123377 (592811), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Коксуемость котельных топлив - это в первую очередь показатель коксо отложений у устья форсунок, в результате чего искажается форма факела и ухудшается распыление и полнота горения топлива. Нормируется только для легких топлив Ф-5 и Ф-12 (не более 6 %), а для тяжелых котельных топлив М-4,0 и М-100 не нормируется вообще. Для печных топлив наоборот: чем больше, тем лучше. Это связано не с работой форсунок (это здесь не главное), а с технологией плавки металлов. Для плавки металла должен быть интенсивный лучистый теплообмен от пламени к металлу, а значит, интенсивная светимость пламени. Светимость же пламени тем больше, чем выше в топливе содержание высокомолекулярной ароматики и асфальтенов, т.е. чем больше коксуемость топлива. Поэтому нормы для печных топлив:

МП-1…………………………. не менее 5 %

МП и МПВА………………… не менее 8 %

Теплота сгорания - одна из важнейших характеристик, от которой зависит расход топлива. Особенно важно это для судов, так как от теплоты сгорания топлива зависит дальность плавания. Теплота сгорания зависит от элементного состава топлива и определяется отношением Н:С и зольностью, а также содержанием серы. Стандарты на топливо устанавливают следующие нормы на теплоту сгорания: не менее 41,5 МДж/кг (флотские), не менее 40,5 МДж/кг (тяжелые малосернистые) и не менее 39,9 МДж/кг (тяжелые сернистые). Такая высокая теплота сгорания топлива способствует его широкому использованию в котельных и нагревательных установках с высокими тепловыми напряжениями. Плотность в данном случае не является показателем группового состава топлива, а определяет возможность расслоения с водой, попадающей при паро-подогреве топлива или при водном его транспорте. Поэтому норма по плотности для разных марок котельных топлив при 20⁰С составляет (кг/м³, не более):

Ф-5 ………………….. 955

Ф-12 ………………… 960

М-40 ………………… 965

М-100 ……………….. 1015

Значение плотности необходимо знать для определения объёма ёмкостей, особенно бункерного хозяйства судовых котельных установок. Жидкие топлива плотностью более 1 г/см³ не рекомендуется подогревать острым паром, так как они плохо отстаиваются от воды.Зольность. Зола - минеральный остаток после полного сжигания топлива. Ее содержание зависит от качества исходной нефти, технологии переработки, подготовки нефти (попадание деэмульгаторов), технологии получения компонентов котельного топлива (катализаторная пыль) и продуктов коррозии аппаратуры. Зола состоит из неорганических соединений, среди которых наиболее вредный компонент - это пентоксид ванадия (V₂0₅), вызывающий коррозию легированных труб котлов. Нормы по содержанию золы (%, не более):

Ф-5 ………………….. 0,05

Ф-12 ………………… 0,10

М-40 ………………… 0,12

М-100 ……………….. 0,14

МП …………………... 0,30

Механические примеси - это взвешенные в топливе инородные частицы (пыль, ржавчина и др.), а также органические вещества, способные осложнить топливоподачу и нормальную работу форсунок. Механические примеси в котельном топливе состоят из органической и не органической частей. Органическая часть примесей в процессе сжигания топлива сгорает, а не органическая выпадает вместе с золой и является балластом. Органическая часть механических примесей образуется при образовании кокса в процессе переработки нефти, неорганические примеси попадают в котельное топливо вместе с нефтями, а так же в виде продуктов коррозии товаротранспортного оборудования и технологической аппаратуры. Содержание неорганических примесей в котельных топливах, как правило, не превышает нормы по этому показателю (%, не более):

Ф-5 ………………….. 0,10

Ф-12 ………………… 0,12

М-40 ………………… 0,8

М-100 ……………….. 1,5

Вода для судовых моторных топлив полезна, так как является элементом ВТЭ (воднотопливных эмульсий), а для котельных и печных топлив она вредна, поскольку уменьшает теплоту сгорания, ухудшает стабильность горения и способствует образованию кислот. Нормы содержания воды (%, не более):

Ф-5 ………………….. 0,3

Ф-12 ………………… 0,3

М-40 ………………… 1,5

М-100 ……………….. 1,5

При водном транспорте тяжелых топлив норма содержания воды увеличивается до 2 % (Ф-5, Ф-12) и 5 % (М-40 и М-100). Вода в котельное топливо попадает главным образом при товаротранспортных операциях (нагрев топлив острым паром, транспортирование в неисправных судах). На нефтеперерабатывающих заводах котельные топлива, как правило, вырабатываются с незначительным содержанием воды. Вода в топливах является балластом при транспортировании, а при сжигании снижает к.п.д. котельных и других нагревательных установок.

1. Модификации котельных топлив. Основные направления и цели

Мировая энергетика все в большей степени делает ставку на топливные эмульсии и суспензии, как альтернативу тяжелым нефтяным топливам. В первую очередь это направление развивается за счет использования котельных композиций, которые по себестоимости на много ниже, товарных топлив и оказывают важное влияние на технические характеристики исходного топлива. Тем самым так же можно данные модификаторы утилизировать. В частности, за рубежом нашли широкое применение следующие модификации рассмотренные ниже.

1.2.1 Композиция котельного топлива и дистиллятных фракций

В остаточных продуктах сернистых нефтей, содержание серы более 2%, и для получения мазутов с содержанием серы до 2% эти продукты можно разбавлять более легкими дистиллятными фракциями. Так же, для обеспечения температуры застывания, предусмотренной техническими требованиями, в состав котельных топлив вводят значительно большее количество дизельных фракций (до 25-30%). А нефтяной компанией «ЮКОС» был разработан состав судового маловязкого топлива, включающий в себя летнее дизельное топливо, дизельное топливо утяжеленного фракционного состава, легкий газойль каталитического крекинга, прямогонный вакуумный газойль. Было установлено, что фактором, ограничивающим максимальное вовлечение вакуумного газойля в топливо, является не вязкость последнего, а температура его застывания, которая может быть понижена только использованием депрессорных присадок. Для получения судового маловязкого топлива может применятся легкий вакуумный газойль с температурой конца кипения не выше 470⁰ С.

Таким образом, разработанное топливо по всем показателям соответствует нормам технических условий и отличается улучшенными экологическими показателями.

У этого способа модификации есть свои неоспоримые преимущества. Это исключение проблем с перемешиванием и стабильностью таких котельных топлив, а так же хорошее улучшение эксплуатационных показателей. Но возникает вопрос об экономической целесообразности введения такого компонента. Т.к. более лёгкие дистиллятные фракции уже являются более дорогим товарным нефтепродуктом. [4]

1.2.2 Модификация топлива пиролизной смолой

Ещё один пример модификации топлива - применение высоко гомогенизированной смеси высоковязкого мазута, или мазута марки М-100 с пиролизной смолой. В производственных условиях так же получаются положительные эффекты:

-температура хранения и температура распыла смеси снижается в среднем на 20^оС, что приводит к экономии, эквивалентной 1:1,7% сжигаемого топлива;

- улучшению условий эксплуатации форсунок;

-снижается коэффициент избытка воздуха, что дает повышение к.п.д. котла на 1:1,5%;

-уменьшается содержание оксидов азота, окиси углерода и сажи в дымовых газах. Требуемые кондиции топливной смеси достигаются путем ее обработки в кавитационном поле гидравлического кавитационного аппарата.

Осуществлено промышленное внедрение технологии приготовления и сжигания смеси ВМЭ (Водно-мазутная эмульсия)-пиролизная смола. Предварительные исследования показали, что вначале необходимо приготовить кондиционную ВМЭ, а затем качественно смешать с ней пиролизную смолу. Преимущества данного вида смеси: Анализ приведенных результатов показывает, что без ущерба для технологических и экологических параметров топочных процессов можно на сжигание подавать смесь мазута с пиролизной смолой при пониженных температурах. Т.е. сопутствующая экономия тепла на разогрев вязкого продукта.

Характерно, что чем ниже температура, тем интенсивнее снижается вязкость топливной смеси. Это означает, что вполне реально можно снизить температуру ее хранения примерно на 30^оС. Экономия при хранении и сжигании смеси ВМЭ с пиролизной смолой составляет 1,7% от объема сжигаемого топлива.

Из недостатков можно отметить необходимость относительно большого количества технологического оборудования. В частности, гомогенизаторов и эмульгаторов.

1.2.3 Вода, как модификатор котельного топлива

В высоковязких мазутах иногда наблюдается повышенное содержание воды, в виде отдельных местных скоплений, обусловленное процессами перевозки, перекачки, хранения, подогрева топлива и малого различия в плотностях. Использование в качестве топлива специально приготовленных водно-мазутных эмульсий является одним из эффективных методов, позволяющих устранить негативные последствия этого явления [6,7]. К проблемам, решающую экологическую обстановку, относится сжигание сотен тысяч тонн накапливающихся балластных вод, содержащих нефтепродукты. Их источником являются промышленные предприятия, морской и речной флот.

Содержание воды в топочном мазуте во многих случаях существенно превышает предельно допустимые значения (вместо 1,5% по норме обводнённость доходит до 12-16%, а в отдельных случаях – до 20 – 35%). Из-за того, что плотности мазута и воды мало отличаются, вода не оседает на дне ёмкости, а располагается неравномерно слоями в массе топлива. Это приводит к срыву факела и затуханию форсунок при сжигании.

Мероприятия по осушению мазута испарением воды энергоемки и ведут к потере летучих компонентов топлива. Обезвоживание выполняется в основном путем отстаивания. Разделение фаз мазут-вода в накопителях-отстойниках требует достаточно большого времени и малоэффективно из-за близости плотностей мазута и воды. Проблема утилизации или очистки таких вод не решается химическими и биологическими методами, т.к. они требуют больших дополнительных площадей, капитальных и эксплуатационных затрат.

При сжигании ВТЭ получают существенный экономический эффект, повышение КПД на 3-5% и снижение выбросов загрязняющих веществ (СО, сажи, окислов азота, бензапирена и других канцерогенных полициклических ароматических углеводородов) в атмосферу.

Наибольший экономический эффект и одновременное снижение газовых выбросов обеспечивает добавление в топливо 10-15% воды, а наибольший экологический эффект в части утилизации загрязненных органическими продуктами вод реализуется при уровне водной фазы до 50%.

Обеспечивается возможность сжигания некондиционных высоковязких и обводненных мазутов. В качестве водной фазы можно использовать загрязненные промышленные стоки предприятий. При повышении содержания воды в эмульсии свыше 20% по объему, качественные показатели процесса горения снижаются по сравнению с горением чистого топлива. Однако если учесть, что процесс сгорания ВТЭ достаточно стабилен при более высоком содержании воды (до 40-50%) в зависимости от вида топлива, открывается возможность уничтожения (огневого обезвреживания) жидких стоков производства.

При этом стоки, даже если они не содержат горючих веществ, можно использовать в качестве водной фазы в мазутных эмульсиях и сжигать их, имея основной задачей именно их уничтожение, а не теплофизические параметры процесса.

Гомогенизированная водно-мазутная смесь имеет заметно меньшую вязкость, чем чистый мазут, поэтому облегчается процесс перекачки топлива. При температурах выше 80^оС вязкость водно-мазутной эмульсии влажностью 6% мало отличается от эмульсии с влажностью 40%.

Применение обводненных жидких топлив в виде эмульсий (с влажностью до 30%) является экономически целесообразным, так как отпадает необходимость в сооружении громоздких выпарных установок, сепараторов и т.д. Кроме того, с разработкой и развитием технологии сжигания эмульсий появилась возможность использовать большое количество бросовых, сильно обводненных (до 60%) нефтяных остатков, слив и хранение которых в открытых ямах связаны с загрязнением водоемов и опасностью возникновения пожаров.

1.2.4 Композиция из котельного топлива и нефтяного шлама

Характеристики

Список файлов ВКР