70噸級(jí)電加熱型瀝青罐車已出樣車 瀝青運(yùn)輸亟待“綠色化”轉(zhuǎn)型

記者18日從包頭稀土高新區(qū)獲悉，北方創(chuàng)業(yè)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱北方創(chuàng)業(yè))自主研制的70噸級(jí)電加熱型瀝青罐車已出樣車，各方面性能優(yōu)于既有火管加熱瀝青罐車。

“目前，電加熱技術(shù)在我國(guó)鐵路貨車上的應(yīng)用尚屬空白，70噸級(jí)電加熱型瀝青罐車研制屬于我們研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出的開拓性的技術(shù)創(chuàng)新，在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，我們結(jié)合電加熱關(guān)鍵技術(shù)研究成果，申報(bào)了電加熱裝置及罐車相關(guān)專利4項(xiàng)。”北方創(chuàng)業(yè)研發(fā)中心項(xiàng)目主管屠劍告訴記者。

瀝青運(yùn)輸亟待“綠色化”轉(zhuǎn)型

北方創(chuàng)業(yè)副總經(jīng)理高志雄給記者講解了瀝青的運(yùn)輸常識(shí)。瀝青鐵路運(yùn)輸方式為高溫液態(tài)裝車，罐內(nèi)瀝青隨著運(yùn)輸時(shí)間溫度逐漸下降，由于瀝青介質(zhì)自身特性，導(dǎo)致瀝青黏度增大、流動(dòng)性變差，甚至凝結(jié)成固態(tài)，運(yùn)輸車輛到站后無法直接進(jìn)行卸載作業(yè)，需要加熱到一定溫度才具備卸車作業(yè)條件。

目前，國(guó)內(nèi)鐵路瀝青罐車加熱方式均為火焰加熱，罐體內(nèi)置火管，利用燃燒器，燃燒過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)由火管對(duì)罐內(nèi)瀝青進(jìn)行加熱。

“這種明火加熱方式設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易，但存在加熱效率低、瀝青受熱不均勻、加溫套管燒損嚴(yán)重、火管易阻塞、火焰溫度不可控、操作危險(xiǎn)性高等問題，特別是加熱過程中產(chǎn)生的大量煙氣造成環(huán)境污染嚴(yán)重。”高志雄說道。

據(jù)屠劍介紹，從20世紀(jì)50年代開始，蘇聯(lián)、日本和歐美等國(guó)家便開始著手研究電加熱方法和設(shè)備，并于60年代逐漸應(yīng)用于粘油罐車等粘油設(shè)備，隨之推廣應(yīng)用。美國(guó)的相關(guān)企業(yè)都已應(yīng)用了電加熱技術(shù)對(duì)瀝青儲(chǔ)罐進(jìn)行技術(shù)革新，采用的電加熱技術(shù)主要為輻射管式，輻射管內(nèi)布線圈或電加熱管。

“在歐洲、日本等公路相對(duì)較發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)，瀝青攪拌站使用電加熱成為標(biāo)準(zhǔn)配置。”屠劍說道。

由于國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)、安全管理的力度越來越嚴(yán)，既有瀝青罐車燃油火焰加熱所產(chǎn)生的廢氣、排放廢物等在大部分卸貨點(diǎn)已經(jīng)開始受到嚴(yán)格的控制，迫于環(huán)保的壓力，急需對(duì)鐵路瀝青罐車加熱系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，滿足環(huán)保要求，以更好服務(wù)于瀝青運(yùn)輸市場(chǎng)。

結(jié)合當(dāng)前我國(guó)綠色環(huán)保政策發(fā)展需要，北方創(chuàng)業(yè)開展70噸級(jí)電加熱型瀝青罐車研制。“鐵路瀝青罐車采用智能電加熱方式替代火管加熱方式，進(jìn)一步滿足了用戶使用需求，提升了車輛裝備技術(shù)水平，順應(yīng)了國(guó)家環(huán)境保護(hù)政策發(fā)展方向。”高志雄說道。

突破難關(guān)亟待“原創(chuàng)性”技術(shù)

據(jù)屠劍介紹，他們需要綜合考慮瀝青鐵路運(yùn)輸需要和環(huán)保要求，要解決諸如選用電能作為加熱的能源，實(shí)現(xiàn)加熱過程煙氣零排放，環(huán)境零污染;能夠解決瀝青受熱不均勻的問題，加熱過程可控制溫度，保證瀝青產(chǎn)品質(zhì)量;電加熱系統(tǒng)操作安全、簡(jiǎn)單，方便檢修維護(hù)等技術(shù)難題。

屠劍坦言，開展70噸級(jí)瀝青罐車電加熱關(guān)鍵技術(shù)，主要研究瀝青介質(zhì)的傳熱特性研究、電加熱裝置部組件設(shè)計(jì)研究、電加熱系統(tǒng)與鐵路瀝青罐車的匹配性研究、電加熱智能控制技術(shù)研究等，掌握電加熱關(guān)鍵核心技術(shù)，突破鐵路瀝青罐車電加熱技術(shù)瓶頸，提高車輛加熱卸料環(huán)保性能和安全可靠性。

“研發(fā)過程并不簡(jiǎn)單，我們首先完成了瀝青介質(zhì)相變特性、導(dǎo)熱系數(shù)、熱阻、粘溫關(guān)系和熱滯效應(yīng)等物性研究，獲得瀝青介質(zhì)物性參數(shù)。”屠劍說道，在試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計(jì)中，罐體長(zhǎng)度和直徑與整車罐體的比例尺為1：3，整車罐體加熱與試驗(yàn)罐體加熱時(shí)的換熱機(jī)理以及流動(dòng)場(chǎng)理論上相同，滿足換熱及流動(dòng)特征數(shù)相似。通過相似試驗(yàn)研究了罐體內(nèi)部瀝青介質(zhì)自然對(duì)流傳熱流動(dòng)機(jī)理，掌握了瀝青介質(zhì)的溫度變化及溫度場(chǎng)分布，進(jìn)一步驗(yàn)證了在瀝青罐車采用電加熱技術(shù)的可行性。

70噸級(jí)電加熱型瀝青罐車在國(guó)內(nèi)既有GL70型瀝青罐車基礎(chǔ)上創(chuàng)新采用電加熱方式取代火管加熱方式，以電能為驅(qū)動(dòng)能源，實(shí)現(xiàn)了瀝青介質(zhì)加熱卸料過程中的綠色、環(huán)保要求。

高志雄表示：“該車與既有GL70型瀝青罐車主體結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)保持不變，沿罐體縱向?qū)ΨQ布置6根加熱套管，采用總功率為140kW的電加熱器，加熱溫度不超過550℃。”通過加熱性能試驗(yàn)驗(yàn)證，70噸級(jí)電加熱型瀝青罐車與GL70型瀝青罐車相比，加熱速度提高30%，平均加熱成本降低60%以上。

西南交通大學(xué)博士生導(dǎo)師戴煥云介紹，70噸級(jí)電加熱型瀝青罐車研制嚴(yán)格按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)流程，先后通過了中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司組織的設(shè)計(jì)方案評(píng)審和樣車技術(shù)評(píng)審，樣車進(jìn)行了車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)、車輛沖擊試驗(yàn)、電加熱器模態(tài)測(cè)試、裝卸料及加熱性能試驗(yàn)等，試驗(yàn)結(jié)果均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，70t級(jí)電加熱型瀝青罐車處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

今年9月，中石化煉銷公司與北方創(chuàng)業(yè)簽訂《助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”國(guó)家目標(biāo)承諾，提升軌道裝備技術(shù)合作框架協(xié)議》，根據(jù)合作框架協(xié)議，雙方將在鐵路瀝青運(yùn)輸領(lǐng)域開展深層次合作，利用各自企業(yè)品牌與資源優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行GL70型瀝青罐車(電加熱方式)推廣。(科技日?qǐng)?bào)記者 張景陽(yáng) 通訊員 李寶樂)

關(guān)鍵詞： 電加熱型 瀝青罐車 電加熱技術(shù) 綠色化