Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Технология рационального использования энергоресурсов в разгрузочных процессах нефтебаз Приморского края

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Технология рационального использования энергоресурсов в разгрузочных процессах нефтебаз Приморского края"

На правах рукописи

гТо од

- С УПП СЛЕСАРЕНКО ИРИНА БОРИСОВНА

ТЕХНОЛОГИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В РАЗГРУЗОЧНЫХ ПРОЦЕССАХ НЕФТЕБАЗ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

Специальность 11.00.11 - «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток 2000

Работа выполнена в Дальневосточной государственной академии экономики и управления

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Угрюмова С.Д.

доктор технических наук, профессор, засл.деятель науки РФ Якубовский Ю.В.

доктор технических наук, профессор Подволоцкий Н.М.

Ведущая организация: Дальневосточный научно-исследовательский

институт морского флота

Защита диссертации состоится «77» июня 2000 г. в 13 часов На заседании диссертационного совета Д064.01.02 в Дальневосточном государственном техническом университете по адресу: 690600, Владивосток, ГСП, ул. Пушкинская, 33, ДВГТУ, ауд. Г-134

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДВГТУ Автореферат разослан 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета д Лушпей В.П.

доктор технических наук, профессор

А ЯЦ-ЦЦЧ. О

Общая характеристика работы Актуальность. Нефть является одним из невосполнимых природных ресурсов, и в процессе добычи, транспортировки, переработки и потребления, соприкасаясь с окружающей средой, загрязняет ее. Защита окружающей среды от вредного влияния нефтепродуктов в настоящее время является одной из главнейших задач и человек имеет все возможности для того, чтобы любая технология, применяемая на производстве, стала безвредной для окружающей среды.

Разгрузка нефтепродуктов из железнодорожных цистерн является с одной стороны сложным, энергозатратным и трудоемким процессом, с другой стороны этот процесс оказывает вредное воздействие на окружающую среду за счет испарений, разлива, загрязнения сточных вод и территории нефтебаз.

Для оптимизации процессов разогрева и слива, являющихся основными при разгрузке нефтепродуктов, как с экологической, так и технологической точки зрения, необходимо учитывать многочисленные факторы, влияющие на время слива и энергетические затраты, характерные для рассматриваемых процессов. Прежде всего, на процессы теплообмена и массообмена, происходящие в устройствах, обеспечивающих проведение разгрузочных работ, влияют свойства нефтепродуктов. При этом необходимо учитывать также конструктивные особенности устройств, осуществляющих разогрев и слив нефтепродуктов.

Вопросам тепломассообмена в вязких жидкостях посвящены работы Лыкова A.B., Коробцова И.Н., Губина В.Е., Кардовского М.А., Михеева И.М., Кичигина М.А., Колпакова Л.Г., Петухова Т.С., Геллера З.И. и др.

В этих трудах представлены общие закономерности, описывающие процессы, происходящие при технологических операциях разгрузочных работ.

Теория истечения жидкостей и газов через различные сопла, в том числе в форме затопленных струй, достаточно подробно изложены в работах Асатуряна А.П., Альтшуля А.Д., Вильжера Д.С., Лойцянского Л.Г., Сизова Г.Н., В.П. Кашкарова, Вулиса Л.А., Абрамовича Г.Н.,. Акатнова Н.И. и др.. Процессам математического моделирования и оптимизации технических, экономических и технологических показателей различных установок для разогрева и слива вязких жидкостей посвящены работы Гордина И.В., Найденко П.В., Филиппова Т.А, Белосельского B.C.. и др. Однако, с учетом реальных условий, свойственных разогреву вязких нефтепродуктов при применении многосопловых насадок, имеющихся в литературе модельных решений не достаточно для получения -достоверного описания процессов разогрева и слива.

Настоящая работа посвящена усовершенствованию технологии слива нефтепродуктов, экспериментальному и физическому моделированию

процессов разогрева и слива, а также решению оптимизационных задач, способствующих интенсификации природоохранных мероприятий по сокращению твердых и жидких остатков, образующихся при транспортировке и разгрузке нефти и нефтепродуктов.

Цель работы: разработка безотходных и экологически приемлемых технологий в разгрузочных работах, снижение загрязнения окружающей среды и повышение эффективности теплового хозяйства предприятий. Предлагаемые технологии основаны на использовании активных методов интенсификации течения вязких нефтепродуктов за счет различных возмущающих воздействий, создаваемых в проточной части разработанных насадочных устройств, способствующих размыванию твердых остатков и уменьшению обводнения нефтепродукта.

Задачи, которые решены для достижения поставленной цели:

1. Проведен анализ информации о существующих известных методах слива нефтепродуктов, классифицированы приспособления для их разогрева, рассмотрены способы интенсификации истечения среды через насадочные устройства с учетом уменьшения вредного влияния технологических процессов на окружающую среду.

2. Выполнены экспериментальные исследования экологически приемлемых и ресурсосберегающих технологий слива нефтепродуктов, обеспечивающих слив с минимальным энерго- и водопотреблением.

3. Теоретически и экспериментально обоснованы конструкции средств слива нефтепродуктов, обеспечивающих наиболее полный слив с наименьшей затратой времени.

4. Определены режимы работы размывающих устройств с учетом влияния взаимосвязанных процессов теплопередачи и массообмена в объеме нефтепродукта.

5. Дана экономическая оценка эффективности использования предлагаемых технологических процессов разогрева и слива нефтепродуктов.

Научная новизна работы.

1. Научно обоснованы и классифицированы способы эффективного слива нефтепродуктов, выявлены факторы, влияющие на рациональное использование тепловой энергии при осуществлении разгрузочных процессов на нефтебазах.

2. Впервые предложены эффективные конструкции размывающих устройств (насадок) для системы слива, способствующие „ интенсификации гидродинамических и тепломассообменных процессов.

3. Обобщены полученные на экспериментальных установках опытные данные тепломассообмена, что позволило установить оптимальные параметры, характеризующие процессы разогрева и слива как наиболее энергоемкие и загрязняющие окружающую среду в разгрузочных операциях нефтебаз.

4. Предложены технологические и экономические критерии осуществления производственных процессов с одновременным решением эколого-энергетических проблем нефтебаз.

Практическая ценность работы:

1. Предложены оригинальные конструкции размывающих устройств, обеспечивающие базостаточный слив нефтепродукта с минимальными затратами времени.

2. Выявлены режимные факторы, обеспечивающие осуществление закрытого слива в разгрузочных процессах и позволяющие снизить водо- и теплопотребление на нефтебазах.

3. Рекомендованы технологические и экономические критерии улучшения технологических процессов, используемых для проектно-конструкторских работ в отраслевых предприятиях.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обеспечивается безостаточный слив нефтепродуктов, связанный с рациональным использованием природных ресурсов и сокращением теплопотребления в разгрузочных процессах при применении на нефтебазах циркуляционного метода разогрева и слива.

2. Использование размывающих устройств в виде многосопловых насадок позволяет применить на нефтебазах высоко эффективный, экологически безопасный способ слива с одновременным сокращением энергетических затрат и уменьшением объема вредных выбросов в атмосферу.

3. Математическое моделирование технологических^ процессов слива и разогрева с учетом конструктивных параметров размывающих устройств применяется как эффективный метод решения важной задачи по повышению эколого-экономических показателей предприятия и снижению вредного воздействия на окружающую среду.

4. Определение экономической эффективности предлагаемых технических и технологических решений возможно только при комплексном подходе к внедрению природоохранных мероприятий, осуществляемых на нефтебазах.

Реализация результатов работы:

1. Разработаны технические предложения по реконструкции эстакады слива вязких нефтепродуктов на нефтебазах Г.Г.Владивостока, Находки, Спасска-Дальнего (представлены в Приморское управление Госкомнефтепродукта РФ для внедрения).

2. Предложены и переданы на предприятия для дальнейшего использования технические решения по разогреву и сливу масел и мазутов из резервуаров на нефтебазе г.Находка (ОАО «Роснефть-Находка-нефтепродукт»).

3. Разработан и внедрен стенд на фронте слива вязких нефтепродуктов нефтебазы г.Владивостока для отработки технологии слива через нижний сливной прибор.

4. Материалы исследований используются в учебном процессе при организации курсового проектирования по дисциплине «Жилищно-коммунальное хозяйство».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:

II всесоюзной конференции «Теплофизика и гидродинамика процессов кипения и конденсации» (Рига, 1988), на научно-технической конференции «Вологдинские чтения» ДВГТУ (Владивосток, 1998.); российской конференции «Автономная и нетрадиционная энергетика» ДВО РАН (Владивосток, 1998);; на региональной научно-технической конференции «Приморские зори». (Владивосток, 1998, 1999, 2000); на всероссийской научно-технической конференции по проблемам экологии (Пермь, 2000).

