化或降低粘油的粘度，快速干凈的卸載貨物，同時(shí)保證該加熱系統(tǒng)能適用于鐵路車輛的運(yùn)行環(huán)境以滿足鐵路貨運(yùn)要求，在罐車上設(shè)置加熱裝置以對(duì)罐車進(jìn)行加熱至關(guān)重要。

針對(duì)罐車加熱裝置，從其加熱方式上可分為兩大類：罐內(nèi)加熱、罐外加熱;從加熱熱源類型上又可分為兩大類：常規(guī)熱源、新型熱源;從其加熱控制方式上可分為：人工控制、智能控制;從加熱范圍上可分為：整體加熱、局部加熱。具體可見(jiàn)圖2。

在罐車上設(shè)置加熱結(jié)構(gòu)最早見(jiàn)于1921年美國(guó)EOBERTH GOLD公司的申請(qǐng)，采用在罐體設(shè)置直型蒸汽加熱管的形式來(lái)加熱罐車，由于直型加熱管存在傳熱不均勻從而導(dǎo)致罐內(nèi)物品加熱不均勻的缺陷，1926年美國(guó)ASH HORACE對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，將直型加熱管改為蛇形盤管式加熱管并設(shè)置于罐車的底部，這種結(jié)構(gòu)對(duì)熱膨脹的自適應(yīng)較好，在罐內(nèi)分布均勻，加熱效率高，因此得到迅速應(yīng)用并成為主流內(nèi)加熱結(jié)構(gòu)。此后數(shù)十年來(lái)，隨著罐車設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，內(nèi)加熱結(jié)構(gòu)形式上變化不大，主要是對(duì)加熱管組數(shù)、線數(shù)的變化以及對(duì)局部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)和完善。到上世紀(jì)七、八十年代，內(nèi)加熱盤管結(jié)構(gòu)依然是鐵路罐車加熱系統(tǒng)的主流，但同時(shí)其自身存在的一些弊端也顯現(xiàn)出來(lái)，如一旦加熱管路破損后介質(zhì)容易泄漏、不易清洗和維修等，罐車的加熱結(jié)構(gòu)有逐漸采用外加熱管路的趨勢(shì)，同時(shí)伴隨采用隔熱設(shè)計(jì)，即附加設(shè)有保溫設(shè)施，如1976年日本SHIN MEIWA IND 公司采用罐外加熱的方式來(lái)克服罐內(nèi)加熱存在的缺陷，1982年美國(guó)CEMAN SPECIAL CONTAINER公司在罐車外部設(shè)置換熱夾套以實(shí)現(xiàn)對(duì)罐車的加熱，八十年代后罐外加熱逐漸成為罐車加熱的主流，但是，外加熱盤管結(jié)構(gòu)對(duì)工藝制造水平要求非常高，如焊接后罐體變形的控制、焊縫的擦傷、整體熱處理等，且外加溫套存在結(jié)構(gòu)笨重，熱能利用率低，蒸汽能源浪費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題，移動(dòng)式罐內(nèi)加熱裝置及電阻式加熱裝置在一定程度上克服了部分缺陷。隨著物流行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)載運(yùn)物品的要求越來(lái)越高，現(xiàn)有的每一種加熱方式都存在著不同的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，例如內(nèi)加熱管式加熱雖然加熱效率高且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是加熱管內(nèi)置不易清洗與檢修，若意外損壞會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)損失從而污染環(huán)境;外夾套式加熱雖然能夠均勻加熱且便于日常維修，但是結(jié)構(gòu)自重大、制造成本和工藝復(fù)雜，熱能浪費(fèi)嚴(yán)重，在全球能源日趨緊張的今天，不符合節(jié)能的要求;電加熱加熱時(shí)間短、熱效率高，但是耗電量大且需要成套設(shè)備，因此，根據(jù)運(yùn)輸對(duì)象的類型、運(yùn)輸成本以及運(yùn)輸距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇最合適的加熱方式或者幾種方式的組合。

