Способ выгрузки затвердевших материалов из емкости



Способ выгрузки затвердевших материалов из емкости
Способ выгрузки затвердевших материалов из емкости
Способ выгрузки затвердевших материалов из емкости

 


Владельцы патента RU 2486120:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") (RU)

Изобретение относится к разгрузочным и зачистным работам в емкостях, содержащих затвердевшие материалы, например парафин, мазут, пищевые жиры, поташ и тому подобное. Задачами настоящего изобретения являются ускорение выгрузки затвердевших материалов из емкостей произвольных конструкций и размеров; экономия энергии и трудозатрат; применение более дешевого оборудования для осуществления выгрузки затвердевших материалов из емкости, в том числе при зачистных работах - освобождении емкостей от отложений и загрязнений на дне, стенах и на внутренних конструкциях. Для решения поставленной задачи предложен способ выгрузки затвердевших материалов из емкости, заключающийся в термическом воздействии на материалы, накоплении жидкой фазы и воздействии посредством жидкой фазы на твердую ультразвуковыми колебаниями с последующим сливом или откачиванием материалов в виде жидкой фазы из емкости. Причем на затвердевшие материалы производится дополнительное воздействие звуковыми и инфразвуковыми колебаниями и турбулентными струями подогретой текучей среды, а в качестве излучателя колебаний используется квазистационарная волна торможения за участком сверхзвукового двухфазного течения размывающей струи подогретой жидкой фазы материала. Техническим результатом изобретения является ускорение выгрузки затвердевших материалов из емкостей произвольных конструкций и размеров, а также экономия энергии и трудозатрат. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к разгрузочным и зачистным работам в емкостях, содержащих затвердевшие материалы, например парафин, мазут, пищевые жиры, поташ и тому подобное.

Известен способ выгрузки затвердевших материалов из емкости, заключающийся в воздействии на них струями текучей рабочей среды, накоплении жидкой фазы затвердевшего материала (расплава, раствора или взвеси), вовлечении ее в спутное движение струями рабочей среды и дальнейший размыв твердой фазы, с последующим сливом или откачиванием материала в виде жидкой фазы из емкости.

Такой способ описывается при изложении действия устройства по авторскому свидетельству СССР №996286, B65D 88/74, 1983 г.: в затвердевший материал направляются струи пара из сопл Лаваля со сверхзвуковой скоростью. Недостаток этого способа - низкая проникающая способность паровых струй как в твердый, так и в расплавленный материал, а следовательно, низкая производительность способа.

Известен способ по патенту SU №1790424 A3, B65D 88/74, 1993 г.: в этом способе устройство подачи греющего пара и отвода расплавленного материала вводят через верхний люк емкости в придонную зону, подачу пара регулируют по температуре расплава; последний, как и конденсат греющего пара, сливают из емкости и через сливной клапан, и через верх по специальной трубе устройства под действием избыточного давления, создаваемого паром в герметизируемой для этого емкости. Недостатками данного способа являются низкая интенсивность теплообмена от свободных струй пара к материалу; сложность устройства для подачи пара и отвода жидкости через верх емкости; невозможность слива под давлением для крупных емкостей, не предназначенных для повышенных давлений.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ работы устройства для разогрева вязких жидкостей в емкости по патенту №2055801, опубл. 10.03.1996 г. Целью данного изобретения являлась интенсификация процесса разогрева загустевших жидкостей, в том числе и горючих, что обеспечивает сокращение времени разгрузки транспортных емкостей. Поставленная цель достигалась тем, что для перемешивания разогреваемых нефтепродуктов используются ультразвуковые колебания частотой, максимально воздействующей на молекулы нефтепродуктов. Устройство разогрева, состоящее из ТЭНов и излучателей ультразвуковых колебаний, подключенных к генератору УКВ, позволяет значительно интенсифицировать процесс разогрева и уменьшить расход электроэнергии. Недостатками данного способа являются:

- малая интенсивность воздействия на разогреваемый материал, т.к. не используются звуковые и инфразвуковые волны, а также турбулентные струи жидкости;

- дороговизна и сложность применяемого оборудования - электронных генераторов УКВ.