Опубликовано 28 работ, из них по теме диссертации 15 работ, включая патент на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Работа содержит 122 страницы машинописного текста, 44 рисунка, 14 таблиц и 95 литературных ссылок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы диссертации, поставлена цель работы, показана научная новизна и практическая ценность результатов, полученных в работе, а также сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан аналитический обзор и классификация средств и способов разогрева и слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, выполнен анализ применяемых методов с учетом теоретических основ переноса теплоты в вязких жидкостях, влияющих на время слива, полноту слива, энергетические затраты и условия технологических процессов по отношению к окружающей среде.

Цистерна с тепловой рубашкой Жидкий теплоноситель, пар

Тепловые камеры ■4—

Электроиндукционный подогреватель

Погружной змеевик подогреватель

Подогрев острым паром

N

я ь я

к »

и О)

Я Й

о

тз ^

•ч

я о

м 0 1

\

Подогрев с гребными пинтями-метття пкями

* а Е Я

я Ш п> Т)

о 1а п>

Я 2

У X П>

к (С

Я я В) С я ч

§ о о 13 к

•У П) я я 0 •а 6) 1

а Е я<

3

СГ" я

КС ё и ¡Э

Я •< О

О ж я

¿а О с я •а

-а о о я 0 1

а

54 а

О а ■о

Я я

И а « С Я Я СИ

я о » о ч о о

я н 1

Виброподогреватель

Циркуляционный подогреватель

Погружной совмещенный насос подогреватель

Подвод тепла вне цистер' ны к части жидкости и циркуляции жидкости внутри цистерны

Совмещенный подвод тепла и циркуляции жидкости

о

и »

Анализ существующих методов разогрева и слива вязких нефтепродуктов показал, что попытка обеспечить нормальные условия слива нижнего слоя жидкости при применении существующих технологий требует неприемлемо больших затрат времени. Остается открытым решение вопроса об эффективности и перспективности для дальнейшего совершенствования других применяемых способов, в том числе способа совмещенного разогрева и слива. Это связано, прежде всего, с исследованием закономерностей неизотермического истечения вязкой жидкости из цистерн и динамикой струйных потоков сопловых насадок.

Потери от неполного слива железнодорожных цистерн часто достигают больших размеров. Потери обуславливаются как специфическими их свойствами, так и условиями слива, хранения, техническим состоянием оборудования для транспортировки и хранения нефтепродуктов. В зависимости от вязкости и температуры застывания нефтепродукты по срокам, предоставляемым железной дорогой на разогрев и слив, делятся на четыре группы: I - 4 ч; II - 6 ч; III - 8 ч; IV - 10 ч. Разогрев нефтепродуктов, застывших в железнодорожных цистернах, а также в сливных устройствах в настоящее время осуществляется только паром, горячей водой, нагретым нефтепродуктом (циркуляционный метод), или электронагревателями. В соответствии с типом разогрева применяются различные конструкции аппаратов. Сравнительные характеристики применяемых в настоящее время средств разогрева и слива вязких нефтепродуктов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Время разогрева и тепловые потери через стенки котла цистерны

Средства разогрева Холодный период Ч а сы ГДж Теплый период Ч а сы ГДж Среднегодовые Часы ГДж

Острый пар 10 1,54 1,6 0,2 5,8 0,88

Змеевик 15 2,3 3 0,37 9 1,38

Циркуляци онный разогорев 6,8 1,04 2 0,25 4,4 0,62

ВиброПодогрев 5,5 0,87 2 0,88 3,8 0,58

Электрогрелки 21,5 2,8 4 0,46 12,1 1,88

Анализ приведенных данных позволяет сделать вывод о том, что ни. одно из существующих средств разгрузки вязких нефтепродуктов не является совершенным. Однако, учитывая специфические особенности технологических процессов, их влияние На окружающую среду, время

протекания процесса слива, сохранность качества сливаемого продукта, за базовую модель исследования принята схема циркуляционного разогрева и слива вязких жидкостей.

Критерием интенсивной технологии разгрузочных операций является безотходный технологический процесс разогрева и слива с минимальными энергетическими и временными затратами, способствующими снижению загрязнения окружающей среды. На основе вышеизложенного была сформулирована программа исследования режимных характеристик процесса циркуляционного разогрева вязких жидкостях в цистернах с применением различных насадочных устройств, обеспечивающих необходимую интенсификацию процесса.

Во второй главе представлено описание экспериментальных установок, на которых определялись основные режимные характеристики исследуемых процессов, и приведены методики проведения экспериментов и испытаний.

Для комплексного исследования технологии рационального использования энергоресурсов в разгрузочных процессах нефтебаз, включающего процессы разогрева, слива и удаления твердых остатков, эксперимент проводился на прозрачной модели. Это позволило исследовать гидродинамику струйного течения теплоносителя из применяемых насадок при различных способах подачи струи внутри цистерны. Установлены зависимости, связывающие массовый вынос твердой фазы из цистерны с параметрами теплоносителя и характеристиками струйного течения из насадок, входящих в конструкцию гидромонитора.

Основное внимание при проведении экспериментов уделялось сравнению технологических показателей различных методов разогрева и слива с параметрами циркуляционным методом. Принципиальная схема исследуемой установки циркуляционного разогрева и слива представлена нарис.1.'

В соответствии с программой исследований на втором этапе проводились эксперименты по изучению влияния на интенсификацию процесса разогрева и слива конструкций насадочных устройств. Исследования процесса теплопередачи при разогреве вязкой жидкости при наличии насадочных устройств (рис.2) проводились по методу локального моделирования при стационарном тепловом потоке. Эксперименты выполнялись на лабораторном стенде с целью выявления взаимного влияния наиболее важных характеристик исследуемых процессов: скорости потока жидкости, удельного теплового потока, теплофизических свойств жидкости, геометрических характеристик выходного сечения насадочного устройства, давления жидкости перед насадкой и в емкости, времени разогрева до полного слива. Модель емкости была выполнена в масштабе 1:7. В качестве рабочих жидкостей применяли воду и масло

М6/10ГИ. Скорость жидкости в струе рассчитывалась по расходу среды в связи с тем, что диаметры сопел для натуры и модели принимались одинаковыми (10,14,17 мм).

нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. 1- цистерна; 2 - шарнирно-сочлененный сливной трубопровод; 3 - коллектор сливной; 4 - коллектор напорный; 5 - теплообменник; б - трубопровод; 7 -насос напорный; 8 - насос откачивающий; 9 - трубопровод.

Визуальные наблюдения за работой насадок показали, что при истечении через объемную насадку число пульсаций возрастает, струи жидкости имеют большой угол раскрытия, но зона распространения струй остается недостаточно объемной. Для устранения этого недостатка была произведена замена плоских пластин в объемной насадке спиралевидными завихрителями. Ядро возмущений значительно разрослось, истечение сопровождалось активным волнообразованием.

Наибольшую зону турбулентных струйных течений удалось получить при использовании насадки с выносными завихрителями, а также при применении 2-х и 4-х сопловых насадок. Для большей закрутки потока жидкости, проходящего через насадочное устройство, была испытана объемная насадка с каскадно расположенными завихрителями в ее полости. Однако ожидаемого эффекта получить не удалось.

При проведении опытов на натурной установке, размещенной на Владивостокской нефтебазе, в реальных условиях слива нефтепродуктов из цистерн в зимний период времени предусматривалось определить оптимальные условия слива мазутов. Для этого исследовалась работа теплообменника, насоса, гидромонитора, а также определялись вязкостные характеристики нагреваемой среды, температура мазута, поступающего в теплообменный аппарат и его расход, а также расход

мазута через гидромонитор при различных температурах и другие параметры стенда.

В рабочем режиме расход мазута через гидромонитор изменяли от 0,1 до 0,3 м3/с при температуре нагрева до 100° С. При повышении температуры струи выше 100°С наблюдалось образование паров и вскипание нефтепродукта, причем струя работала прерывисто, с резкими «выстрелами» в момент вылета парогазового пузыря. В опытах применялись сопла 10,14,17 мм с напором, достижимым по условиям работы циркуляционного насоса.

В третьей главе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований, получены эмпирические зависимости для расчета процессов разогрева и слива, рассмотрены условия оптимизации технологического оборудования циркуляционного контура..

