Проблемы при использовании мазута на котельных и ТЭЦ

Применяемые сегодня в котельных технико-технологические и организационно-технические мероприятия по хранению и использованию поставляемого низкосортного жидкого топлива не только не обеспечивают уровень современных требований по экономическим и экологическим показателям, но и усугубляют их за счет:

- повышенного образования шлама с резким увеличением термического сопротивления на поверхностях нагрева;

- повышенной коксуемости мазута;

- снижения качества его распыливания,

- ухудшения функционирования горелочных устройств;

- снижения качества процесса горения топлива в топках котлов;

-  снижения надежности, маневренности производительности котельного агрегата и уменьшения его межремонтного ресурса в целом;

- значительных потерь топлива, электроэнергии и воды.

Совершенствование эксплуатации мазутного хозяйства в новых экономических условиях требует комплексного подхода по внедрению нового оборудования и технологий хранения, подготовки к сжиганию мазута и его учета.

Это достигается за счет применения таких технологий, которые бы обеспечивали требуемый уровень нагрева, фильтрации, гомогенизации, давления и постоянства качества подаваемого на горение мазута, а также приборного контроля расхода и приема топлива с минимальными эксплуатационными затратами. К таким технологиям следует отнести:

- «холодное» хранение мазута с выделением прогретой зоны в объеме резервуара по линии всасывания,

- многоступенчатую подготовку мазута с получением высококачественной топливной (водотопливной) смеси (эмульсии) путем диспергирования топлива содержащейся в ней водой (или нефтесодержащими водами) и топливными составляющими,

- циркуляционный подогрев мазута с повышенными скоростями в выносных подогревателях-гомогенизаторах, многократную фильтрацию на фильтрах-подогревателях;

- технологию замкнутой схемы нагрева мазута с возвратом конденсата в цикл котельной.

           Одним из наиболее эффективных и малозатратных методов решения указанных проблем является предварительная обработка исходного мазута с целью получения водо-мазутной эмульсии и использование уже этой эмульсии в качестве топлива. Существенным требованием к эмульсии, в значительной мере обеспечивающим эффективность её использования, является дисперсность. Данная характеристика отражает размеры водяных частиц в мазуте. Наилучшие результаты достигаются при дисперсности водяных частиц от 1 до 5 мкм.

Необходимо разработать аппаратно-программный комплекс измерительных устройств, позволяющих с учетом динамики изменения свойств поступающего и расходуемого мазута определять автоматически его массу.

Выделим еще раз проблемы при использовании мазута:

Ø Обводнение мазута. При разгрузке, транспортировании, хранении и поддержании в горячем резерве мазут насыщается водой. Некоторое количество воды может отстаиваться. Отстоявшуюся воду частично сливают из ёмкостей при хранении. Но в основном вода в виде линз или мешков, неравномерно распределяется по всей массе мазута, что приводит к резкому ухудшению условий его сжигания. Существующие методы обезвоживания мазута неэффективны.

Ø Ухудшение качества исходного мазута. Из-за изменения технологии переработки нефти, с целью получения большего количества светлых продуктов, снижается качество мазута, в частности повышается его вязкость и температура вспышки. Использование вязких и тяжёлых мазутов сопряжено со значительными трудностями как при хранении, так и при распылении для сжигания.

Ø «Старение» мазута. В процессе длительного хранения из мазута испаряются легкие фракции, что приводит к повышению его вязкости и температуры вспышки. Как правило, после двух-трёх лет хранения сжигание такого мазута становиться невозможным и его надо заменять на более свежий мазут.

Ø Изношенность оборудования и недостаточная техническая вооруженность котельных. В некоторых случаях техническое состояние системы мазутоподготовки не позволяет прогреть мазут до необходимой для сжигания температуры не менее 90 С. Это приводит к тому, что форсунки не обеспечивают необходимого распыла мазута. А это, в свою очередь, приводит к большому химическому и механическому недожогу топлива (сажа), а в конечном итоге к перерасходу мазута.

Ø Низкотемпературная сернокислотная коррозия металлических поверхностей дымовых трактов.

Ø Загрязнение окружающей среды продуктами сгорания мазута (оксиды азота, сажа, бензопирен) и сбросными водами, содержащими нефтепродукты.