Задачами настоящего изобретения являются ускорение выгрузки затвердевших материалов из емкостей произвольных конструкций и размеров; экономия энергии и трудозатрат; применение более дешевого оборудования для осуществления выгрузки затвердевших материалов из емкости, в том числе при зачистных работах - освобождении емкостей от отложений и загрязнений на дне, стенах и на внутренних конструкциях.

Для решения поставленной задачи предложен способ выгрузки затвердевших материалов из емкости, заключающийся в термическом воздействии на материалы, накоплении жидкой фазы и воздействии посредством жидкой фазы на твердую ультразвуковыми колебаниями с последующим сливом или откачиванием материалов в виде жидкой фазы из емкости. Причем на затвердевшие материалы производится дополнительное воздействие звуковыми и инфразвуковыми колебаниями и турбулентными струями подогретой текучей среды, а в качестве излучателя колебаний используется квазистационарная волна торможения за участком сверхзвукового двухфазного течения размывающей струи подогретой жидкой фазы материала. Согласно предлагаемому способу в емкости установлено несколько струйных излучателей колебаний, работающих в синхронном режиме, по меньшей мере, на одной из резонансных частот стенок емкости. И для создания в каждой размывающей струе жидкости участка сверхзвукового двухфазного течения и квазистационарной волны торможения используется бездиффузорный газожидкостный эжектор.

Итак, предлагается следующее: к известному способу добавляется еще несколько факторов воздействия на высоковязкий и твердый материалы:

- вибрация в широком спектре частот от ультразвуковых до инфразвуковых;

- вибрационное воздействие на твердый материал осуществляется через жидкость с помощью излучателя всего спектра колебаний, погруженного в подогретую турбулентную струю жидкой фазы, омывающей твердую фазу. В этом случае к гидродинамическому и тепловому воздействию размывающих вихрей жидкости добавляется дестабилизирующее воздействие колебаний, разрушающее твердые структуры материала;

- в емкости устанавливается несколько излучателей колебаний, при этом все они настраиваются на одну из резонансных частот стенок емкости в звуковом или инфразвуковом диапазоне, что легко обнаружить на слух или наощупь. В таком режиме резонанса амплитуда колебаний увеличивается, в жидкости возникает система интенсивных «стоячих» волн, размывающих твердый материал и отрывающих его от вибрирующих поверхностей емкости.

С целью удешевления предлагаемого способа в качестве излучателя колебаний используется квазистационарная волна торможения за участком сверхзвукового двухфазного течения размывающей струи жидкости, при создании которого используется, например, энергия подогретого газообразного теплоносителя - рабочей среды. В качестве устройства, образующего и струю размывающей жидкости, и мощный излучатель широкого спектра колебаний в этой струе - волну торможения - используется бездиффузорный газожидкостный эжектор.

На фигурах 1, 2 и 3 изображены схемы применения предлагаемого способа на примере выгрузки твердого парафиносодержащего осадка 1 из нефтяного резервуара 2 через патрубок 3. На фиг.1 показан вертикальный разрез резервуара: парожидкостные эжекторы 4 закреплены на вертикальных трубопроводах 5, смонтированных и установленных через люки 6. На фиг.2 показан вариант, когда слой осадка не выше нижнего края люков 7, и для установки эжекторов 4 используются люки 7. На фиг.3 показан вид сверху с местными разрезами, через которые видны эжекторы 4. Трубопровод подвода пара к резервуару с арматурой и манометром, а также разводка труб к люкам 6 и 7 на фигурах условно не показаны.

Способ осуществляется следующим образом. Эжекторы 4 на трубопроводах 5 опускаются через люки 6 на выгружаемый твердый материал 1. Сначала пар подается к эжекторам 4 при низком давлении, нагревает небольшую зону вокруг них, расплавляя материал 1. Эжекторы 4 вместе с трубопроводами 5 опускаются на заданный уровень и фиксируются в заданных направлениях. Давление пара поднимают до рабочего значения, из эжекторов 4 вытекают сверхзвуковые струи двухфазной смеси из расплавленного материала и пузырьков пара. При естественном торможении сверхзвуковой струи от трения переход к дозвуковой скорости происходит с резким скачком давления и падением скорости в тонком фронте ударной квазистационарной волны торможения, которая и становится излучателем колебаний в жидкости, ускоряющих размыв твердой фазы. После слияния жидких объемов вокруг всех излучателей вариацией давления пара подбирается по интенсивности колебаний стенок емкости резонансная частота и тем самым ускоряется разогрев и размыв твердого материала, в процессе которого возможна принудительная или автоматическая перемена направлений струй из эжекторов 4 ввиду большой площади дна резервуара.