С целью оценки оптимальных условий слива при использовании циркуляционного разогрева выполнены расчеты процесса слива для модели, учитывающей тепловой баланс объекта. При этом определялись граничные условия, характеризующие процесс разогрева и слива вязкой жидкости, в том числе рассчитывалось время слива с учетом влияния количества тепловой энергии, вносимой с греющим потоком при заданных геометрических размерах цистерны и сливных устройств. Установлено, что максимальное время слива будет наблюдаться при разделении-процесса разогрева и слива на два технологических процесса. Оптимальным процессом слива вязкой жидкости следует признать процесс, когда эти технологические операции объединены (совмещенный слив). Доказано, что этот вариант особенно эффективен при использовании системы циркуляционного разогрева. Определено изменение оптимального соотношения расходов: между количеством греющего циркуляционного потока С5р и расходом сливаемой среды Ос в зависимости от температуры циркуляционного потока. Изменение этого соотношение представлено на рис. 3. Коэффициент массообмена

Рис. 2. Виды насадочных устройств, используемых на экспериментальном

стенде ( а, б, в, г, д, е, ж)

Кш = вс/вр можно считать опорным параметром для расчета непосредственного нагрева жидкости внутри цистерны. При заданном значении Кш определено количество тепла, которое необходимо подводить через систему циркуляционного разогрева в цистерну.

Рис. 3. Зависимость коэффициента массообмена от температуры греющего нефтепродукта для различных значений средней температуры среды в емкости: 1 - Щ = -20°С; 2 - Щ = -10°С; 3 - Щ = 0°С; 4 - Ш = Ю°С; 5 - Ш = 20°С.

Анализ физического процесса нагрева вязкой жидкости показывает, что в дальнейшем при моделировании необходимо учитывать процессы теплопроводности, имеющие место при разогреве вязкой жидкости. Это позволяет установить, какое количество тепла теряется в окружающую среду при циркуляционном разогрева. Расчет процесса теплопередачи показывает, что основные тепловые потери будут возникать не в период разогрева всей массы вязкой жидкости в емкости за счет теплопроводности среды, а при появлении конвективных процессов переноса теплоты (при достижении температуры всей нагреваемой среды в цистерне 40- 50 °С).

Расчетные показатели потерь тепла в окружающую среду при использовании циркуляционного разогрева оказались в 2 - 3 раза ниже, чем при применении подогрера вязкой жидкости в емкости острым

паром. В результате экспериментальных исследований, проведенных на стендах, установлено, что при распространении конвективных процессов по всей массе вязкой жидкости, находящейся в цистерне, тепловые потери будут возрастать, однако и в этом случае эти потери будут значительно меньше, чем при разогреве цистерны острым паром.

Моделирование процесса разогрева позволяет установить, что наиболее эффективного разогрева можно достичь, если вокруг гидромониторной насадки, приближенной к сливному устройству будет формироваться устойчивое ядро нагретой жидкости. В этом случае необходимо рассматривать тепловой баланс локальной зоны нагрева, в которой происходят конвективные процессы переноса тепла. Ядро должно формироваться таким образом, чтобы температура сливаемой жидкости не превышала заданного значения (рекомендуемого Правилами технической эксплуатации нефтебаз). Экспериментальными исследованиями подтверждено, что циркуляционный разогрев наиболее эффективен при применении различных сопловых насадок. При этом опыты проводились не только на насадках простых сечений, но и на насадках с турбулизующими вставками. Результаты исследований позволили автору получить патент на «Приспособление для разогрева вязких жидкостей при сливе».

Основной задачей теоретических исследований было определение условий формирования ядра нагретой жидкости с заданными физическими и теплофизическими параметрами (температура, скорость, вязкость, расход и др.). В связи с тем, что в качестве оптимального варианта выбран гидромонитор с сопловыми насадками (с 2, 4, б соплами), осуществлены расчеты динамических параметров работы этих насадок. В качестве определяющей характеристики работы насадок выбрано число Re0) характеризующее гидродинамику потока на срезе сопла. На рис.4 представлена зависимость числа Reo = Wo d0 /V от температуры греющей среды для различных вариантов конструкции гидромонитора (по количеству сопел и их рабочим диаметрам d0).

Известно, что для вязких жидкостей при их распространении в виде затопленной струи характерна турбулизация потока уже при Re0) превышающих 15 - 30 единиц. Таким образом доказано, что если температура жидкости, вытекающей из сопла, превышает 50 °С, то поток будет турбулентным во всем диапазоне рабочих расходов G р.

В работе получено аналитическое решение задачи о погруженной струе, создаваемой соплом заданных геометрических размеров. При этом решение поставленной задачи сводилось к расчету соотношений, определяющих длину затопленной струи, истекающей из насадка, формирующей ядро нагретой среды в цистерне. Полученные зависимости описывают не только динамику (изменение осевой скорости) потока, но и

изменение температурного поля при распространении струи в объеме нагреваемой жидкости.

Установлено, что и осевая скорость АУХ и избыточная температура АТ осесимметричной струи нефтепродукта (характерной для сопловых насадок) убывают с расстоянием по оси потока по закону 1/х . При этом существенное влияние на изменение этих характеристик струи оказывают такие интегральные параметры, как полный поток импульса тепловой поток, переносимый струей С>р, число Прандтля.

wxmax=--(1)

8-л-р-у х

АТ Т Т (2РгТ + 1)Рр 1 _

ЛТ = Тртах-Тц =--(2)

8-л-р-у-ср х

На основе сравнения теоретических и экспериментальных данных подтверждена автомодельность турбулентного струйного течения на выходе из сопла при значениях х = 0,15 -г 0,2 м и определено значение турбулентного числа Прандтля, равное 0,73 -г- 0,76. Это хорошо согласуется с расчетами и экспериментальными данными других исследователей. Дальнейший анализ динамики погруженной струи показал, что для достижения необходимых условий теплообмена при разогреве вязких жидкостей целесообразно осуществить переход от осесимметричной (сопловой) струи к плоской щелевой струе, так как в плоской (или веерной) струе:

'Л

а в осесимметричной (сопловой):

"■•шах "хшах

X

Зависимости (3) и (4), характерные для автомодельного течения, показывают, что в щелевой струе градиент температуры и осевая скорость убывают медленнее. Для технической реализации процесса можно применить конструкцию гидромонитора с веерным расположением сопел (то есть увеличить их количество по радиусу до 6-^8 ), или обеспечить вращение сопел в горизонтальной плоскости. Оптимальным решением для насадки можно считать конструкцию в виде двух горизонтальных дисков, создающих круговой щелевой зазор.

Сравнение расчетных и экспериментальных исследований показывает, что при существующих ограничениях по параметрам внедряемых циркуляционных систем разогрева и слива нефтепродуктов (расходу греющей среды, напору, температуре) и заданных геометрических размерах сопел (10 + 17 мм), достижимым является радиус ядра разогретой жидкости, равный- (26 4- 32 )<1о при вертикальном размере

ДТ ~\у —— (31

"*тах "хитах г~ V '

ядра, составляющем (10 -ь 15)с1о. Этот вывод подтверждается профилями температуры, измеренными на натурной установке (рис. 5 ).

На экспериментальном стенде исследовалось влияние турбулизаторов на динамику затопленной струи. Известно, что наибольшей турбулентностью обладает струя с частотой пульсаций от 100 до 700 Гц, поэтому в проведенных опытах для усиления интенсификации пульсаций применялись турбулизующие вставки. Это позволило уменьшить значение турбулентного Прандтля Ргт на 0,05 - 0,1 по сравнению с режимами в насадках, не имеющих турбулизующих вставок и приблизить решения, получаемые для турбулентных струй, к решениям динамики и температурного поля ламинарных струй (для которых существуют теоретические зависимости, позволяющие определить такие характеристики потока, как оптимальный расход среды из сопла, скорости истечения, тепловой поток и др).

Кроме того, на экспериментальных стендах проводились исследования процесса смыва твердого остатка, которые являются завершающей операцией слива - зачисткой цистерн. Анализ профилей размывающей струи показал, что основным параметром, влияющими на вынос твердой фазы, является скорость движения теплоносителя. Наиболее рациональна подача греющей среды из насадки в центре бака под углом 15 - 17 ° к горизонтали, так как при этом сохраняется первоначальный уровень импульса потока (на стенках емкости) и обеспечивается прохождение потока теплоносителя по твердой фазе с более высокой скоростью по сравнению с реализуемыми в настоящее время способами. Таким образом, опыты, проведенные на стендах, подтвердили теоретические предпосылки в том, что гидродинамические условия течения жидкости претерпевают значительные изменения под воздействием возмущений, вносимых в поток 2-х и 4-х сопловыми насадками с турбулизаторами.

Доказано, что применение насадок с веерным расположением сопел или щелевых, позволяет не только оптимизировать работу контура циркуляции и обеспечить заданные характеристики слива (минимальное время слива и заданную температура слива), но и способствует эффективной очистке цистерны от твердых остатков.

В четвертой главе рассмотрены технические и эколого-экономические аспекты эффективности мероприятий по безостаточному сливу нефтепродуктов из железнодорожных цистерн.