傳統(tǒng)的加熱熱源主要有兩種：一種是燃燒煤、油、氣等礦物燃料來(lái)對(duì)罐車進(jìn)行加熱，該方法不僅消耗大量的能源，在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的大氣污染，對(duì)環(huán)境造成極大危害;另一種是使用電能，而電能作為二次能源，通常也是由燃燒礦物燃料來(lái)產(chǎn)生，該方法不僅會(huì)消耗大量的能源，同時(shí)也存在能源浪費(fèi)即環(huán)境污染問(wèn)題。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的“綠色熱源”是人們所不斷重視的，太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源成為了首選，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣在回收利用也得到國(guó)足夠在重視，熱量在循環(huán)利用也被應(yīng)用于該領(lǐng)域中?？紤]到不同熱源利用在局限性，采用多種熱源聯(lián)合使用在方式也得到了廣泛研究，如風(fēng)光電的聯(lián)合使用、光電復(fù)合加熱。

為了控制儲(chǔ)油罐內(nèi)的溫度，工人常采用的手動(dòng)調(diào)節(jié)加熱盤管的換熱介質(zhì)的排量，排量調(diào)大即罐內(nèi)溫度升高，排量調(diào)小即罐內(nèi)溫度降低，由于罐內(nèi)的溫度無(wú)法隨時(shí)掌握，因此，閥門的調(diào)節(jié)有很大的盲目性，尤其是到了夏季，晝夜溫差較大，工人無(wú)法按照晝夜的溫差去調(diào)節(jié)閥門，造成油氣的揮發(fā)和能源的浪費(fèi)，同時(shí)還帶來(lái)一定的安全隱患和環(huán)境污染。為此，在罐車加熱引入傳感元件以實(shí)現(xiàn)對(duì)罐車內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)持續(xù)監(jiān)控，之后，隨著對(duì)監(jiān)控精度的要求的不斷提高，傳感元件的設(shè)置位置與類型也得到了不斷的適應(yīng)性改進(jìn)。

傳統(tǒng)的瀝青儲(chǔ)罐加熱裝置，通常是在儲(chǔ)罐的底部布置加熱盤管并在底部設(shè)置抽油管，使用時(shí)，需要將整罐瀝青全部加熱到130℃左右才能向外輸送瀝青，這種整車加熱的方式只適合大量和連續(xù)的輸送瀝青，而且還應(yīng)在一次加熱的情況下將全罐瀝青發(fā)送完畢，這樣會(huì)造成極大的能源浪費(fèi)，顯然不符合我國(guó)降低能耗的政策。由于加熱裝置是針對(duì)全罐加熱，即使是使用少量的瀝青，也需要很長(zhǎng)的加熱時(shí)間才能夠完成瀝青的熔化，不但大量浪費(fèi)加熱能源，也不能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的隨需隨取，對(duì)于多次不定量的瀝青需求來(lái)說(shuō)，不夠方便快捷。為了實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的對(duì)油或?yàn)r青進(jìn)行加熱，需要多少加熱多少，局部加熱的加熱方式得到了廣泛研究與應(yīng)用，常見(jiàn)的局部加熱方式有罐中罐和頂部加熱方式。

單就我國(guó)而言，對(duì)鐵路罐車加熱裝置的研究始于上世紀(jì)50年代，最初是采用外置加溫套的結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)而發(fā)展到內(nèi)置加熱盤管形式。隨著我國(guó)物流行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)罐車加熱裝置的研究也出現(xiàn)了多元化。我國(guó)罐車加熱研究雖然起步較晚，但是發(fā)展速度迅猛，比較重要的企業(yè)包括中國(guó)國(guó)際海運(yùn)集裝箱股份有限公司、中集罐式儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備制造有限公司、中國(guó)石油天然氣股份有限公司等。