罐车加热技术发展概况

朱新新

【摘  要】作为大型运输容器，罐车主要用于装运气态、液态和粉状货物，其中有很多液态介质物品在环境温度较低时粘度大或易凝固，流动性较差，为了使凝固的物品融化或减少这些油品的粘度，在罐车上设置加热装置以实现快速干净的卸料是非常有必要的。本文从多个方面对罐车加热技术进行了梳理和介绍。

【关键词】罐车;加热

随着物流行业的不断发展，罐车作为铁路运输的主要大型运输容器，主要用于装运气态、液态和粉状货物，在所运送的货物中，有许多液体介质货物，如粘油、沥青、石蜡、混凝土等物品在环境温度较低时粘度大且容易凝固，流动性差，这在一定程度上降低了货物的卸载效率。为了将凝固的粘油融化或降低粘油的粘度，快速干净的卸载货物，同时保证该加热系统能适用于铁路车辆的运行环境以满足铁路货运要求，在罐车上设置加热装置以对罐车进行加热至关重要。

针对罐车加热装置，从其加热方式上可分为两大类：罐内加热、罐外加热;从加热热源类型上又可分为两大类：常规热源、新型热源;从其加热控制方式上可分为：人工控制、智能控制;从加热范围上可分为：整体加热、局部加热。具体可见图2。

在罐车上设置加热结构最早见于1921年美国EOBERTH GOLD公司的申请，采用在罐体设置直型蒸汽加热管的形式来加热罐车，由于直型加热管存在传热不均匀从而导致罐内物品加热不均匀的缺陷，1926年美国ASH HORACE对此进行了改进，将直型加热管改为蛇形盘管式加热管并设置于罐车的底部，这种结构对热膨胀的自适应较好，在罐内分布均匀，加热效率高，因此得到迅速应用并成为主流内加热结构。此后数十年来，随着罐车设计的不断发展，内加热结构形式上变化不大，主要是对加热管组数、线数的变化以及对局部结构的改进设计和完善。到上世纪七、八十年代，内加热盘管结构依然是铁路罐车加热系统的主流，但同时其自身存在的一些弊端也显现出来，如一旦加热管路破损后介质容易泄漏、不易清洗和维修等，罐车的加热结构有逐渐采用外加热管路的趋势，同时伴随采用隔热设计，即附加设有保温设施，如1976年日本SHIN MEIWA IND 公司采用罐外加热的方式来克服罐内加热存在的缺陷，1982年美国CEMAN SPECIAL CONTAINER公司在罐车外部设置换热夹套以实现对罐车的加热，八十年代后罐外加热逐渐成为罐车加热的主流，但是，外加热盘管结构对工艺制造水平要求非常高，如焊接后罐体变形的控制、焊缝的擦伤、整体热处理等，且外加温套存在结构笨重，热能利用率低，蒸汽能源浪费严重的问题，移动式罐内加热装置及电阻式加热装置在一定程度上克服了部分缺陷。随着物流行业的不断发展，对载运物品的要求越来越高，现有的每一种加热方式都存在着不同的优点与缺点，例如内加热管式加热虽然加热效率高且结构简单，但是加热管内置不易清洗与检修，若意外损坏会导致介质损失从而污染环境;外夹套式加热虽然能够均匀加热且便于日常维修，但是结构自重大、制造成本和工艺复杂，热能浪费严重，在全球能源日趋紧张的今天，不符合节能的要求;電加热加热时间短、热效率高，但是耗电量大且需要成套设备，因此，根据运输对象的类型、运输成本以及运输距离的远近来选择最合适的加热方式或者几种方式的组合。

传统的加热热源主要有两种：一种是燃烧煤、油、气等矿物燃料来对罐车进行加热，该方法不仅消耗大量的能源，在燃烧过程中会产生严重的大气污染，对环境造成极大危害;另一种是使用电能，而电能作为二次能源，通常也是由燃烧矿物燃料来产生，该方法不仅会消耗大量的能源，同时也存在能源浪费即环境污染问题。随着人们环保意识的不断加强，实现可持续发展的“绿色热源”是人们所不断重视的，太阳能、风能等可再生能源成为了首选，发动机尾气在回收利用也得到国足够在重视，热量在循环利用也被应用于该领域中。考虑到不同热源利用在局限性，采用多种热源联合使用在方式也得到了广泛研究，如风光电的联合使用、光电复合加热。

为了控制储油罐内的温度，工人常采用的手动调节加热盘管的换热介质的排量，排量调大即罐内温度升高，排量调小即罐内温度降低，由于罐内的温度无法随时掌握，因此，阀门的调节有很大的盲目性，尤其是到了夏季，昼夜温差较大，工人无法按照昼夜的温差去调节阀门，造成油气的挥发和能源的浪费，同时还带来一定的安全隐患和环境污染。为此，在罐车加热引入传感元件以实现对罐车内温度的实时持续监控，之后，随着对监控精度的要求的不断提高，传感元件的设置位置与类型也得到了不断的适应性改进。

传统的沥青储罐加热装置，通常是在储罐的底部布置加热盘管并在底部设置抽油管，使用时，需要将整罐沥青全部加热到130℃左右才能向外输送沥青，这种整车加热的方式只适合大量和连续的输送沥青，而且还应在一次加热的情况下将全罐沥青发送完毕，这样会造成极大的能源浪费，显然不符合我国降低能耗的政策。由于加热装置是针对全罐加热，即使是使用少量的沥青，也需要很长的加热时间才能够完成沥青的熔化，不但大量浪费加热能源，也不能够实现实时的随需随取，对于多次不定量的沥青需求来说，不够方便快捷。为了实现有针对性的对油或沥青进行加热，需要多少加热多少，局部加热的加热方式得到了广泛研究与应用，常见的局部加热方式有罐中罐和顶部加热方式。

单就我国而言，对铁路罐车加热装置的研究始于上世纪50年代，最初是采用外置加温套的结构形式，进而发展到内置加热盘管形式。随着我国物流行业的不断发展，对罐车加热装置的研究也出现了多元化。我国罐车加热研究虽然起步较晚，但是发展速度迅猛，比较重要的企业包括中国国际海运集装箱股份有限公司、中集罐式储运设备制造有限公司、中国石油天然气股份有限公司等。