Определение экономического эффекта от мероприятий по оптимизации разгрузочно-погрузочным процессов основывается на сопоставлении затрат с достигаемым эффектом, имеющим место благодаря внедрению этих мероприятиям. Расчеты, выполненные на базе современных нормативных требований, показывают, что оценку экономической эффективности предложенных технологий необходимо выполнять на

14 1600 моо 1! 00 <000 80О 600 4оо 200

/ /

/ / У /

/ У* > У

У

.О ^ ___-V-

1=2:

50

£0

те

во

9° +с °с

Рис.4. Зависимость числа Рейнольдса на срезе сопла от температуры греющей среды:

----для 2-х сопловых насадок; -для 4-х сопловых насадок;

1- ао=0,01 м; 2- <1о = 0,012 м; 3-с1о = 0,014 м; 4-с1о = 0,016 м.

¿,5 А 6 8 <0

Рис. 5. Профили избыточной температуры, определенные на опытной установке (4-х сопловая насадка; <1о = 0,016м; С р = 0,01 м3/с)

основе комплексного подхода, учитывающего экологические и производственные особенности.

Одним из наиболее эффективных мероприятий по техническому перевооружению отрасли является организация циркуляционного разогрева и слива нефтепродуктов. Поэтому технологическая схема в виде установки, состоящей из аппаратов современной конструкции, позволяющей обеспечить нижний слив, должна гарантировать наибольшую эффективность при определенных затратах на ее внедрение. Планирование капитальных вложений предусматривает разработку технико-экономического обоснования единовременных затрат, т.е. оценку их эффективности. Привлеченные для решения поставленной задачи единовременные затраты должны окупаться. При этом в экономических расчетах учитывались: изменение спроса и объема перевалки нефтепродуктов, возможные изменения в ценах на ресурсы. Применение метода условно-постоянных расходов при увеличении объемов перевалки нефтепродуктов с железной дороги на нефтебазах позволило повысить достоверность выполненного технико-экономического расчета. В расчетах были учтены капитальные и эксплуатационные затраты на внедряемую установку.

Для экономического обоснования капитальных вложений выполнен расчет сравнительной экономической эффективности новой техники методом приведенных затрат. При этом в качестве критерия эффективности предлагаемого варианта принимались наименьшие затраты труда на производство продукции (слив 1 т нефтепродукта), определяемые с учетом приведения единовременных затрат к текущим с помощью коэффициента сравнительной эффективности.

По расчетам ТЭО экономия тепловой энергии на Владивостокской нефтебазе №1 за счет применения циркуляционного разогрева вязких нефтепродуктов в холодный период составит 76455 Гкал. Количество дополнительно выработанного пара за счет экономии тепловой энергии при разогреве нефтепродуктов составит 219681 т. Стоимость 1т пара на нефтебазе будет равна 12,4 руб. при расходе воды на производство тонны пара в количестве 1,1 т. В табл. 2 представлены результаты экономических расчетов, обобщенные в рамках проведенного исследования.

Таблица 2

Экономическая эффективность__

Показатели холодный период теплый период

1 .Удельный расход тепловой энергии ; Гкал/т 0,0045 0,007

2. Количество разогретого нефтепродукта; т 568860 659878

3. Расход тепла на выработку 1 т пара; Гкал/т 0,643

4. Стоимость 1 т пара; руб. 12,474

5. Капитальные вложения на установку; руб. 498000

ВЫВОДЫ

В процессе выполнения исследований, проведенных на экспериментальных стендах и опытно-промышленной установке, и их аналитического обобщения, а также физико-математического моделирования технологических процессов получены следующие основные результаты.

1. Слив вязких нефтепродуктов на нефтебазах и других объектах является одной из самых сложных, длительных и энергозатратных грузовых операций, поэтому совершенствование технологии и улучшение экономико-экологических показателей слива вязких нефтепродуктов является актуальной проблемой.

2. Известно большое количество работ, посвященных изучению теории, совершенствованию технологии и созданию новых средств слива, но исследований, посвященных проблеме безостаточного закрытого слива вязких нефтепродуктов недостаточно. Вместе с тем, только на основе анализа и синтеза теоретических и экспериментальных исследований могут приниматься правильные технические решения и определяться наиболее перспективные направления поисковых работ в области рационального природопользования и охраны окружающей среды для нефтеперегрузочных объектов.

3. Наиболее экономичным из существующих средств разгрузки следует считать установки для циркуляционного разогрева и слива с универсальными сливными устройствами, обеспечивающими совмещенный разогрев и слив, сокращающими время контакта сливаемого нефтепродукта с окружающей атмосферой и исключающими обводнение сливаемого нефтепродукта, способствующими размыву придонного твердого остатка.

4. Для установки циркуляционного разогрева и слива нефтепродуктов с гидромониторным устройством, как показали исследования, целесообразно применять насадки с турбулизаторами потока.

5. Разработанная автором и рекомендуемая к внедрению на отраслевых предприятиях четырехсопловая вращающаяся головка гидромониторного устройства способствует сокращению времени слива нефтепродукта до 10% на каждую сливаемую цистерну.

6. Экспериментально установлены оптимальные диаметры сопел насадки гидромонитора (для технических масел - 8 мм, для мазутов М-40 и М-100от14до16мм).

7. Визуальные наблюдения за процессом истечения нефтепродуктов из насадочных устройств, проведенные на экспериментальной модели выявили значительное влияние угла раскрытия размывающей струи на время разогрева и слива твердого парафинистого остатка (оптимальный угол раскрытия находится в пределах от 7 до 17°).

8. Разработана физическая модель разогрева нефтепродукта в цистерне, основанная на описании процессов тепломассообмена и теории затопленной струи. Определены условия, при которых обеспечивается слив нефтепродукта с заданной температурой (рекомендуемой Правилами технической эксплуатации нефтебаз).

9. Установлено влияние таких факторов, как вязкость нефтепродукта, давление и расход среды, диаметр соплового насадка на время разогрева и слива (полученные значения времени слива находятся в интервале: в летний период времени т = 0,6 - 0,8 ч, в зимний период х=1,5-2,5 ч).

10. Расчет основных технико-экономических показателей работы установки нижнего разогрева и слива при применении предложенной вращающейся четырехсопловой насадки гидромонитора подтверждает достигаемый экономический эффект для береговых нефтебаз Приморского края в размере 430153,6 руб/год.

И.Общий экономический эффект при фронтальном сливе высоковязких нетфепродуктов из 32 цистерн с использованием предлагаемой системы и конструкции гидромониторов составляет 2240300,7 руб/год (расчеты приведены по ценам 1991 года).

Основное содержание диссертации опубликовано:

1. Интенсификация процесса разогрева и слива растительных и органических масел. // Процессы и аппараты пищевых производств. -М.:, с.8-9, 1985 .(Соавтор Угрюмова С.Д.) i

2. Разработка замкнутой системы сбора и очистки конденсата и снижение выхода вторичных энергоресурсов на нефтебазах Приморского управления Госкомнефтепродукта РФ.: Отчет по ХДТ, № гос. Per. 0187. 0012582, № 02870.-21830, ДВИСТ, ВИНИТИ, 1987 .,66 с Угрюмова С.Д.).

3. Экспериментальное исследование теплообмена в кипящей пленке жидкости на наклонных трубах.//Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации.-Рига,1988.-Том 1-129 с.(Угрюмова С.Д., Мазур Н.Ф.)

4. Активные методы интенсификации теплообмена в вязких жидкостях./Яранспорт и хранение нефти и нефтепродуктов.-1988.№3 -С,3-12 (Угрюмова С.Д.)

5. Оценка экономической эффективности разогрева и слива вязких жидкостей.// Итоги научно-исследовательской работы за 1986-87г./ ДВИСТ.-Владивосток,1988.-150 с.(Угрюмова С.Д., Соловейчик З.И.)

6. Интенсификация теплообмена в вязких жидкостях.//Итоги научно-исследовательской работы за 1989-87г./ДВИСТ.-Владивосток, 1988 -150 с.(Угрюмова С.Д.)

7. Анализ систем очистки нефтесодержащих сточных вод.// Сборник научных трудов первой региональной научно-технической конференции «Приморские зори». - Владивосток, 1998.- 66 с. (Угрюмова С.Д., Слесаренко В.В.)

8. К вопросу экологической защиты в процессе разогрева и слива нефтепродукта.// Сборник научных трудов первой региональной научно-технической конференции «Приморские зори».-Владивосток,1998,- 135 с. (Угрюмова С.Д.)

9. Критерии оценки эффективности энергообеспечения предприятия.// Сборник «Автономная и нетрадиционная энергетика». - ДВОРАН. -Владивосток,1998. с.21. (Угрюмова С.Д.)

Ю.Разработка комбинированного метода разогрева и слива темных нефтепродуктов: Отчет по теме 1-93-94.-Владивосток: ДВКИ, 1994.116 с. (Угрюмова С.Д.)