Резкий переход сверхзвукового двухфазного течения в каждой струе в дозвуковое происходит в тонком фронте квазистационарной волны торможения (то же, что «скачка уплотнения» или «ударной волны»), колеблющейся около среднего положения с некоторой звуковой частотой вследствие начальной турбулентности струи. Причем участок сверхзвукового течения перед волной находится под пониженным давлением, а давление за волной торможения значительно выше атмосферного, поэтому во фронте волны мгновенно охлопываются пузырьки паров и газов (кавитация), что создает интенсивное ультразвуковое излучение по всему объему. Градиент давления на границе диска волны торможения порождает мощные тороидальные вихри, периодически уносимые струей и раскачивающие саму волну около среднего положения. Этот процесс генерирует интенсивные инфразвуковые вибрации, которые синхронизируются у всех устройств (явление взаимовлияния автоколебаний) и когда их частота совпадает с одной из собственных частот стенок емкости, многократно усиливаются, образуя «стоячие» волны в жидком объеме, интенсивно разрушающие твердую структуру материала и нарушающие его сцепление с поверхностями внутри емкости.

При достижении однородной нужной консистенции материала и равной температуры всех стенок емкости прекращают подачу рабочей среды - в данном случае самого безопасного теплоносителя для размыва твердых горючих материалов - водяного пара.

После отстоя органический слой откачивают или сливают через патрубок 3, конденсат рабочего пара и подтоварную воду сливают через штатный сифон, неорганические твердые фракции удаляют через люки 7 механически после проветривания и остывания резервуара.

Таким образом, на приведенном примере показано, что благодаря существенным отличиям предложенного способа: воздействию колебаний широкого диапазона, турбулентных подогретых струй, созданию резонансных колебаний в жидком объеме и на самой емкости, применению бездиффузорных парожидкостных эжекторов как теплообменников, гидромониторов и излучателей широкого диапазона колебаний достигаются цели изобретения: ускорение выгрузки затвердевших материалов из емкостей произвольных конструкций и размеров, экономия энергии и трудозатрат, удешевление оборудования.

1. Способ выгрузки затвердевших материалов из емкости, заключающийся в термическом воздействии на материалы, накоплении жидкой фазы и воздействии посредством жидкой фазы на твердую ультразвуковыми колебаниями с последующим сливом или откачиванием материалов в виде жидкой фазы из емкости, отличающийся тем, что на затвердевшие материалы производится дополнительное воздействие звуковыми и инфразвуковыми колебаниями и турбулентными струями подогретой текучей среды, причем в качестве излучателя колебаний используется квазистационарная волна торможения за участком сверхзвукового двухфазного течения размывающей струи подогретой жидкой фазы материала и для создания в каждой размывающей струе жидкости участка сверхзвукового двухфазного течения и квазистационарной волны торможения используется бездиффузорный газожидкостной эжектор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в емкости установлено несколько струйных излучателей колебаний, работающих в синхронном режиме, по меньшей мере, на одной из резонансных частот стенок емкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области погрузочно-разгрузочных работ, а именно к системам обогрева для размораживания смерзшегося груза в вагоне. .

Изобретение относится к системам водоснабжения и может быть использовано для хранения воды в средствах транспорта. .

Изобретение относится к способу полимеризации олефинов с использованием мультимодальных каталитических систем, к способу контроля старения мультимодальной каталитической системы и к контейнеру или резервуару.

Изобретение относится к погрузочно-разгрузочным устройствам, и может найти применение при разгрузке железнодорожных цистерн и при проектировании и постройке сливных эстакад.

Изобретение относится к способам обеспечения минимального избыточного давления газовой среды в транспортировочном контейнере. .

