диплом для архива (1222348), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для подогрева высоковязких топлив необходимы такие типы теплообменников, которые обладали бы высокой тепловой мощностью и были бы приспособлены для подогрева топлив с повещенным содержанием карбидов и асфальтосмолистых веществ. Изложенным требованиям отвечают различные модификации секционных теплообменников.
Снабжение мазутом промышленных котельных производится от металлических или железобетонных баков, находящихся на предприятиях. Расходные баки для жидкого топлива должны устанавливаться вне котельной. В тех случаях, когда выполнение этого требования невозможно, допускается установка баков емкостью не более суточного расхода, но не более 10 т в котельной при условии отделения помещения баков от котельной несгораемыми стенами и перекрытием с устройством самостоятельного входа непосредственно снаружи. Бак должен иметь спускную трубку с вентилем и переливную трубку сечением, исключающим возможность переполнения бака. Трубы должны быть расположены так, чтобы жидкое топливо отводилось в безопасное в пожарном отношении место и чтобы было обеспечено удобное их обслуживание.
Помещение расходных баков должно быть постоянно запертым на замок, ключ от него может находиться только у лица, ответственного по смене.
Допускается установка расходного бака закрытого типа жидкого топлива емкостью не выше 0,5 м3 непосредственно в котельной, но не над котлами, экономайзерами или пароперегревателями. Бак должен сообщаться с наружным воздухом посредством трубы диаметром не менее 50 мм. Для определения уровня жидкого топлива в этих баках должны применяться поплавковые ил другого типа указатели [8].
Применение нефтемерных стрелок не допускается. Бак должен быть оборудован переливной трубкой с выводом наружу в специально отведенное для этого место.
При сжигании мазута в котлах должен быть предусмотрен отвод вытекающего из топки или форсунки топлива, чтобы последнее не попадало на пол котельной, для чего необходимо устанавливать противни перед фронтом котла.
На трубопроводах жидкого топлива должны быть установлены запорные вентили для прекращения подачи топлива к котлам при аварии или пожаре.
2 Анализ существующих схем приготовления мазута для сжигания в котельных
Производственно-отопительные котельные промышленных предприятий дальневосточной железной дороги в качестве топлива в основном используют мазут. В связи с необходимостью постоянного обеспечения технологических процессов паром и большой продолжительностью отопительного периода, уровень потребления мазутного топлива на ДВост. ж.д., по сравнению с остальными дорогами, находится на высоком уровне. На рисунке 2.1 приведены данные потребления жидкого топлива (мазута) на Хабаровском отделении ДВост. ж.д. [7].
В связи с этим, особенный интерес представляет исследование технологического процесса подготовки и сжигания мазута при использовании методов, реализующих принцип комплексного подавления вредных выбросов и утилизацию замазученных вод в котлоагрегатах указанного типа в виде водомазутной эмульсии (ВМЭ) [7].
Рисунок 2.1 Потребление жидкого топлива на
Хабаровском отделении ДВост. ж.д. (тыс.тонн)
При этом необходимо отметить, что существуют два направления приготовления ВМЭ: диспергированием обводненного топлива и добавлением воды, в том числе содержащей нефтепродукты и другие органические загрязнители, в безводное топливо. Система приготовления водомазутной эмульсии должна быть приспособлена к существующей схеме мазутного хозяйства котельной и должна обеспечивать условия сжигания. Выбор аппарата для приготовления эмульсии при этом должен определяться также условием обеспечения оптимальных по условиям сжигания дисперсных характеристик водной фазы и спецификой сжигания обводненного топлива [7].
Можно выделить характерные признаки, позволяющие классифицировать технологические системы приготовления ВМЭ. Подробный обзор особенностей каждой из конкретных систем не представляется целесообразным. Поэтому ниже приводится лишь основные принципиальные решения выбранным классифицирующими признаками [7].
Метод приготовления ВМЭ в определенной мере определяет режим сжигания и параметры получаемой эмульсии.
Основные наиболее рациональные схемы приготовления ВМЭ: тупиковая, циркуляционная и комбинированная [7].