11.Технико-экономичёский анализ разогрева и слива высоковязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн: Отчет по- теме 1-93-94,-Владивосток: ДВКИ, 1994. - 117 с. (Угрюмова С.Д.)

12.Организация очистки нефтесодержащих стоков в прямоточно-противоточных фильтрующих колоннах/ Материалы научно-технической конференции «Вологдинские чтения»-Владивосток,1998.-23 с. (Угрюмова С.Д.)

13.Использование методов интенсификации в аппаратах пищевых производств.// Сборник материалов Всероссийского форума «Социально-экономические приоритеты российского общества».УГУ.-Екатеринбург, 2000- 54 с. (Угрюмова С.Д., Антонов А.А.)

14.Перспективы использования отработавшего пара и конденсата на предприятии.//. Сборник докладов научные чтения «Приморские зори-99». -Владивосток, 1999.- 284 с. (Угрюмова С.Д.)

15.naT.SU 1807973АЗВ65Д88/74. Приспособление для разогрева вязких жидкостей в цистерне при сливе / Приоритет 29.07.91, №5000098 // Изобретения-1993 .-№ 13.(Угрюмова С.Д.)

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Слесаренко, Ирина Борисовна

Введение

Глава 1. Состояние вопроса разогрева и слива нефтепродуктов и пути интенсификации разгрузочных процессов

1.1 .Особенности технологии разогрева и слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн

1.2. Анализ существующих методов и устройств для разогрева нефтепродуктов

1.3. Классификация методов и средств разогрева и слива вязких нефтепродуктов

1.4. Выводы и задачи исследования

Глава 2. Экспериментальное исследование процесса разогрева и слива вязких жидкостей

2.1. Исследование гидродинамики процессов разогрева и слива при применении размывающих устройств

2.2. Основные методы измерений на экспериментальных лабораторных стендах

2.3. Исследование процессов разогрева и слива на опытно-промышленной установке

2.4. Результаты стендовых исследований

Глава 3. Гидродинамика и тепломассообмен в вязких жидкостях при применении гидромониторов с многосопловыми насадками.

3.1. Гидродинамические особенности слива вязких нефтепродуктов

3.2.0ценка влияния гидродинамики и теплообмена на эффективность циркуляционного разогрева

3.3. Определение параметров слива при расчете теплового баланса циркуляционной системы разогрева

3.4. Применение теории затопленных струй для расчета процесса разогрева вязких сред

3.5. Анализ гидродинамики и теплообмена по результатам экспериментальных исследований

3.6. Результаты теоретических и экспериментальных исследований

Глава 4. Экономическая эффективность мероприятий по безостаточному сливу нефтепродуктов из железнодорожных цистерн

4.1. Основные подходы к решению эколого-экономических задач

4.2. Оценка экономической эффективности предложенной технологии

4.3. Технико-экономические показатели слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн

4.4. Результаты экономических исследований 105 Заключение 111 Литература 114 Приложение

Условные обозначения:

V - вязкость, м /с; р - плотность, кг/м3;

9 - угол, градусы; ф - коэффициент скорости;

X - коэффициент теплопроводности, Дж/м-К; |1 - коэффициент расхода;

Т - температура, К; Р - давление, МПа; Н - напор, м; Ь - энтальпия, Дж/кг.

- энтальпия пара, Дж/кг. Ь" - энтальпия конденсата, Дж/кг. С) - тепловая энергия, Дж; ц - плотность теплового потока, Вт/м ; I - полный импульс, кг/м3 с; ] - плотность потока импульса, кг/м с2;

0 - массовый расход, кг/с; и - напряжение, В;

1 - электрический ток, А; к - коэффициент теплопередачи, Вт/(м -К) Яе - число Рейнольдса; Рг - число Прандтля; N11 - число Нуссельта.

X - скрытая теплота плавления, Дж/кг; Ср - массовая теплоемкость, Дж / кг К;

8 -площадь поверхности, м2; х - время, с; W - скорость, м/с; I - температура ,°С;

V - объем, м3; Я, г - радиус, м; Ь - длина, м; й - диаметр, м;

Введение Диссертация по географии, на тему "Технология рационального использования энергоресурсов в разгрузочных процессах нефтебаз Приморского края"

Актуальность работы. Нефть является одним из невосполнимых природных ресурсов, и в процессе добычи, транспортировки, переработки и потребления, соприкасаясь с окружающей средой, загрязняет ее. Защита окружающей среды от вредного влияния нефтепродуктов в настоящее время является одной из главнейших задач и человек имеет все возможности для того, чтобы любая технология, применяемая на производстве, стала безвредной для окружающей среды.

Разгрузка нефтепродуктов из железнодорожных цистерн является с одной стороны сложным, энергозатратным и трудоемким процессом, с другой стороны этот процесс оказывает вредное воздействие на окружающую среду за счет испарений, разлива, загрязнения сточных вод и территории нефтебаз.

Для оптимизации процессов разогрева и слива, являющихся основными при разгрузке нефтепродуктов, как с экологической, так и технологической точки зрения, необходимо учитывать многочисленные факторы, влияющие на время слива и энергетические затраты, характерные для рассматриваемых процессов. Прежде всего на процессы процессы теплообмена и массообмена, происходящие в устройствах, обеспечивающих проведение разгрузочных работ, влияют свойства нефтепродуктов. При этом необходимо учитывать также конструктивные особенности устройств, осуществляющих разогрев и слив нефтепродуктов.

Вопросам тепломассообмена в вязких жидкостях посвящены работы Лыкова A.B., Коробцова И.Н., Губина В.Е., Карловского М.А., Михеева И.М., Кичигина М.А., Колпакова Л.Г., Петухова Т.С., Геллера З.И. и др. В этих трудах представлены общие закономерности, описывающие процессы, происходящие при технологических операциях разгрузочных работ.

Теория истечения жидкостей и газов через различные сопла, в том числе в форме затопленных струй, достаточно подробно изложены в работах Асатуряна А.П., Альтшуля А.Д., Вильжера Д.С., Лойцянского Л.Г., 6

Сизова Г.Н., В.П. Кашкарова, Вулиса Л.А., Абрамовича Г.Н., Акатнова Н.И. и др. Процессам математического моделирования и оптимизации технических, экономических и технологических показателей различных установок для разогрева и слива вязких жидкостей посвящены работы Гордина И.В., Найденко П.В., Филиппова Т.А., Белосельского Б.С. и др. Однако, с учетом реальных условий, свойственных разогреву вязких нефтепродуктов при применении многосопловых насадок, имеющихся в литературе модельных решений не достаточно для получения достоверного описания процессов разогрева и слива.

Настоящая работа посвящена усовершенствованию технологии слива нефтепродуктов, экспериментальному и физическому моделированию процессов разогрева и слива, а также решению задач, способствующих интенсификации природоохранных мероприятий по сокращению твердых и жидких остатков, образующихся при транспортировке и разгрузке нефти и нефтепродуктов.

Цель работы. Разработка безотходных и экологически приемлемых технологий в разгрузочных работах, снижение загрязнения окружающей среды и повышение эффективности теплового хозяйства предприятий. Предлагаемые технологии основаны на использовании активных методов интенсификации течения вязких сред за счет различных возмущающих воздействий, создаваемых в проточной части разработанных насадочных устройств, способствующих размыванию твердых остатков и уменьшению обводнения нефтепродукта.

Задачи, которые решены для достижения поставленной цели. Проведен анализ информации о существующих известных методах слива нефтепродуктов, классифицированы приспособления для их разогрева, рассмотрены способы интенсификации истечения среды через насадочные устройства с учетом уменьшения вредного влияния технологических процессов на окружающую среду. 7

Выполнены экспериментальные исследования экологически приемлемых и ресурсосберегающих технологий слива нефтепродуктов, обеспечивающих слив с минимальным энерго- и водопотреблением.

Теоретически и экспериментально обоснованы конструкции средств слива нефтепродуктов, обеспечивающих наиболее полный слив с наименьшей затратой времени.

Определены режимов работы размывающих устройств с учетом влияния взаимосвязанных процессов теплопередачи и массообмена в объеме нефтепродукта.

Дана экономическая оценка эффективности использования предлагаемых технологических процессов разогрева и слива нефтепродуктов .

Научная новизна работы. Научно обоснованы и классифицированы способы эффективного слива нефтепродуктов, выявлены факторы, влияющие на рациональное использование тепловой энергии при осуществлении разгрузочных процессов на нефтебазах.

Впервые предложены эффективные конструкции размывающих устройств (насадок) для системы слива, способствующие интенсификации гидродинамических и тепломассообменных процессов.

Обобщены полученные на экспериментальных установках опытные данные тепломассообмена, что позволило установить оптимальные параметры, характеризующие процессы разогрева и слива как наиболее энергоемкие и загрязняющие окружающую среду в разгрузочных операциях нефтебаз. Предложены технологические и экономические критерии осуществления производственных процессов с одновременным решением эколого-энергетических проблем нефтебаз.

Практическая ценность работы. Предложены конструкции размывающих устройств, обеспечивающих базостаточный слив нефтепродукта с минимальными затратами времени. 8

Выявлены режимные факторы, обеспечивающие осуществление закрытого слива в разгрузочных процессах и позволяющие снизить водо- и теплопотребление на нефтебазах.

Рекомендованы технологические и экономические критерии оптимизации технологических процессов, используемые в проектно-конструкторских работах, выполняемых для отраслевых предприятий.

Основные положения, выносимые на защиту. Обеспечивается безостаточный I/ —— слив нефтепродуктов, связанный с рациональным использованием природных ресурсов и сокращением теплопотребления в погрузочно-разгрузочных процессах при применении на нефтебазах циркуляционного метода разогрева и слива.

Использование размывающих устройств в виде многосопловых насадок позволяет применить на нефтебазах высоко эффективный, экологически безопасный способ слива с одновременным сокращением энергетических затрат и уменьшением объема вредных выбросов в атмосферу.

Математическое моделирование технологических процессов слива и разогрева с учетом конструктивных параметров размывающих устройств применяется как эффективный метод решения важной задачи по повышению эколого-экономических показателей предприятия и снижению вредного воздействия на окружающую среду.

Определение экономической эффективности предлагаемых технических и технологических решений возможно только при комплексном подходе к внедрению природоохранных мероприятий, осуществляемых на нефтебазах.

Реализация результатов работы. Разработаны технические предложения по реконструкции эстакады слива темных нефтепродуктов на нефтебазах г.г. Владивостока, Находки, Спасска-Дальнего (представлены в Приморское управление Госкомнефтепродукта РФ для внедрения). 9

Предложены и переданы на предприятия для дальнейшего использования технические решения по разогреву и сливу масел и мазутов из резервуаров на нефтебазе г. Находка (ОАО «Роснефть-Находка-нефтепродукт»).

Разработан и внедрен стенд на фронте слива темных нефтепродуктов нефтебазы г. Владивостока для отработки технологии слива через нижний сливной прибор.

Материалы исследований используются в учебном процессе при организации курсового проектирования по дисциплине «Жилищно-коммунальное хозяйство».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: II всесоюзной конференции «Теплофизика и гидродинамика процессов кипения и конденсации» (Рига, 1988), на научно-технической конференции «Вологдинские чтения» ДВГТУ (Владивосток, 1998.); российской конференции «Автономная и нетрадиционная энергетика» ДВО РАН (Владивосток,! 998); на региональной научно-технической конференции «Приморские зори» (Владивосток, 1998, 1999, 2000); на всероссийской научно-технической конференции по проблемам экологии (Пермь, 2000).

По теме диссертации опубликовано 15 работ, включая патент на изобретение.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения.

Заключение Диссертация по теме "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Слесаренко, Ирина Борисовна

Заключение

В процессе выполнения исследований, проведенных на экспериментальных стендах и опытно-промышленной установке, и их аналитического обобщения, а также физико-математического моделирования технологических процессов получены следующие основные результаты.

1. Слив вязких нефтепродуктов на нефтебазах и других объектах является одной из самых сложных и длительных грузовых операций. Объем перевозок вязких нефтепродуктов в общем грузообороте железной дороги постоянно увеличивается. Все это делает проблему совершенствования технологии и улучшения экономико-экологических показателей слива вязких нефтепродуктов актуальной.

2. Известно большое количество работ, посвященных изучению теории, совершенствованию технологии и созданию новых средств для слива, но исследований, посвященных проблеме безостаточного закрытого слива вязких нефтепродуктов недостаточно. Вместе с тем, только на основе синтеза теоретических и экспериментальных исследований могут приниматься правильные технические решения и определяться наиболее перспективные направления поисковых работ в области рационального природопользования и охраны окружающей среды для нефтеперегрузочных объектов.

3. В настоящее время созданы и разработаны различные средства разгрузки нефтепродуктов, а также зачистки цистерн. Однако, наиболее экономичным из существующих средств разгрузки следует считать установки для циркуляционного разогрева и слива с универсальными сливными устройствами, обеспечивающими совмещенный разогрев и слив, сокращающий время контакта сливаемого нефтепродукта с окружающей атмосферой, исключающий обводнение сливаемого нефтепродукта и способствующий размыву придонного твердого остатка.

112

4. Для установки циркуляционного разогрева и слива нефтепродуктов с гидромониторным устройством, как показали лабораторные и натурные исследования, целесообразно применять насадки с турбулизаторами потока.

5. Разработанная автором и рекомендуемая к внедрению на отраслевых предприятиях четырехсопловая вращающаяся головка гидромониторного устройства способствует сокращению времени слива нефтепродукта до 10% на каждую сливаемую цистерну.

6. Экспериментально установлены оптимальные диаметры сопел насадки гидромонитора (для технических масел - 8 мм, для мазутов М-40 и М-100 от 14 до 16 мм).

7. Визуальные наблюдения за процессом истечения нефтепродуктов из насадочных устройств, проведенные на экспериментальной модели выявили значительное влияние угла раскрытия размывающей струи на время разогрева и слива твердого парофинистого остатка ( оптимальный угол раскрытия лежит в пределах от 7 до 17

8. Разработана физическая модель разогрева среды в цистерне, основанная на описании процессов тепломассообмена и теории затопленной струи. Определены условия, при которых формируется устойчивое ядро разогретой жидкости, и обеспечивается слив нефтепродукта с заданной температурой (рекомендуемой Правилами технической эксплуатации нефтебаз).

9. Установлено влияние таких факторов, как вязкость нефтепродукта, давление и расход среды, диаметр соплового насадка на время разогрева и слива (полученные значения времени слива находятся в интервале: в летний период времени х = 0,6 - 0,8 ч, в зимний период х = 1,5 - 2,5 ч).

10. Расчет основных технико-экономических показателей работы установки нижнего разогрева и слива при применении предложенной вращающейся четырехсопловой насадки гидромонитора, подтверждает достигаемый экономический эффект для береговых нефтебаз Приморского края в размере 430153,6 руб/год.

113

11. Общий экономический эффект при фронтальном сливе темных нетфепродуктов из 32 цистерн с использованием предлагаемой системы и оптимизации конструкции гидромониторов составляет 2240300,7 руб/год (расчеты приведены по ценам 1991 года).

114

Библиография Диссертация по географии, кандидата технических наук, Слесаренко, Ирина Борисовна, Владивосток

1. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии.-М.: Высшая школа,1999 .- С.102-103, 214-215.

2. Мазур И.И. Экология нефтегазового комплекса.-М.:Недра,1993.-С.27-28.

3. Губин В.Е., Федоров Т.А. Определение времени самотечного слива и налива железнодорожных цистерн.// Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов.- 1967.-№2.-С.З-8.

4. Илембитов М.С., Губин В.Е. О времени слива железнодорожных цистерн://Труды/НИИтранснефть.Вып.4.-М. ,1965.-С. 14-21.

5. Тигунов П.И., Новоселов В.Ф.,Ф.Ф. Абузова и др. «Транспорт и хранение нефти и газа».-М.: Недра, 1975.-С. 219-220.

6. Правила технической эксплуатации нефтебаз.-М .:«Роснефть»,1997.

7. Белосельский Б.С. «Топочные мазуты».-М.:Энергия,1978.-С.54-55.

8. Проценко A.C.,Гусар Ф.Г., Шалимов Ю.Ф. и др. «Разогрев мазута в железнодорожных цистернах «открытым» паром на тепловых электростанциях. Информационное сообщение №Т-11/65.М.,-БТИ ОРГРЭСД966. С.38.

9. ЕдигаровС.Г., Свиридов В.П.,Болдов Н.Т. Подогрев высоковязких жидкостей в железнодорожных цистернах и зачистка цистерн. НИИТранснефть,вып.П, М., 1963.С. 45.

10. Ю.Угрюмова С. Д. «Рациональное использование тепла».- Владивосток, Издательство Дальневосточного университета, 1990.С. 117-118.

11. Электрогрелка Гт-18-Ц. Научно-технический сб. «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья».№3.-М.,1983, С.38.

12. Калашников Н.В. Виброподогрев вязких нефтепродуктов. Кандидатская диссертация.-М., 1959.

13. И.Калашников Н.В.,Черникин В.И. «Виброподогрев вязких нефтепродуктов».-М.:Гостоптехиздат,1961. С.24.115

14. Боровский И.И.и др. «Паровой трубчатый подогреватель вибрационного типа для разогрева вязких нефтепродуктов в емкостях».Авт.свидетельство №130410 от 17 ноября,1959.

15. Романов A.A. «Разогрев мазута в цистернах методом индукционных потерь. Опыт эксплуатации мазутного хозяйства электростанций.».-М.: БТИ ОРГРЭСД963. С.45.