Изобретение относится к средствам для обеспечения разгрузки вязких продуктов из железнодорожных цистерн. .

Изобретение относится к оборудованию для разогрева загустевшего груза в емкости. .

Изобретение относится к разгрузке железнодорожных цистерн с загустевшими и застывшими высоковязкими нефтепродуктами и касается способа и устройства для разогрева.

Изобретение относится к разгрузке высоковязких и высокозастывающих продуктов из емкостей для хранения и транспортирования

Изобретение относится к устройствам для размыва донных отложений, образовавшихся на дне вертикальных резервуаров с нефтью и нефтепродуктами, а также для предотвращения образования отложений. Устройство состоит из Г-образного сопряженного отвода с задвижкой, который вмонтирован в основной трубопровод и предназначен для подачи нефти или нефтепродуктов в резервуар. Г-образный отвод расположен снаружи резервуара и направлен к его центру. Внутри резервуара имеется S-образный пространственный сопряженный отвод, соединенный с Г-образным отводом и общим коллектором. Общий коллектор представляет собой незамкнутый криволинейный трубопровод, например, диаметром от 114 мм до 325 мм, расположенный на днище резервуара вдоль его стенки. Общий коллектор снабжен восемью напорными патрубками. Напорные патрубки представляют собой цилиндрические трубы длиной от 0,1 м до 1,1 м, диаметром от 53 мм до 219 мм. Диаметры и длины напорных патрубков зависят от диаметра резервуара и реологических свойств хранимого продукта. Напорные патрубки имеют между собой угол 45° и наклонены под углом 22°30' к касательной окружности в горизонтальной плоскости и под углами 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15° и 10° по ходу движения нефтепродукта по общему коллектору в вертикальной плоскости, соответственно. Общий коллектор заканчивается последним напорным патрубком. Разработкой устройства обеспечивается повышение эффективности очистки и снижение энергоемкости размыва донных отложений в вертикальных стальных резервуарах. 3 ил.

Изобретение относится к разгрузке высоковязких и высокозастывающих продуктов (нефтепродукты, патоки, жиры и т.д.) из емкостей для хранения и транспортирования. Способ заключается в отборе холодного продукта из донной части емкости, циркуляционном разогреве его во внешнем теплообменнике и подаче нагретого продукта в несколько мест емкости, одно из которых находится на входе в канал отбора холодного продукта из емкости в систему нагрева. Подачу нагретого продукта в это место осуществляют с расходом, обеспечивающим необходимую текучесть холодного продукта для перекачки по контуру циркуляции. Подачу оставшегося нагретого продукта осуществляют в места, удаленные от места отбора холодного продукта из емкости. Когда весь продукт в емкости разогрет, прекращают циркуляционный разогрев и сливают весь продукт из емкости. При сливе разогретого продукта при снижении температуры на выходе из теплообменника по линии возврата теплоносителя ниже минимально допустимого уровня возобновляют циркуляционный разогрев продукта при подводе теплоносителя в теплообменник с минимальным расходом, достаточным для предотвращения снижения температуры теплоносителя в линии его возврата ниже минимально допустимого значения. Изобретение обеспечивает исключение закупорки линии возврата теплоносителя и ее разрушение из-за замерзания теплоносителя. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам нагрева/разгрузки для резервуаров, содержащих высоковязкие продукты, например патоку и другое, из хранилищ, расположенных ниже уровня земли, а также с мест аварий и чрезвычайных ситуаций. Задачей изобретения является создание устройства для нагрева и разгрузки резервуаров, содержащих высоковязкие продукты, с минимальным расходом энергозатрат, которое просто монтируется и эксплуатируется в полевых условиях. Устройство нагрева/разгрузки для резервуаров содержит высоковязкие продукты, блок всасывания/нагнетания, представляющий собой насос, погружаемый внутрь резервуара путем передвижения по металлическим направляющим, опущенным в резервуар под углом к уровню жидкости; блок теплообменника, представляющий собой трубу для подвода вязкого продукта жидкости с «рубашкой» для подачи теплоносителя, подсоединенный к штуцеру на входе насоса и погруженный в жидкость вместе с ним на глубину забора насоса; трубопровод, представляющий собой гибкий шланг, служащий для транспортировки высоковязкого продукта от насоса к приемной емкости. Техническим результатом изобретения является создание устройства для нагрева и разгрузки резервуаров, содержащих высоковязкие продукты, с минимальным расходом энергозатрат, которое просто монтируется и эксплуатируется в полевых условиях. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области погрузочно-разгрузочных работ, в частности к способам и устройствам для разгрузки высоковязких и высокозастывающих продуктов из емкостей. Задачей изобретения является обеспечение очистки внутренних поверхностей емкостей от отложений вязких продуктов за счет уменьшения времени воздействия и снижения расхода электроэнергии. Способ разогрева и слива из емкости продуктов в холодном и вязком состоянии включает индукционный низкотемпературный нагрев стенок емкости с одновременным вибрационным воздействием на пристеночный тонкий слой продукта и последующий слив продукта. При этом индукционный нагрев и электродинамическое вибрационное воздействие осуществляются импульсным электромагнитным полем повышенной-средней частоты, которое формируется системой индуктор-преобразователь. Объектом изобретения является также устройство для разогрева и слива из емкости продуктов в холодном и вязком состоянии. Техническим результатом изобретения является ускорение операций слива продуктов и устранения отложений вязких продуктов на стенках котлов. 2 ил.
Данное изобретение относится к способу перемешивания и подогрева композиционного суспензионного топлива на основе тонкоизмельченного угля и воды за счет перемешивания струями разогретого во внешнем теплообменнике композиционного суспензионного топлива, подаваемого через форсунки, выходное сопло которых выполняется вертикально скошенным для предотвращения забивания его частицами угля и направлено на стенку резервуара.