Тупиковая схема. При снижении маловязких мазутов, когда топливосжигающие агрегаты работают на стабильных нагрузках, топливное хозяйство работает по тупиковой схеме. Проектными решениями предусматривается установка расходной емкости объемом не более 5 м3, мазут в которую поступает из основных резервуаров мазутохранилища. Малая вязкость топлива предопределяет достаточную эффективность обезвоживания топлива методом отстоя. При ограниченном количестве основных резервуаров и их небольшой вместимости подготовку обводненного топлива к сжиганию можно улучшить забором топлива с верхнего уровня подъемной трубой, которая специальным шарниром соединена с приемным патрубком и может перемещаться в вертикальной плоскости. Избавиться от присутствия воды в топливе полностью не удается, ее залповые проскоки можно предотвратить, забирая топливо с двух (верхнего и нижнего) или нескольких уровней, и ограничив забор с нижнего уровня величиной допускаемой влажности топлива (W~20%) или перекачивая высокообводненное топливо в приямок для замазученных вод и далее дозируя в расходную емкость [7].
Получив в резервуаре грубую смесь воды и топлива, ее можно эмульгировать в проточном диспергаторе. Используя струйный насос в сочетании с диспергатором, можно дозировать поступающее самотеком из емкости высокообводненное топливо. При сборе высокообводненного топлива в дренажном приямке его подают к диспергатору насосом и таким образом получается приготовленная ВМЭ.
Циркуляционная схема. При использовании вязких мазутов возрастают сложности их подготовки к сжиганию. Соответственно и усложняется технологическая схема мазутного хозяйства, в которой обязательна линия рециркуляции мазута из котельной в основной резервуар и на всасывающие насосы, через которую подается около 15% мазута от общего количества, поступающего в котельную. Один из вариантов циркуляционной схемы состоит из двух независимых контуров рециркуляции. Первый служит для постоянной циркуляции мазута в резервуаре для устранения расслоения топлива и включает насос и подогреватель, после которого часть потока поступает к форсуночным насосам, а остальной поток, смешивается с подогретым топливом, поступает на рециркуляцию в основной резервуар [7].
Уменьшение обводнености мазута после слива из железнодорожных цистерн осуществляется отстоем в основных резервуарах. Однако вязкость и плотность мазута, близкая к плотности воды, существенно затрудняет процесс обезвоживания.
Одной из основных задач мазутных хозяйств является выделение воды из топлива, эта проблема может быть решена за счет изменения принятой проектом технологи перекачивания мазута из приемных емкостей в основные резервуары. Для этого специально выделяются две емкости, одна из которых используется для постоянной подачи мазута к котлам, температуру в ней поддерживают исходя из условий возможности понижения вязкости мазута в подогревателях до требуемого значения. Остальные емкости являются резервными и служат для пополнения расходного резервуара и приема слитого мазута из приемного резервуара.
Применение раздельного слива в две стадии, когда основную массу топлива сливают в резервные резервуары, а мазут после зачистки цистерн – в основной резервуар, позволяет уменьшить обводненность топлива в резервуарах в 2-5 раз. В результате в отстойном резервуаре собирается водотопливная смесь с содержанием водной фазы до 75% и более, что способствует дополнительному разделению воды и топлива. Выделившиеся замазученные воды поступают на дальнейшую очистку [7].
Комбинированная схема. Для котельных установок, часто переходящих с газа на мазут, а также при использовании тяжелых мазутов наиболее приемлемой является комбинированная (тупиково-циркуляционная) технологическая схема мазутного хозяйства. Маневренность обеспечивается ее разделением на два последовательных рециркуляционных кольца. Рециркуляция от горелочных устройств замыкается на расходную емкость и при закрытии вентиля рециркуляции мазутное хозяйство работает по тупиковой схеме. Второе рециркуляционное кольцо начинается после насоса, перекачивающего топливо в расходный резервуар, и замыкается на основную емкость. Главным назначением второго рециркуляционного кольца является выравнивание состава топлива в основной емкости и предотвращение расслоение топлива и воды, что повышает эффективность сжигания ВМЭ [7].
При возможности отстоя воды в топливе его частичное безвоживание производится аналогично циркуляционной схеме приготовления водотопливных эмульсий с одним отличием – в линии насоса отсутствует диспергатор. При этом обеспечивается стабилизация состава топлива в основных резервуарах, так как водомазутные эмульсии отличаются достаточно высокой агресивной и седиментационной устойчивостью. В расходном резервуаре однородность эмульсии может поддерживаться рециркуляцией от горелочных устройств [7].
Системы с использованием барботажа топлива паром или сжатым воздухом требуют специальных дополнительных емкостей и расхода барботирующего агента.