16. Геллер З.И. «Мазут как топливо».-М.: Недра,1965. С.495.

17. Угрюмова С. Д. «Рациональное водо- и теплоиспользование и экологическая защита в транспортно-технологических системах нефтебаз Дальневосточного региона». Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Владивосток, 1998. С.46.

18. Угрюмова С.Д., Слесаренко И.Б. Активные методы интенсификации теплообмена в вязких жидкостях./ЛГранспорт и хранение нефти и нефтепродуктов №8.-М.: 1988. С.3-12.

19. Угрюмова С.Д., Слесаренко И.Б. Интенсификация теплообмена в вязких жидкостях.//Итоги научно-исследовательской работы за 1989-87 г./ДВИСТ.-Владивосток, 1988. С. 150.

20. Свиридов В.П., Болдов Н.Г. Устройство для разогрева высоковязких жидкостей в цистернах паром или иным теплоносителем. Авт.свид.№ 133916. Бюлл. изобретений №23,1960.

21. Левенцов А.Н., Свиридов В.П. О некоторых путях совершенствования технологии слива вязких нефтепродуктов и углеводородного сырья.- 1969.-№8. С 11.

22. Мацкин Л.А., Черняк И.Л. Эксплуатация нефтебаз.-М.:,ГТТИ,1963. С 70-71.

23. Устройство для слива нефти из железнодорожных цистерн УСНГМ-175. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.-Уфа:ВНИИСПТ-нефть, 1983.- 12с.

24. Американская железнодорожная энциклопедия. Вагоны и вагонное хозяйство». Трансжелдориздат,1961. С.37.116

25. Railway Age. 12.11.1969 у.pp 30-31.

26. Правило перевозки грузов.-М.:Транспорт,1967.

27. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи.-М.:Энергия,1977.-392с.

28. Бузник В.М. Интесификация теплообмена в судовых установках,-JI.Судостроение, 1969.-369 с.

29. Чуханов З.Ф. Интенсификация конвективного теплообмена искусственной турбулизацией пограничного слоя. РАН СССР, т.VII, №1, 1947.

30. Ермолин В.К. Применение закрученного потока для интенсификации конвективного теплообмена в условиях внутренней задачи. Изв.АН СССР.ОТН, «Энергетика и автоматика», 1960, №1.

31. Ибрагимов М.Х., Номофилов Е.Б., Субботин В.И. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при винтовом движении жидкости в трубе. «Теплоэнергетика», 1967, № 7.

32. Капица П.Л. Волновые течения тонких слоев вязкой жидкости. -М.: ЖЭТФД948. -18 с.

33. Бузник В.М., Везломцев К.А. Некоторые результаты обобщения экспериментальных данных по интенсификации процессов конвективного теплообмена. Изв. высших учебных заведений, «Энергетика», 1959, №8.

34. Зозуля Н.В., Шкуратов И.Я. Влияние спиральных вставок на теплоотдачу при движении вязкой жидкости внутри трубы. Сб. «Теплофизика и теплоэнергетика», 1964.35.0сипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена-М.: «Энергия», 1969.-319 е.

35. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. -М.: Наука, 1976. -185 с.

36. Пустовойт Б.В. Механика движения жидкости в трубах. Л., «Недра», 1971.

37. Угрюмова С.Д., Шкодин В.П. Разработка и внедрение четырехсопловой головки гидромонитора для слива мазутов из железнодорожной цистерны.//Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов.-1987. №5 -С.1-4.

38. Угрюмова С.Д., Слесаренко И.Б. Интенсификация процесса разогрева и слива растительных и органических масел. Процессы и аппараты пищевых производств. -М.:, с.8-9, 1985 .

39. Угрюмова С.Д. Особенность применения вибронасадочного устройства при разогреве и сливе нефтепродуктов. //Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. 1987. № 6. - С. 15-18.

40. Угрюмова С. Д. и др. Монтаж экспериментального стенда с циркуляционным методом разогрева нефтепродуктов и разработка вибронасадок: Отчет ХДТ № гос.рег. 01830062114.Инв. № 0283066077. -М.: ЦНТИ, 1982. 49 с.

41. Корольков И.И. Установка для разогрева мазута в железнодорожных цистернах. // Механизация и автоматизация производства. 1966. - № 7. С. 12-18.

42. Смирнов Е.К. Применение цистерн с паровой рубашкой для перевозок высоковязких грузов. // Комплексные вопросы развития транспорта. М., 1964.-Вып. 7.

43. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы.-М.: Машиностроение, 1982.-423 с.118

44. Альтшуль А.Д. Местные гидравлические сопротивления при движении вязких жидкостей. -М.: Гостоптехиздат, 1962.-92 с.

45. Лыков A.B. Тепломассообмен. Справочник.-М.: Энергия, 1972.-560 с.

46. Лыков A.B. Теория теплопроводности. -М.: Высшая школа, 1967. 600 с.

47. Исаченко В.П., Осипова В. А., Сукомел A.C. Теплопередача. -М.: Энергоиздат, 1981.-417 с.

48. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. Основы механики жидкости. М.: Стройиздат,1975. - 520 с.

49. Справочник по теплообменникам. Т.1.-М.: Энергоатомиздат,1987. -559 с.

50. Абрамович Г.Н. и др. Теория турбулентных струй.-М.: Наука, 1984. 716 с.

51. Лойцянский Л.Г. Ламинарный пограничный слой. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962. -420 с.

52. Сизов Г.Н. Гидравлический массообмен. Теория и ее применение на водном транспорте. -М.: ЦНИИЭВТ, 1958. -244 с.

53. Сизов Г.Н. Гидравлические расчеты специальных систем речных танкеров.-Судостроение,1976. 287 с.

54. Свистов В.М. «Ускорение слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн путем интенсивного нагрева сливных приборов». -Л.: Военная академия тыла и транспорта, 1959 -215 с.

55. Губин В.Е., Тонкошкуров Б.А. Об уклоне нижней образующей котла железнодорожной цистерны.//Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов.- 1967. №8.-С.З-7.

56. Абрамович Г.Н. Турбулентные течения при воздействии объемных сил и неавтомодельности,- М.: Машиностроение, 1975. -94 с.119

57. Вулис JI.A. и Кашкаров В.П. Теория струй вязкой жидкости.-М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1965.-429 с.

58. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Механика сплошных сред.-М.: 1953. С.31.

59. Лойцянский Л.Г., Механика жидкости и газа. Изд-во технико-теорет.литературы,1957.- 135 с.

60. Сакипов З.Б., Об отношении коэффициентов турбулентного обмена импульса и тепла в свободной турбулентной струе, Изв. АН Каз.ССР, сер. Энергетическая, вып. 1 (19), 1961,- 98 с.

61. Теплотехнический справочник. т.,2,-М.: Энергия, 1976.-895 с.

62. Бай Ши-и, Теория струй (пер. с англ.),-М.: Физматгиз, 1960.-272 с.

63. Гиневский A.C. Приближенные уравнения движения в задачах теории турбулентных струй, Изв.АН СССР,ОТН, Механика и машиностроение, №5, 1963.-154 с.

64. Гиневский A.C. Радиально-щелевая струя, истекающая из источника конечного диаметра. В сб. Промышленная аэродинамика, вып. 23, Оборонгиз.-М.: 1962.- 86 с.

65. Угрюмова С.Д., Слесаренко И.Б. nar.SU 1807973АЗВ65Д88/74. Приспособление для разогрева вязких жидкостей в цистерне при сливе / Приоритет 29.07.91, №5000098 //Изобретения-1993.-№ 13.

66. Сакипов З.Б., Темирбаев Д.Ж. Об отношении коэффициента турбулентного обмена импульса и тепла в свободной турбулентной струе ртути. Изв. АН Каз.ССР, сер. Энергетическая, вып. 2 (22). 1962. С.35.

67. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии.-М.: Высшая школа. 1999-.446 с.

68. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Шанс на выживание.Экология и научно-технический прогресс.-М.: Наука. 1992.160 с.

69. Угрюмова С.Д. и др. Разработка головки гидромониторного устройства. Определение наиболее эффективных гидродинамических параметров120истечения вязких жидкостей из сопел: Отчет по ХДТ № гос.рег.0184001699917. № Инв.02850051872.-М.: ЦНТИ, 1984.-56 с.

70. Губин Е.В., Кудояров Т.Н., Карловский Т.Н., Свиридов В.П.-М.: ВНИИОЭНГД967.-С36-54.

71. Григорьян Г.М. Как сливать зимой высоковязкие нефтепродукты.//Нефть.-1939.-№ 7.-С.11-19.

72. Губин В.Е., Федоров Т.А. Определение времени самотечного слива и налива железнодорожных цистерн.// Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов.- 1967.-№2.-СЗ-8.

