Корзина
2 отзыва
+7 (812) 331-99-40
Особенности работы с обводнённым мазутом
Контакты
ООО «МаксОйл»
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или индивидуального предпринимателя.
+78123319940тел/факс
+79052010550
+79110881220
+79516898859Круглосуточно
Максим Гущин
РоссияСанкт-Петербургпр. Полюстровский, 59
366761804
piterskiy_brodyaga

Особенности работы с обводнённым мазутом

Особенности работы с обводнённым мазутом

Особенности эксплуатации существующего мазутного хозяйства котельных и данные по сжиганию обводнённых мазутов

Реально использовать установку гомогенизации, например Курлюкс Н.П. и Сысоев В.В.. Стабильность эмульсии с присадкой более года. Горение стабильное. Снижение расхода мазута 5-7%. Иные показатели аутентичны.

Основными источниками тепловой энергии для большинства потребителей различных ведомств Российской Федерации являются котельные средней мощности, которые оснащены паровыми и водогрейными котлами отечественного производства типа ДКВР, ДЕ.


На газифицированных котельных с установленной мощностью свыше 20 МВт в качестве резервного топлива используется мазут марки М100. На таких котельных, а также котельных, использующих мазут как основное топливо, наиболее широкое применение получила насосно-циркуляционная система подачи мазута с технологическим оборудованием, которое обеспечивает традиционные технологические процессы топливоподготовки: хранение, фильтрацию, перекачку, подачу на сжигание, двухступенчатый разогрев топлива и слив горячего топлива от форсунок (рециркуляцию).


Первая ступень разогрева предусматривает поддержание заданной температуры до 60-70 ОС в топливных резервуарах за счет внутри-резервуарных змеевиковых или секционных паровых подогревателей с целью возмещения тепловых потерь, отстаивания (в резервных резервуарах не менее 100 ч) и выделения воды из топлива, обеспечения самотечного движения по линии всасывания топливных насосов, предварительную фильтрацию мазута на фильтрах грубой очистки.
Вторая ступень обеспечивает разогрев в выносных мазутоподогревателях с окончательной фильтрацией мазута на фильтрах тонкой очистки для качественного распыливания мазута форсунками и циркуляционный подогрев мазута в расходных резервуарах, одновременно обеспечивая возмещение тепловых потерь и перемешивание мазута для повышения однородности топлива.
До 2020 г. в энергетической стратегии России предусматривается рост добычи нефти с увеличением глубины ее переработки. Внедрение на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) новых технологий более глубокой переработки нефти (до 75% в 2010 г. и до 80-85% к 2020 г.) приводит к тому, что уже в настоящее время наметилась устойчивая тенденция поставок высоковязкого мазута с плотностью соизмеримой с плотностью воды с повышенной долей тяжелых высококипящих фракций, увеличенным содержанием асфальтосмолистых веществ и парафинов.


В соответствии с ГОСТ 10585-99 НПЗ поставляют мазут с влажностью до 1%. Однако, после слива из железнодорожных цистерн его влажность в отдельных случаях достигает 15-20%. Применяемые мероприятия по удалению воды отстаиванием из резервуаров хранения не достигают цели, поскольку плотность тяжелого мазута практически не отличается от плотности воды даже при повышенных температурах нагрева до 90 ОС. С другой стороны, для реализации процессов перекачки высоковязких мазутов требуется увеличение температуры хранения мазута до 70-80 ОС для его самотечного движения по всасывающим трубопроводам к насосам, что приводит к снижению стабилизации мазута поверхностно-активными веществами и к расслоению по плотностям отдельных фракционных групп с образованием агломератов, выпадающих в осадок. При содержании корбоидов в мазуте более 1 % нестабильность их резко возрастает, а повышение температуры хранения только способствует увеличению скорости осаждения грубодисперсной части асфальтеносмолистых веществ с ускоренным образованием высоковязкого слоя в придонной части резервуаров. При этом подавляющая часть сернистых соединений (70-90%) концентрируется в высоковязком слое. Повышенное содержание серы в придонной части резервуара способствует развитию коррозии металла трубной системы днищевых паровых подогревателей, которая приводит к образованию свищей и, как следствие, к неконтролируемому обводнению мазута. Вода в емкостях хранения частично отстаивается, распределяясь в объеме в виде линз, прослоек или грубой эмульсии и располагается выше «мертвого остатка», дренажных и приемных патрубков всасывающих линий.