Режим приготовления и сжигания эмульсии, получаемой данным методом, является переодическим, что не обеспечивает технологической гибкости системы (оперативности изменения параметров эмульсионного топлива в зависимости от режима сжигания) [7].
Использование эжекторов и специальных диспергаторов является более прогрессивным подходом к процессу получения эмульсий, реализующим непрерывный режим их приготовления и сжигания. В силу низкого качества получаемой эмульсии эжекторы получили ограниченное применение, и, как правило, используются для предварительной подготовки водомазутной смеси [7].
Системы приготовления ВМЭ циркуляционном методом также требуют наличия специальных емкостей. Параметры эмульсий обеспечиваются при этом многократной циркуляцией в контуре «емкость – насос – емкость», т.е. режим приготовления и сжигания эмульсии является периодическим. Характерным недостатком указанных методом является полидесперсность получаемых водотопливных эмульсий [7].
Преимущества систем с непрерывным режимом приготовления и сжигания ВМЭ очевидны. Большинство современных схем приготовления водотопливных эмульсий используют диспергирующие устройства и являются проточными системами, в которых водомазутная эмульсия после приготовления подается на сжигание [7].
Последние работы свидетельствуют о возможности комбинирования разных методов приготовления эмульсии, например, диспергации и циркуляции, с учетом существующих технологических процессов подготовки топлива к сжиганию в мазутных хозяйствах [7].
Такой подход к сжиганию и приготовлению, а также хранению эмульгированного топлива является достаточно обоснованным. Это связанно с наличием в мазутных хозяйствах технологических операций, сопровождающихся обводнением мазута, усреднением его состава, эмульгированием топлива, существующим оборудованием (насосы, фильтры и т.п.) и др [7].
Таким образом, разработка систем подготовки мазута к сжиганию в виде ВМЭ должна основываться на технологии топливоподготовки, осуществляемой в мазутных хозяйствах котельных, а приготовление эмульсии с необходимыми показателями влажности топлива (W) и его дисперсности (dср) должно обеспечиваться высокоэффективным способом [7].
Приведенные результаты позволили выявить закономерности изменений влажностно-диспергированных характеристик мазута в технологических процессах подготовки топлива к сжиганию для основных типов производственно-отопительных котельных [7].
2.1 Мазут как топливо и основной загрязнитель поверхности водных объектов при эксплуатации котельных установок
Мазутные котельные на жидком топливе широко применяются для обеспечения зданий и сооружений теплом, а также для производства пара для всевозможных технических целей.
Мазут, по сравнению с другими видами жидкого котельного топлива, характеризуется низкой стоимостью, а также низкой пожароопасностью. Также немаловажным плюсом мазутных котельных является легкость полной автоматизации ее работы[26].
Сырую нефть как котельное топливо не используют. Сырую нефть предварительно перерабатывают и получают различные топлива (бензин, керосин, лигроин) и масла.
Остаток от переработки сырой нефти — котельный мазут и является топливом для котлов.
Котельный мазут относится к высококалорийным топливам: Qнр = 38,3 МДж/кг (9150 ккал/кг).
По элементарному составу котельный мазут, характеризуется высоким содержанием углерода до 87%, водорода до 11,1%, кислорода и азота до 1%.
По содержанию серы SO2 нефть и мазут делят на два класса: малосернистые топлива с содержанием серы 1% и высокосернистые топлива — 2,5%.
Котельный мазут бывает маловязкий и высоковязкий с большим содержанием смолистых веществ и парафина. Вязкость мазута является важным эксплуатационным фактором, определяющим способность транспортировки, слива, перекачки и сжигания его. С повышением температуры вязкость мазута уменьшается, поэтому все операции с мазутом производят с подогревом [26].
В зависимости от вязкости котельный мазут бывает нескольких марок, различающихся температурой застывания, которая всегда выше 0°С. Для наиболее вязких сортов мазута температура застывания — 25°С и выше, поэтому необходим предварительный подогрев такого мазута: при перекачке до 60 — 70°С, а при сжигании до 140°С [26].
Температурой вспышки мазута называют такую температуру, при которой пары его образуют с окружающим воздухом смесь, воспламеняющуюся при поднесении к ней огня.
При разогреве мазутов в открытых (без давления) емкостях в целях пожарной безопасности температура подогрева должна быть примерно на 10°С ниже температуры вспышки. В закрытых емкостях (змеевиках, трубах), находящихся под давлением, топливо можно подогревать мазут значительно выше температуры его вспышки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