73. Карловский Е.В. Исследование экономической эффективности различных средств слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн: Автореф. Дис. д-ра техн.наук.-М., 1971.-41 с.

74. Маевский B.JI. и др. Технико-экономический анализ различных средств слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн.// Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов.-1967.-№6.-12 с.

75. Мамедов Н.М. Экология и техника (проблемы оптимальной ориентации технического развития).-М.: Знание, 1989.-65 с.

76. Угрюмова С.Д. и др. Технико-экономическое обоснование методов для подогрева и слива вязкого топлива из железнодорожных цистерн в условиях Дальнего Востока: Отчет ХДТ № гос. per. 018400169917 № инв. 02360093195.- М.: ЦЕТИ,1985.-75 с.

77. Мамедов Н.М. Экология и техника.-М.: Знание. 1988.-68 с.

78. Верба и др. Экономическая эффективность научно-технического прогресса.-Киев. 1977.-384 с.

79. Протасов В.Ф., Молчанов А.Р. Экология, здоровье и природопользование в России.-М.:Финансы и статистика. 1995.-528 с.

80. Сизов Т.Н. Струйные установки и их применение на речном транспорте, М., «Транспорт», 1967.121

81. Смирнов Е.К. «Ускоренный слив мазута без потерь, опыт эксплуатации мазутного хозяйства электростанций», БТИОРГРЭС, М.,1963 С. 12.

82. Шищенко Р.И. Нефтепромысловые эксплуатационные машины и механизмы. М., Гостоптехиздат, 1954.С.43.

83. Угрюмова С.Д., Соловейчик З.И., Слесаренко И.Б. Оценка экономической эффективности разогрева и слива вязких жидкостей.// Итоги научно-исследовательской работы за 1986-87г./ ДВИСТ.-Владивосток, 1988.-150 с.

84. Слесаренко И.Б. Интенсификация теплообмена в вязких жидкостях.//Итоги научно-исследовательской работы за 1989-87г./ДВИСТ.-Владивосток, 1988 -25с.

85. Угрюмова С.Д.,Слесаренко И.Б., Слесаренко В.В. Анализ систем очистки нефтесодержащих сточных вод.// Сборник научных трудов первой региональной научно-технической конференции «Приморские зори». -Владивосток, 1998.- 66 с.

86. Угрюмова С.Д., Слесаренко И.Б., К вопросу экологической защиты в процессе разогрева и слива нефтепродукта.// Сборник научных трудов первой региональной научно-технической конференции «Приморские зори».-Владивосток,1998.- 135 с.

87. Угрюмова С.Д., Слесаренко И.Б., Критерии оценки эффективности энергообеспечения предприятия.// Сборник «Автономная и нетрадиционная энергетика». ДВОР АН. -Владивосток, 1998. с.21.

88. Угрюмова С.Д., Слесаренко И.Б. Разработка комбинированного метода разогрева и слива темных нефтепродуктов: Отчет по теме 1-93-94.-Владивосток: ДВКИ, 1994.-116 с.122

89. Угрюмова С.Д., Слесаренко И.Б. Технико-экономический анализ разогрева и слива высоковязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн: Отчет по теме 1-93-94.-Владивосток: ДВКИ, 1994. 117 с.

90. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 01 I 945. 00| 112 05 | 5014 .43 1 0. 00| 0. 12 | 6700 .00 45 45 45| 0 101 22 16 69.20

91. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 01| 945. 00| 112. 05 | 5014 .431 0. 00| 0. 12 | 6700 00 45 45 45| 0 101 22 16 69.20

92. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 01| 945. 00| 112. 05| 5014 .43 1 0. 00| 0. 12 | 6700 .00 45 45 45| 0 Ю| 29 42 52.13

93. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. он 945. 00| 112. 05 | 5014 .431 0. 00| 0. 12| 6700 .00 45 45 451 0 10| 35 74 42.90

94. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 011 945. 00| 112. 05| 5014 • 43| 0. 00| 0. 12 | 6700 .00 45 45 451 0 Ю| 41 66 36.81

95. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 011 945. 00| 112 05 | 5014 .431 0. 00| 0. 12| 6700 00 45 45 45| 0 Ю| 47 34 32.39

96. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 011 945. 00| 112 . 05 | 5014 . 43 | 0. 00| 0. 12 | 6700 .00 45 45 45| 0 101 52 87 29. 00

97. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 011 945. 00| 112. 05| 5014 • 43| 0. 00| 0. 12 | 6700 .00 45 45 45| 0 Ю| 58 30 26. 30

98. I -15 40| 56234| 5'. 32 | 0. 011 942. 00 | 112 . 41| 5820 38 | 0. 00| 0. 12 | 4800 00 50 50 501 0 101 22 16 59. 62

99. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 011 942. 00 | 112. 41| 5820 38 | 0. 00| 0. 12 | 4800 .00 50 50 50| 0 Ю| 29 42 44 .912| -15 40| 56234| 5. 32| 0. 011 942. 00| 112 . 411 5820 .381 0. 00| 0. 12| 4800 .00 50 50 50| 0 10| 35 74 36.96

100. I -15 40| 56234| 5. 321 0. 011 942. 00| 112. 41| 5820 38 | 0. 00| 0. 12 | 4800 .00 50 50 501 0 101 41 66 31.71

101. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 011 942. 00| 112 . 41| 5820 38 | 0. 00| 0. 12 | 4800 00 50 50 50| 0 Ю| 47 34 27.91

102. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 01| 942. 00 | 112. 41| 5820 .38 | 0. 00| 0. 12 | 4800 .00 50 50 501 0 .10| 52 .87 24.99

103. I -15 40| 56234| 5. 321 0. 011 942. 00 | 112. 41| 5820 .38| 0. 00| 0. 12| 4800 .00 50 50 50| 0 .101 58 .30 22.6621 -15 401 56234| 5. 32| 0. 011 940. 00| 112. 65 | 6750 78) 0. 00| 0. 12| 3600 00 55 55 55| 0 10| 22 16 51. 40

104. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 011 940. 00| 112. 65 | 6750 .78 | 0. 00| 0. 12 | 3600 .00 55 55 55 | 0 Ю| 29 42 38.72

105. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 011 940. 00| 112. 65 | 6750 .781 0. 00| 0. 12 | 3600 .00 55 55 55| 0 .101 35 .74 31.87

106. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 011 940. 00| 112. 65 | 6750 .78 | 0. 00| 0. 121 3600 .00 55 55 55| 0 .101 41 .66 27.342 1 -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 011 940. 00| 112. 65 | 6750 .78 | 0. 00| 0. 12| 3600 00 55 55 55| 0 .101 47 .34 24.06

107. I -15 40| 56234| 5. 32| 0. 011 940. 00| 112 . 65| 6750 .78| 0. 00| 0. 12| 3600 .00 55 55 55| 0 .101 52 .87 21.54

108. I -15 40| 56234| 5. 32| 0. 011 940. 00| 112. 65| 6750 .78 | 0. 00| 0. 12| 3600 .00 55 55 55| 0 .101 58 .30 19.54

109. I -15 40| 56234| 5. 32| 0. 011 937. 00| 113. 01| 7542 .02 1 0. 00| 0. 12 | 2600 .00 60 60 60| 0 .101 22 .16 46.01

110. I -15 40| 56234| 5. 32| 0. 011 937. 00| 113. 011 7542 . 02 | 0. 00| 0. 12| 2600 .00 60 60 60| 0 10| 29 .42 34.66

111. I -15 40| 562341 5. 32 | 0. он 934. 00| 113. 37 | 8383 .39| 0. 00| 0. 12| 1920 .00 65 65 65| 0 .101 58 .30 15.73

112. I -15 40| 56234| 5. 32 | 0. он 931. 00| 113. 74 | 1516 .511 0. 00| 0. 12 | 1475 .00 70 70 70| 0 .101 22 .16 228.8221 -15 40| 56234 1 5. 32| 0. он 931. 00| 113. 74 | 1516 .511 0. 00| 0. 12| 1475 . 00 70 70 70| 0 .101 29 .42 172.36

113. I -15 40| 56234| 5. 321 0. он 931. 00| 113. 74 | 1516 .511 0. 00| 0. 12 I 1475 .00 70 70 70| 0 .101 35 .74 141.8521 -15 40| 56234| 5. 32 | 0. 011 931. 00| 113. 74 | 1516 .511 0. 00| 0. 12 | 1475 . 00 70 70 70| 0 . 10| 41 .66 121.71

114. I 75| 45| 50| 55 I 60 I 65 I 70| 75| 45|

115. I -15 40| 56234| 10. 65 0. 01 942 . 00 144 . 02 6186. 78 0. 00 0. 12 4800. 00 | 50 | 50 I 50 0 24 52 .87| 4.46