               

       Все эти недостатки привели к необходимости применения вместо мазута другого резервного топлива на газофицированных котельных агрегатах. Это жидкое печное топливо. Это более дорогое топливо. Однако общий экономический выигрыш от применения данного топлива имеет место по следующим причинам:

- краткий интервал времени в году использования резервного топлива;

- нет надобности в паре, как теплоносителе для поддержания температуры мазута;

- проще эксплуатационное оборудование и меньше издержки обслуживания.

 

Мазутные форсунки.

Мазут сжигают в камерных топках в распыленном состоянии. Для распыливания, т.е. раздробления топлива на возможно большее количество отдельных капель служат форсунки, которые по прин­ципу действия разделяют на несколько типов (рис. 5.15).

Процесс сжигания состоит из пульверизации (распыливания) при помощи форсунок, испарения и термического разложения жидкого топлива, смешения полученных продуктов с воздухом, воспламенения смеси и собственно горения (рис. 5.16, а).

Цель пульверизации заключается в увеличении поверхности со­прикосновения жидкости с воздухом и газами. Поверхность при этом возрастает в несколько тысяч раз. За счет сильного излуче­ния горящего факела капельки очень быстро испаряются и под­вергаются термическому разложению (крекингу). На

 

рис. 5.16, 6 показана схема факела с характерными зонами: испарения, кре­кинга и горения. Эти зоны, как правило, накладываются одна на другую.

В факеле сжигаемое жидкое топливо находится в жидком, твер­дом (дисперсный углерод от разложения жидких углеводородов) и газообразном состояниях.

Скорость горения, как и при сжигании горючих газов, зависит от условий смесеобразования, степени предварительной аэрации, степени турбулентности факела, температуры камеры сгорания и условий развития факела. Факел получается светящимся из-за на­личия в нем раскаленного дисперсного углерода. Высокомолеку­лярные углеводородные газы, разлагаясь при высоких температу­рах на простые соединения, выделяют сажистый углерод, разме­ры частичек которого очень малы (~ 0, 3 мкм). Эти частицы, раска­ляясь, придают пламени светящийся характер.

В механических форсунках со специальным завихрителем (см. Рис. 5.15, в) жидкое топливо (мазут) под давлением 0, 8...2, 0 МПа проходит мелкокалиберные отверстия в головке форсунки, дро­бится, завихривается, а его частицы приобретают значительную скорость на выходе. В паровоздушных форсунках (см. рис. 5.15, д, ё) для пульверизации мазута используется кинетическая энергия потока пара или воздуха. Давление пара на входе составляет 0, 3... 1, 6 МПа, воздуха-0, 3."..0, 7 МПа.

Форсунки с паровым распыливанием неэкономичны из-за боль­но расхода пара (до 0, 4 кг пара на 1 кг мазута), применяются как растопочные при совместном сжигании угольной пыли и мазута, также используются в небольших котельных установках.

Крупные котлоагрегаты оборудуют форсунками с механическими распыливанием топлива. При этом мазут предварительно по­девается в теплообменниках до 100... 120°С для уменьшения его вязкости. Мазут подается насосами, а для очистки его от механических примесей, загрязняющих форсунку, его фильтруют.

На рис. 5.17 показаны форсунки с механическим (а) и паровым распылением (б). Механические форсунки могут быть ротационными, а паровые — паровоздушными высокого давления.

В механической форсунке мазут по подводящему стволу 4 поступает в распыливающую головку. Головка состоит из распредилительного диска 3, где поток мазута разделяется на отдельныйе струйки, завихривающего диска 2 и распыливающей шайбы.

Механические форсунки изготовляют производительностью 0, 2..4, 0 т/ч. Механические форсунки работают практически бесшумно. Их недостатком является ограниченная возможность регулирования подачи топлива (80... 100 % производительности).

В паровой форсунке пар поступает по внутренней трубе 3 в расширяющееся сопло 2, из которого вытекает с большой скоро­стью (Д° ЮСЮ м/с и более). Мазут, проходя кольцевой канал между трубами 3 и 4, попадает в поток пара тонкой концентрической струйкой, которая разбивается паром на мелкие капли.

Мазутные форсунки устанавливают обычно на фронтальной стенке топки. Глубина топки должна быть не менее 3 м для малых форсунок и не менее 4 м для крупных. Чтобы избежать попадания капель неиспарившегося мазута на боковые стенки и на под топ­ки, расстояние от них до оси форсунки должно быть не менее 2 м.

Для лучшего перемешивания распыленного топлива и воздуха последний подается со скоростью 25...30 м/с через специальные регистры, установленные у форсуночных амбразур и предназна­ченные для завихрения воздуха.

 

 

 

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: