РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России

От редакции: В дополнение к ранее опубликованным материалам о повышении эффективности использования обводненного мазутного топлива (см. «НТ» № 12, 2008 г.) предлагаем Вашему вниманию еще одну технологию получения водомазутных эмульсий.


Приготовление водомазутных эмульсий посредством волновой диспергации


С.В.Геллер, генеральный директор, ЗАО «БРАВО Технолоджиз», г. Москва


Правильная подготовка топлива - ключ к решению проблем мазутного хозяйства

При сжигании мазута на котельных и ТЭЦ приходится сталкиваться с проблемами, которые влияют на надежность работы энергетического оборудования и приводят к неоправданным затратам топлива и загрязнению атмосферы. Следует отметить следующие проблемы:

1.  Обводнение мазута при разгрузке, транспортировке, хранении и поддержании в горячем резерве неизбежно при используемых технологиях. После того, как вода отстоится, она может быть слита из емкости, но лишь частично. Значительная ее доля неравномерно распределяется по объему мазута, что и является причиной проблем, возникающих при горении топлива.

2.  Ухудшение качества поставляемого в настоящее время мазута вследствие интенсификации переработки нефти (с целью получения большего количества светлых продуктов), приводит к повышению вязкости и температуры вспышки мазута. Использование вязких и тяжелых мазутов сопряжено со значительными трудностями как при хранении, так и при сжигании.

3.  Старение мазута в процессе длительного хранения. Из мазута испаряются легкие фракции, что приводит к повышению его вязкости и температуры вспышки. Как правило, после 2-3 лет хранения сжигание такого мазута становится проблематичным, и его приходится заменять более свежим, со всеми неизбежными затратами.

4.  Загрязнение окружающей среды продуктами сгорания мазута (оксиды азота, сажа, бенз(а)пирен) и сбросными водами, содержащими нефтепродукты.

5.  Отложения сажи, копоти и кокса из-за неполного сгорания топлива, что вынуждает останавливать котлы для профилактических работ каждые 20-25 дней.

6.  Удаление воды из объема мазута сопряжено с потерями времени и дополнительными денежными затратами.

Указанные проблемы снимаются путем приготовления водотопливных эмульсий (ВМЭ) с помощью описанной ниже технологии гидродинамической волновой обработки жидких сред.



Устройство для получения ВМЭ

Процесс осуществляется в Би-Роторном Аппарате Волновой Обработки (сокращенно - БРАВО) за счет энергии потока жидкости, принудительно прокачиваемой насосом через аппарат. Данный аппарат (рис. 1) по своему назначению является диспергатором - гомогенизатором.



В аппарате (рис. 2, 3) на неподвижной оси установлены две турбины - активатор и генератор. Генератор выполнен по принципу Сегнерова колеса. Прокачиваемая жидкость обеспечивает вращение роторов во встречных направлениях, при этом генерируются циклические «гидроудары» (путем перекрытия генератором выходов вихревых камер активатора). В камерах ротора возникает и поддерживается процесс образования кавитационных пузырьков (каверн), которые в последующем при повышении местного гидростатического давления в жидкости схлопываются. Закрытие кавитационных пузырьков сопровождается интенсивными ударными волновыми процессами с возникновением локальных зон сверхвысоких давлений и температур и кумулятивного (остронаправленного) точечного ударного воздействия на близлежащие участки жидкости, окружающей зону схлопывания кавитационного пузырька.

Кавитационный процесс реализован таким образом, что все ударно-волновые явления происходят непосредственно в потоке жидкости, не затрагивая корпуса и роторов, чем обеспечивается отсутствие кавитационной эрозии и долговечность конструкции диспергатора.



В процессе прямых гидроударов высокой амплитуды (которым сопутствует кавитация) происходят структурные и молекулярные изменения сложных молекул и агломератов, изначально присутствующих в перекачивамой жидкости, разрушение органических и минеральных примесей. Обеспечивается интенсивное перемешивание и диспергирование многокомпонентных несмешиваемых жидкостей и твердых включений с образованием гомогенных и стойких во времени к расслоению тонкодисперсных эмульсий и суспензий.

В качестве иллюстрации описываемых эффектов кавитационного воздействия на исходную гетерогенную систему из взаимно нерастворимых и несмешиваемых жидкостей типа «мазут - вода» на рис. 4 приведены фотографии исследований под микроскопом капель проб образцов исходной водомазутной смеси и получаемой после ее обработки водомазутной эмульсии (ВМЭ).



На фотографии обработанного мазута размер водяных включений в мазуте не превышает 5 мкм. Вкрапления воды в общем объеме мазута имеют равномерное распределение. Размерность капель диспергированной в мазуте воды практически одинакова по всему объему топливохранилища. То есть, в результате волновой обработки исходной водомазутной смеси происходит ее преобразование в гомогенную тонкодисперсную ВМЭ. Причем, ввиду наличия в мазуте, как продукте переработки сырой нефти, достаточного количества природных поверхностно-активных веществ - эмульгаторов (их роль в нефти выполняют тяжелые асфальто-смолистые фракции), тонко диспергированная вода покрыта мазутной оболочкой, препятствующей прямому контакту и укрупнению за счет слияния соседних капель воды. Таким образом, получаются суперстойкие эмульсии, сохраняющие свою структуру и свойства длительное время после обработки (от нескольких месяцев до нескольких лет).

После такой обработки мазут (имеющий в исходном состоянии неоднородную «комковатую» структуру, характерную для мазутов длительного хранения, и плохие способности к перекачиванию, фильтрации, тонкому распыливанию форсунками и надежному горению) преобразуется в однородную тонкодиспергированную субстанцию, у которой указанные выше свойства соответствуют нормативным требованиям.