К конструктивным недостаткам проектных внутрирезервуарных устройств следует отнести расположение змеевиковых подогревателей на высоте 500-600 мм, что не обеспечивает подогрев придонного слоя, при этом забор мазута осуществляется также с высоты 500-600 мм с потерей полезного объема резервуара и значительного объема топлива с его переводом в «мертвый» остаток. Температура придонного слоя («мертвого» остатка) составляет 15-25 ОС, а температура вышерасположенного слоя в районе подогревателей имеет 70-100 ОС. При этих условиях наблюдается как подтекание высоковязких крупных агломератов придонного слоя по поверхностям днищевых подогревателей к линии всасывания насосов, так и проскок «неорганизованной» воды, что снижает эффективность подогрева мазута днищевыми подогревателями и требует дополнительных затрат тепла на собственные нужды.
При эксплуатации выносных мазутоподогревателей происходит вторичное окисление низкокипящих углеводородов на теплообменных поверхностях нагрева, которые в значительной степени снижают их тепловую эффективность, что также приводит к дополнительным затратам тепла на собственные нужды, которые достигают до 10% от суммарной выработанной котлами тепловой энергии.
При идентичности эксплуатационных проблем и технологических мероприятий, заложенных в организацию работ мазутных хозяйств газифицированных котельных и котельных, использующих мазут как основное топливо, их работа все же существенно отличается друг от друга.


Особенностью работы мазутных хозяйств на газифицированных котельных является неопределенность потребления мазута, который необходим только в период ограничения подачи природного газа. Последнее случается достаточно редко и приводит к тому, что обновление мазутного резерва растягивается на длительное время. В связи с этим к организации работы мазутных хозяйств относятся, как к второстепенному производственному участку по остаточному принципу

.
При длительном хранении и периодическом подогреве мазута качество его изменяется, постепенно ухудшаются его свойства, происходит полимеризация углеводородных и окисление неуглеродных компонентов, расслоение по плотностям отдельных фракционных групп с образованием высоковязкого слоя в нижней части резервуаров хранения, несмотря на циркуляционный подогрев.
Нарушение организации работы мазутных хозяйств на ряде газифицированных котельных зачастую приводило к тому, что при аварийном отключении природного газа наличие резервного топлива не являлось достаточным условием работы котельных в форс-мажорных обстоятельствах. Важно отметить, что снижение давления природного газа или его отключение происходит, как правило, в период общего увеличения его потребления на котельных в пиковые нагрузки и последствия для потребителей тепла в наиболее холодные периоды равносильны стихийному бедствию.
При работе котельных, использующих мазут как основное топливо, потребление мазута осуществляется часто «с колес» и котельная работает во многих случаях с острым дефицитом мазута и времени для должной подготовки топлива, но к организации работы мазутных хозяйств относятся, как к важному участку работы котельной с решающей ролью человеческого фактора.

 

Влияние некондиционного топлива на работу котлов

 

Неоднородность состава топлива, переменная вязкость и плотность среды являются основными причинами нестабильной работы котлов, приводящие к повышенному химическому недожогу из-за ухудшения качества распыла мазута, с одновременным образованием сажи и коксовых частиц. В свою очередь, это способствует интенсивному образованию плотных отложений на теплообменных поверхностях нагрева котла, что приводит к развитию интенсивной коррозии металла.

 

К основным факторам образования зольных отложений на действующем оборудовании следует отнести физико-химические свойства используемого мазута, технологию подготовки топлива к сжиганию и организацию процесса его горения непосредственно в топке котла. В результате загрязнения теплообменных поверхностей нагрева резко уменьшается их тепловосприятие, возрастает температура уходящих газов, увеличивается аэродинамическое сопротивление газового тракта котла и понижается его КПД.


Применение некондиционного мазута с измененными физико-химическими свойствами, которые не соответствуют ГОСТ 10585-75, приводит к ряду негативных причин:

  • неконтролируемое обводнение мазута и замазучивание конденсата вследствие попадания пара (конденсата) и мазута через неплотности в днищевых и выносных подогревателях;
  • неоднородность состава мазута приводит к нарушению гидродинамических и тепловых процессов топливоподготовки и котла в целом;
  • увеличение расхода тепла на мазутное хозяйство с 3,5-4,0% до 10% от общей тепловой нагрузки (при норме 1-2%), а следовательно увеличение расхода тепла на собственные нужды и снижение КПД котла до 60%;
  • снижение надежности и ресурса работы котельного оборудования и оборудования мазутного хозяйства.

В существующих экономических условиях, когда большинство предприятий находятся на грани выживания, в т.ч. из-за резкого повышения цен на топливо, эксплуатирующим организациям необходимы реальные технические решения, способные снизить, либо устранить негативные последствия перехода на использование низкокачественного мазутного топлива. Вместе с тем от обслуживающего персонала требуется наряду с сохранением тепловых и экономических показателей работы котельной установки выполнение возросших требований по охране окружающей среды.

 

 

Трехконтурная технология подготовки низкосортных мазутов

 

В Санкт-Петербургском военном инженерно-техническом университете (ВИТУ) разработана технология подготовки низкосортных мазутов переменного качества и нефтесодержащих отходов к сжиганию в отопительно-производственных котельных, с условным названием «Система топливоподготовки трехконтурная» (СТТ). Эта система обеспечивает комплексное решение как эксплуатационных проблем, так и вопросов, связанных с современными требованиями по экономическим и экологическим показателям работы котельной в части использования мазута.

 

Разработанная авторами технология защищена более чем 30 патентами РФ по мазутной тематике и является результатом многолетних теоретических и экспериментальных исследований, и проверена в реальных условиях длительной эксплуатации на теплоэнергетических комплексах военного и гражданского назначения, внедрена на ряде котельных РФ и стран СНГ, и включает следующие новые технологические процессы:

  • многоступенчатую и непрерывную многократную обработку, нагрев, фильтрацию низкосортного, обводненного, высоковязкого мазута для получения однородной гомогенной водо-топливной смеси (эмульсии);
  • «холодное» хранение мазута с температурой близкой к температуре застывания с выделением локальной прогретой зоны и аккумулятора тепла в объеме резервуара до уровня самотечного движения мазута по линии всасывания насосов за счет циркуляционного подогрева мазута и работы устройств в объеме резервуаров на всасывающей линии;
  • циркуляционный подогрев мазута с повышенными скоростями в выносных подогревателях-гомогенизаторах и фильтрах-подогревателях с возможностью плавного управления температурой мазута в широком диапазоне (от 115 до 160 ОС и выше) с удержанием нормируемой вязкости в узком диапазоне;
  • многократную фильтрацию на фильтрах-подогревателях с зазором фильтрующего элемента 0,25 мм.

 

 

В состав системы топливоподготовки входит следующее оборудование и устройства:

  • фильтры-подогреватели мазута самоочищающиеся (ФМПС);
  • подогреватели мазута гомогенизаторы (ПМГ);
  • гомогенизаторы центробежные пульсирующие (ГЦП);
  • устройства всасывающей линии (УВЛ);
  • диспергирующие струйно-кавитационные устройства (ДСКУ);
  • топливные насосы, КИП, запорно-регулирующая арматура.

 


Разработанные фильтры-подогреватели мазута самоочищающиеся являются фильтрами тонкой очистки и спроектированы с учетом решения вышеперечисленных проблем. При их работе исключено разрушение фильтрующего элемента, а момент его засорения фиксируется манометрами. Очистка от уловленных механических примесей производится за счет увеличения объема транзитного потока мазута без остановки и вскрытия фильтра, не прерывая его эксплуатацию.


Подогреватели мазута гомогенизаторы (ПМГ) во многом лишены недостатков традиционных подогревателей мазута с турбулентными вставками (ПМТ). В подогревателе ПМГ движение мазута осуществляется внутри спирального оребрения с переменным шагом со скоростью 1,5-2 м/c, благодаря чему эффективность использования тепла пара увеличивается в два раза по сравнению с существующими типами подогревателей. При этом исключается образование плотных отложений из-за вторичного окисления низкокипящих углеводородов на поверхностях нагрева. В подогревателе все элементы закреплены сваркой, что обеспечивает высокую герметичность и исключает загрязнение конденсата мазутом. Для включения в работу подогревателей ПМГ необходимо 15 мин. на их постепенный прогрев. При малых расходах мазута через подогреватели отключается их часть, и в результате этого поддерживается в оставшихся в работе подогревателях необходимая скорость движения мазута. На подогреватели ФМПС и ПМГ при их эксплуатации не распространяются требования Ростехнадзора.

 

Разработанные мероприятия по снижению тепловых потерь топливных резервуаров решают комплексную проблему и по стабилизации мазута, препятствуя расслоению по плотностям отдельных фракционных групп. Комплекс этих мероприятий обеспечивается за счет:

  • хранения мазута со средней температурой близкой к температуре его застывания (до +45 ОС) с выделением локального прогретого объема (аккумулятора тепла);
  • «холодного» хранения мазута неограниченное время со средней температурой +10 ОС в резервных емкостях.

Перед потреблением мазута первоначально осуществляется подогрев в придонной и прилегающей к всасывающему патрубку зоне горячим мазутом, подаваемым из рабочей емкости по проектной схеме рециркуляции (при отсутствии таковой допускается использовать для этой цели пар) за счет работы устройств всасывающей линии.

 


В системе СТТ непосредственно перед всеми технологическими процессами предусмотрена обязательная гомогенизация топлива. Применение гидродинамических устройств в топливной системе обусловливается необходимостью получения водо-топливной эмульсии (ВТЭ), повышения качественных характеристик и дисперсности, преобразования углеводородных молекул остаточных фракций мазута в более активные радикалы, ускоряющих в топках котлов процесс сгорания, в фильтрах процесс фильтрации, в подогревателях процесс нагрева и в насосах процесс перекачивания. Последовательная гидродинамическая обработка топлива в смесительных устройствах на всех этапах и сокращение времени между обработками и его сжиганием в энергетических установках не позволяет активным углеводородным радикалам из-за недостатка времени на осуществление обратных химических реакций возвратиться в исходное состояние, что и является одним из факторов повышения эффективности использования топлива и повышения надежности работы основного оборудования.


Результаты исследования процессов образования саже- и коксоотложений при реализации технологических процессов топливоподготовки, полученные авторами на целом ряде объектов, показали, что использование предварительно обработанного мазутного топлива для сжигания в котлах выявило значительное снижение интенсивности образования отложений на теплообменных поверхностях нагрева. При использовании качественной ВТЭ происходит более полное выгорание органической части топлива с сокращением времени выгорания, в т.ч. и тяжелых его фракций, включающих асфальтено-смолистые соединения. В продуктах сгорания ВТЭ (влажность 3-15%) сажистые частицы имеют значительно меньшие размеры (не более 20 мкм). Зольные отложения от сжигания ВТЭ содержат в 20 и более раз меньше сажистых частиц, кроме того, они - рыхлые, сыпучие, слабо сцепленные с теплообменными поверхностями труб и легко удаляются самообдувом.


Исследования зольных отложений показали, что в них практически не содержится продуктов пиролиза, а анализ продуктов сгорания ВТЭ свидетельствует об изменении в них состава углеводородов, в котором количество высокомолекулярных соединений углеводородов (фракции С12-С21) значительно снижается, а тяжелые углеводороды (фракции С20-С21) не обнаружены.


Практический опыт применения предлагаемой «Системы топливоподготовки трехконтурной», накопленный на указанных выше и ряде других предприятий, позволяет не только значительно повысить эффективность подготовки низкосортных мазутов к сжиганию в котлах, но и наряду с этим дает возможность получения теплоты за счет сжигания в котлах более дешевого жидкого топлива с одновременной утилизацией нефтесодержащих отходов.
В целом можно отметить, что система СТТ - работоспособна, функционирует надежно и устойчиво.


Повышение надежности, маневренности обусловлено:

  • однородностью структуры и стабильностью топливных смесей, подаваемых на сжигание в котлы;
  • возможностью работы котлов в широком диапазоне влажности мазута до 65%;
  • возможностью управления вязкостью и температурой топливной смеси на выносных подогревателях в широком диапазоне до 150 ОС со снижением более чем в два раза расхода греющего пара на все мазутное хозяйство;
  • возможностью управления давлением в широком диапазоне до 20 кгс/см2;
  • гарантированным розжигом котлов после их останова;
  • увеличением времени работы форсунки (чистка форсунки до одного раза в смену);
  • работа котлов при сжигании в них обработанного мазута (эмульсии) сопровождается качественным улучшением структуры факела, повышением его светимости, изменением его размеров (уменьшение длины и увеличение ширины), отсутствием дыма на срезе трубы.

 


Сжигание обработанного топочного мазута (эмульсии), получаемого в системе СТТ, повышает экономическую эффективность за счет:

  • расширения диапазона используемого мазута с ухудшенными физико-химическими показателями (с плотностью до 1,1 г/см3, с влагосодержанием до 20%, с вязкостью условной (при100 ОС) до70 ОВУ);
  • снижения затрат на техническое обслуживание мазутного хозяйства и котельной в целом;
  • снижения доли ручного труда при обслуживании мазутного хозяйства.

 


Внедрение технологии СТТ повышает также экологическую эффективность котельной за счет:

  • уменьшения вредных выбросов на 20-30%;
  • резкого сокращения сбросов нефтесодержащих вод от мазутного хозяйства;
  • полного сжигания топлива и уменьшения практически до нуля содержания СО;
  • уменьшения средств, расходуемых на предотвращение загрязнений окружающей природной среды и устранение аварийных ситуаций на котельном оборудовании при использовании некондиционного топлива.

 

 

vkontakte facebook twitter

© 2010 ООО «Индустриальные Технологии Меридиан»

Предыдущие статьи