Читайте в N4 (17) 2006:

РЕФОРМА ЖКХ
  • Информационный центр поддержки реформы ЖКХ. Наука преобразования
  • Копырин В.С., Бородацкий Е.Г., Бакута В.П. Повышение эффектив- ности насосной станции бытовых и производственных стоков
  • Безаев В.Г. Международный концерн АББ: гарантия энергобезопасности
  • Лаховский М.Я. Применение регуляторов температуры воды «Комос-УЗЖ» для уменьшения энер- гозатрат и стабилизации гидравли- ческого режима в системах отопле- ния и горячего водоснабжения
  • Золотаревский С.А. О применимости различных методов измерения расхода для коммерческого учета газа
  • Российская Инженерная Академия. Водомазутные эмульсии. Опыт надежного и экологически чистого сжигания в топках котлов высокообводненного мазута
  • Сидорин П.Ф. ООО «Восток-С» – производитель электротехни- ческого оборудования
  • Андреев В.С. Новая разработка: программно-технический комплекс «КАСКАД-ВЕТВЬ» для систем поква- ртирного учета горячей и холодной воды, газа и электрической энергии
  • По материалам Phoenix Contact. Высокопрочные разъемы для жестких промышленных условий
  • ООО «ТАНСИС», ООО «Системы качества». «Информация к управлению»
  • ООО «Предприятие «Ирбис». Системы учета для ЖКХ

    ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНАЯ ЭКОНОМИКА
  • Литвинов В.Н. Энергоэффектив- ность – основа конкурентоспособ- ного развития экономики

    ЭКОЛОГИЯ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
  • ЗАО «Уралспецтеплоремонт». Комплексный подход к промышленной безопасности
  •  

    ВОДОМАЗУТНЫЕ ЭМУЛЬСИИ. ОПЫТ НАДЕЖНОГО И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО СЖИГАНИЯ В ТОПКАХ КОТЛОВ ВЫСОКООБВОДНЕННОГО МАЗУТА

    Российская Инженерная Академия
    Секция «Инженерные Проблемы Стабильности и Конверсии»

    В современных условиях эксплуатации котельных установок при сжигании мазута обслуживающий персонал встречается с рядом проблем, которые не только влияют на надежность работы энергетического оборудования, но и приводят к перерасходу топлива, снижению технико-экономических показателей, загрязнению окружающей природной среды (загазованности воздушного бассейна и загрязнению почвы и водоемов сбросными водами, содержащими нефтепродукты, в частности мазут).

    Среди множества причин выделим наиболее значимые.

    Первая причина – обводнение мазута.

    При транспортировании, разгрузке, хранении и поддержании в горячем резерве мазут насыщается водой. Некоторое количество воды может отстаиваться. Отстоявшуюся воду сливают из емкостей хранения мазута. Но в основном вода в виде линз или «мешков» неравномерно и спонтанно распределяется по всей массе мазута, поскольку они имеют практически равные плотности. Эта вода попадает в мазутопроводы и через них к горелкам. В результате ухудшаются условия сжигания мазута, факел становится нестабильным, выгорание мазута – неполным, увеличивается количество вредных веществ в продуктах сгорания, снижается надежность котельного оборудования.

    Кроме этого, повышается среднеэксплуатационный коэффициент избытка воздуха ??. Так, при сжигании мазута даже с кондиционным обводнением до 5% КПД котла уменьшается на 0,5–1,5%. При сжигании мазута с обводнением 15% КПД котла снижается на 2–3,5%.

    Поэтому борьба с обводнением мазута является первоочередной задачей энергетиков, которую необходимо решить для обеспечения надежной и экономичной работы оборудования. Существующие пути ее решения малоэффективны и весьма трудоемки.

    Широко практикуемое удаление воды из мазута отстаиванием не решает полностью поставленную цель, так как плотности воды и мазута практически равны.

    Другие методы обезвоживания (термические, термохимические, центрифугование, выпаривание, продувка сжатым воздухом и т.п.) в большинстве случаев неэффективны из-за высокой стоимости, которая иногда составляет до 25% стоимости товарного мазута, а также приводят к дополнительным потерям мазута с дренируемой водой, что в свою очередь приводит к загрязнению окружающей среды.

    Вторая причина – ухудшение качества исходного мазута из-за изменения технологии переработки нефти для получения большего количества светлых продуктов. В результате снижается качество мазута, например, повышается температура вспышки, вязкость и др.

    Сжигание тяжелых и вязких мазутов, особенно сернистых, встречает значительные трудности, из-за большой вязкости и высокой температуры застывания возникают проблемы при сливе цистерн, перекачке мазута и при его распыливании для сжигания.

    Технология и устройство для получения водомазутных эмульсий

    Повысить надежность работы и экономичность котлов в условиях промышленной эксплуатации можно за счёт равномерного распределения воды по всей массе мазута. Но само по себе оно еще не решает проблемы сжигания обводненных мазутов, хотя и обеспечивает практически те же самые условия, как и при сжигании «сухого» нормативного мазута.

    Качество топлива как водомазутной эмульсии определяется в большей степени его дисперсностью, т.е. размерами частиц дисперсной фазы (воды). Чем выше дисперсность и меньше капельки воды, тем устойчивее эмульсия и выше ее качество.