Технико-экономические преимущества использования ВМЭ

Волновая диспергация мазутов может быть осуществлена непосредственно на топливосжигающих объектах (производственных и отопительных котельных, ТЭС, технологических печах) с полным использованием штатного оборудования систем циркуляции и нагнетания мазута к горелочным устройствам (рис. 5).



Переход на использование ВМЭ взамен традиционных мазутов обеспечивает следующие преимущества.

1.  Существенно упрощается технология и снижаются энергозатраты на подготовку жидкого топлива к сжиганию в топках котлов и бойлеров. Это достигается тем, что из цикла топливо- подготовки исключаются операции отстаивания, дренирования и очистки загрязненной нефтепродуктами воды. Таким образом, не требуется расход пара и электроэнергии на длительный прогрев топлива в емкостях хранения, обеспечивающих отстаивание воды, присутствующей в мазуте после его приемки и парового разогрева перед сливом из цистерн (в процессе предсливных операций в мазут за счет конденсации пара разогрева попадает не менее 10% воды). Появляется возможность создания бессточных мазутных хозяйств, исключающих сбросы замазученных вод в окружающую среду.

2.  Хранение ВМЭ в мазутных емкостях может осуществляться при значительно более низких температурах по сравнению с регламентом длительного хранения мазутов. Это обеспечивает сохранение его качественных характеристик (меньше испаряется легких углеводородов, не ухудшаются текучесть и гомогенность топлива, его способность к воспламенению в топке, не происходит выпадение парафиновых фракций).

3.  Обеспечивается увеличение сроков длительного хранения мазута в качестве резервного топлива. В ходе реализации проекта волновой диспергации в котельной (г. Дмитров) в качестве топлива был успешно использован мазут из хранилища (г. Краснозна- менск, Сергиев-Посадский район Московской обл.), где он находился до этого около двадцати лет.

4.  Достигается высокая полнота сгорания топлива на режимах с малыми избытками подачи воздуха. Уменьшаются потери с теплом уходящих газов, химическим и физическим недожогом топлива.

5.  Обеспечивается снижение температур подогрева мазута перед подачей на сжигание (со 100-120 ОС до 65-70 ОС), а также снижение требований к параметрам распыливающего агента (пара или сжатого воздуха для паро-ме- ханических форсунок) вплоть до полного исключения использования сжатого воздуха (замена форсунок на ротационные). Это позволяет снизить расход вырабатываемого котлами тепла на обеспечение технологических нужд котельной.

6.  Максимальное снижение энергоемкости технологических печей и котлов достигается путем добавления в мазут обводненных стоков мазутохранилищ. В мазут может быть добавлено до 50% (объемных) таких стоков (в зависимости от конкретного соотношения в стоках воды и мазута). Добавление в мазут стоков и последующая диспергация позволяет возвратить в хозяйственный оборот весь содержащийся в стоках мазут, при этом достигается экономия кондиционного топлива. Попутно решается проблема утилизации стоков и предотвращаются штрафные санкции за загрязнение окружающей среды.

Экономический и экологический эффект от перехода теплоэнергетического оборудования к работе на ВМЭ в среднем составляет:

■  от 10-20% снижения расхода топлива для крупных энергетических объектов, до 8-10% - для котельных малой и средней мощности;

■  снижение на 20-40% выбросов оксидов азота и минимум на 15% - оксидов серы;

■  полностью исключаются сбросы загрязненных нефтепродуктами подтоварных вод в окружающую среду.


Результаты сжигания водотопливных эмульсий на котле малой мощности

В марте 2010 г. специалистами ООО «Обще- маш» (Сергиев-Посадский район Московской обл.) были проведены испытания по сжиганию в водогрейном котле малой мощности Riello 3300.45 (57 кВт) с горелкой ОМС 600-40/60 водотопливных эмульсий, приготовленных в реакторе БРАВО-ВСР9. В ходе испытаний проводилось сжигание мазута Ф5 с обводненностью 20%, а также других видов диспергированного водоэмульсионного топлива:

■  отработанное моторное масло с обводненностью 10%;

■  печное топливо с обводненностью 10%;

■  отработанное моторное масло с обводненностью 10% и с добавлением наноприсадки в количестве менее 0,5 г/л топлива.

Во всех указанных случаях выгорал весь объем топлива без срыва пламени и погасания горелки с пневматическим распылением. Засекалось время нагрева 300 л воды в баке и расход топлива. Сравнение результатов сжигания исходных и обводненных видов топлива показал, что эмульгированное топливо сгорает с тем же тепловым КПД, что и исходное, а выбросы оксидов азота становятся меньше на 25%.

От редакции: Проблемы получения лимитов на природный газ для отопления вновь возводимых и уже существующих объектов (например, киосков, торговых павильонов, гаражных комплексов, складов и т.п.) приводят к бесконтрольному использованию электроэнергии для этих нужд. В результате происходит разуплотнение годовых графиков потребления электрической мощности с недопустимо высокими пиками в самые холодные дни. Перевод таких потребителей на теплоаккуму- ляторы, потребляющие электроэнергию в ночное время по сниженному тарифу, позволит не только снизить пиковое потребление, но и превратить суточный график потребления электрической мощности практически в прямую линию. В статье, предлагаемой Вашему вниманию, рассмотрены некоторые конструкции электрических теплоаккумуляторов на основе материалов с фазовым переходом, а также на основе сорбентов.


С.В. Геллер, Приготовление водомазутных эмульсий посредством волновой диспергации

Источник: Журнал "Новости теплоснабжения" №04 (116), 2010 г. , www.ntsn.ru

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Тематические закладки пользователей:

Tеги: водомазутная эмульсия

Похожие статьи:

Программы Auditor