Изобретение относится к разгрузке высоковязких и высокозастывающих продуктов (нефтепродукты, патоки, жиры и т.д.) из емкостей для хранения и транспортирования. Задача изобретения заключается в том, чтобы достичь минимального времени разогрева в условиях реального технологического объекта и обеспечить надежность работы системы разогрева в холодное время года. Способ разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости заключается в отборе холодного продукта из донной части емкости с помощью насоса, циркуляционном разогреве его во внешнем теплообменнике путем подвода в него теплоносителя и подаче нагретого продукта в несколько мест емкости, одно из которых находится на входе в канал отбора холодного продукта из емкости в систему нагрева; причем подачу нагретого продукта в это место осуществляют с расходом, обеспечивающим необходимую текучесть холодного продукта для перекачки по контуру циркуляции, а подачу оставшегося нагретого продукта осуществляют в места, удаленные от места отбора холодного продукта из емкости, и когда весь продукт в емкости разогрет, прекращают циркуляционный разогрев и сливают весь продукт из емкости; согласно изобретению увеличивают расход теплоносителя, подаваемого в теплообменник, при снижении температуры продукта на входе в теплообменник ниже расчетного значения для теплообменника, или при увеличении расхода циркуляции продукта через теплообменник сверх расчетного значения для теплообменника, или при увеличении активной мощности (фазного тока) электродвигателя насоса сверх максимально допустимого значения, или уменьшают расход теплоносителя при повышении температуры продукта на входе в теплообменник выше расчетного значения для теплообменника, или при снижении расхода циркуляции ниже расчетного значения для теплообменника. Техническим результатом заявленного изобретения является предотвращение остановок обработки, вызванных перегревом теплоносителя в линии возврата или отключением электродвигателя насоса при превышении тока потребления, а в зимнее время еще и предотвращение закупорки линии возврата теплоносителя и ее разрушение из-за замерзания. 1 ил.

Изобретение относится к транспорту вязких продуктов и может быть использовано на объектах нефтехимии, нефтепереработки и нефтехранения при разгрузке застывающих высоковязких продуктов. Устройство для разогрева и слива высоковязких нефтепродуктов из цистерны содержит монитор (5) с сопловой головкой, циркуляционный насос (3), выходной конец трубопровода которого соединен с теплообменником (12), фильтр (9), датчики температуры и давления, связанные с блоком управления (19) и емкостью-накопителем (8). В сливном устройстве установлены насос перекачки и струйный насос. Циркуляционный насос сообщается посредством управляемого блоком управления крана либо со струйным насосом, либо с монитором. Насос перекачки нефтепродукта из емкости-накопителя сообщается либо с коллектором слива, либо через теплообменник с емкостью-накопителем. Изобретение сокращает время опорожнения цистерн с вязкими продуктами и увеличивает эффективность процесса разогрева и откачки продукта из цистерны. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к элементам системы питания дизельных двигателей транспортных средств и может быть использовано для облегчения запуска и работы двигателей на дизельном и биодизельном топливе зимой и в условиях низких температур. Предложен топливный бак, содержащий камеру нагрева 6, выполненную в виде усеченной пирамиды, открытой снизу и имеющей пластину 12 в форме многоугольника на верхнем основании. Боковые грани 8, 9, 10 и 11 пирамиды 6 выполнены в форме трапеций, выполненных из мелкоячеистых теплопроводящих сеток и закрепленных на каркасе 7 и пластине 12. В пластине 12 выполнено отверстие 13 для размещения приемного фильтра 3 внутри пирамиды 6. Под дном топливного бака 1 напротив пирамиды 6 установлен электрический нагреватель 5 для камеры нагрева. Технический результат заключается в повышении эффективности подогрева топлива в топливном баке, упрощении конструкции топливного бака и обеспечении условий его безопасной эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к железнодорожному подвижному составу и касается цистерн для транспортировки застывающих и кристаллизующихся продуктов, в частности для перевозки карбамидоформальдегидной смолы, карбамидоформальдегидного концентрата, а также для перевозки легковоспламеняющихся, токсичных и едких жидкостей. Технически достижимый результат - повышение взрывобезопасности железнодорожной цистерны при перевозках легковоспламеняющихся, взрывоопасных жидкостей. Это достигается тем, что в железнодорожной взрывобезопасной цистерне, содержащей котел, выполненный из цилиндрической обечайки и двух торцевых днищ, люк, предохранительно-впускной клапан, сливное устройство, расположенное в нижней части цилиндрической обечайки, подогревательный кожух, расположенный в нижней части котла, при этом цилиндрическая обечайка котла снабжена теневой защитой, которая расположена и жестко закреплена по обе стороны от люка, угол охвата теневой защитой цилиндрической обечайки котла составляет 150-160°, а зазор между ними выполнен равным 50-60 мм, причем теневая защита выполнена съемной, согласно изобретению дополнительно снабжено взрывозащитным устройством с индикатором безопасности на разрывном элементе, монтируемым в люке-лазе и содержащим корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, футерованный грузовой затвор, перекрывающий отверстие в корпусе защищаемого объекта, а в верхней цилиндрической части корпуса клапана размещен теплоизоляционный элемент и герметизирующая мембрана, прижимаемая к корпусу клапана посредством крышки, шарнирно соединенной с рычагом, взаимодействующим с отбойником, а узел крепления разрывного элемента крепится своей верхней частью на рычаге, а нижней - к верхней цилиндрической части корпуса клапана а разрывной элемент состоит из проволоки, стопорного болта, вилки, рычага крышки клапана гайки, двух барабанов, расположенных соответственно в вилке рычага крышки клапана, и в вилке верхней цилиндрической части корпуса клапана, при этом концы проволоки вставляются в отверстия барабанов и затем наматываются на них, а зазор h между вилками составляет порядка (1,5÷3) от диаметра проволоки, а параметры клапана находятся в следующих оптимальных интервалах величин: c=H/Dy=2,5÷3,0, где Dy - диаметр верхней цилиндрической части корпуса клапана, равный максимальному размеру отверстия корпуса защищаемого объекта; H - высота клапана в сборе, при этом на проволоке разрывного элемента закреплен индикатор безопасности в виде датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора, выход которого соединен с усилителем сигнала, например тензоусилителем, а выход тензоусилителя соединен с входом устройства оповещения об аварийной ситуации, а проволока разрывного элемента, на которой закреплен датчик индикатора безопасности, выполнена упругой и имеет несколько витков в части, соединенной с датчиком индикатора безопасности. 3 ил.
Наверх