    Иными словами, необходимо получить водомазутную эмульсию (ВМЭ) с равномерным распределением в ней воды тонкодисперсной структуры.

    Специалистами секции «Инженерные проблемы стабильности и конверсии» Российской инженерной академии разработаны технология и устройство для получения устойчивой водомазутной эмульсии – диспергатор.

    Для получения ВМЭ исходный обводненный мазут в диспергаторе подвергается кавитационной обработке. В результате размер его структурных образований уменьшается в 6–10 раз, а размер частиц механических примесей – с 40–60 мкм до 6 мкм (рис. 1).

    Количество воды, добавляемой в мазут для приготовления ВМЭ, определяется из условий эколого-технико-экономических требований.

    ВМЭ обладает высокой устойчивостью – не менее 1 года. После столь длительного хранения она не претерпевает каких-либо изменений (не происходит не только расслоения, но и укрупнения капелек воды). ВМЭ сохраняет стабильность при нагревании до 90–95оС (несмотря на то, что вязкость при этих температурах значительно уменьшается), а при избыточном давлении р = 0,3–0,4 МПа и выше – при температуре до 100–110оС. Не влияют на устойчивость ВМЭ и низкие температуры. Замороженная ВМЭ после отогревания сохраняет свою структуру.

    Имеется положительный опыт применения диспергатора для приготовления ВМЭ из не способных к горению некондиционных мазутов (мазут хранился более 12 лет и по всем параметрам не соответствовал требованиям ГОСТ 10585–99, так как из него испарились легкие углеводороды и водород, температура вспышки в открытом тигле увеличилась со 110 до 180оС, зольность – с 0,14 до 0,3%).

    Разработаны, прошли промышленные испытания и успешно эксплуатируются диспергаторы производительностью от 3 до 300 т/ч (рис. 2), причем для установления оптимального режима работы диспергатора его производительность можно регулировать. Конструктивно диспергатор не имеет вращающихся частей, что обеспечивает его абсолютную герметичность, высокую надежность работы, долговечность и противопожарную безопасность.

    Преимущества использования водомазутных эмульсий

    Повышение экологической безопасности котельных установок и надежности работы оборудования. Рационально организованный процесс сжигания ВМЭ позволяет по сравнению со сжиганием неэмульгированного мазута снизить содержание в дымовых газах окислов азота N0х на 20–40%, сажи на 70–80%. Происходит более глубокое выгорание топлива, уменьшаются золовые отложения по газовому тракту; повышается надежность работы котельного оборудования.
    Переход на сжигание ВМЭ всегда приводит к снижению концентраций оксидов азота СN0х в продуктах сгорания в широком диапазоне коэффициентов избытка воздуха ?? по сравнению с режимами сжигания неэмульгированного мазута (рис. 3). Величина снижения ДсN0х зависит от влажности ВМЭ и при влажности 10—12% составляет ДсN0х = 50—60 мг/м3. Однако если перейти от исходного режима (Wp=5%; a’=1,2) к режиму, сочетающему пониженные избытки воздуха (?? = 1,10) и работу на ВМЭ с влажностью около 12%, то суммарное снижение концентрации оксидов азота достигает 140 мг/м3. Еще более резкое снижение достигается в режимах с повышенной влажностью ВМЭ (Wp=18–20%), но это не является базовым решением по технико-экологическим соображениям.
    Окончательное решение о качестве водомазутной эмульсии определяется эколого-технико-экономической оптимизацией.

    Возможность создания бессточных мазутных хозяйств. Для приготовления ВМЭ можно использовать сбросные воды, загрязненные нефтепродуктами, причем в значительном количестве.
    Положительные результаты, полученные при сжигании ВМЭ в топках энергетических котлов, показывают реальную возможность создания бессточных мазутных хозяйств котельных и тепловых электростанций, исключающую сбросы замазученных и замасленных вод в окружающую среду.

    Обеспечение полного сгорания топлива. Об этом свидетельствует концентрация СО в продуктах сгорания, которая практически равна нулю, и отсутствие чёрного дымового факела на выходе из дымовой трубы.

    Надежный распыл и горение при низких температурах. В опытах было достигнуто полное сгорание топлива при его температуре 60…65оС.

    Уменьшение длины факела (до размеров, соответствующих техническим требованиям) и исключение набрасывания факела на противоположную стенку топки.

    Изменение цвета факела от красного, при сжигании исходного мазута, до ярко-желто-соломенного.
    Предлагаемая новая технология и оборудование является эффективным решением проблемы надежного и экономичного сжигания обводненного мазута в условиях промышленной эксплуатации энергетического оборудования.

    КОНТАКТЫ:
    Руководитель проекта АНО «СИП РИА» КУЗНЕЦОВ Сергей Васильевич
    Т/Ф (495) 745-96-88, e-mail: ksv@sipria.msk.ru
    Руководитель инновационного центра ресурсосберегающих технологий АНО «СИП РИА» РАДАЕВ Виктор Викторович
    Т/Ф (495) 745-96-88, моб. 8-903-129-80-34, e-mail: radaev@sipria.msk.ru.
    Заместитель руководителя инновационного центра ресурсосберегающих технологий АНО «СИП РИА» но научной работе ДУДКО Анатолий Ильич
    Т/Ф (495) 745-96-88, моб. 8-903-779-07-92, e-mail: dudko@sipria.msk.ru.