В настоящее время актуальны задачи энергосбережения и экологической безопасности при работе энергетических топливных установок.
Работы многих учёных, а также практический опыт на большом количестве объектов теплоэнергетики показал возможность повышения экономичности водогрейных котельных, работающих на жидком топливе: нефти, мазуте, печном топливе, а также возможность снижения количества вредных выбросов в окружающую среду.
Решение, позволяющее улучшить экономические и экологические характеристики старых котельных, а также котлов средней и большой мощности, заключается в специальной подготовке жидкого топлива к сжиганию путём создания водотопливной эмульсии с помощью вихревого теплогенератора ВТГ:
Тенденция ухудшения эксплуатационных свойств мазутов (увеличение вязкости, плотности, повышенное содержание воды и смолисто-асфальтеновых веществ), которая наблюдается в течение последних лет вследствие увеличения глубины переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах, а также появление на рынке различных видов (или типов) топочных мазутов одной марки (например, мазут марки М100 сейчас имеет около 7 типов), композитных жидких топлив, смесей топлив и нефтеотходов (СНО), как правило, приводит к дополнительным трудностям при подготовке и сжигании жидкого топлива в котельных установках. Например, обводнённость топочного мазута сверх установленных норм приводит к негативным последствиям, таким как срыв факела, увеличение температуры вспышки и т. п. Всё это происходит из-за того, что вода размещается в мазутной массе слоями и ухудшает характеристики топлива.
Кроме того, потребители мазута часто сталкиваются с недобросовестностью некоторых поставщиков, когда под маркой качественного топочного мазута получают топливо с ненормативными физико-химическими и эксплуатационными свойствами, а иногда и просто нефтеотходы, смешанные в неизвестной пропорции с топочным мазутом.
Существующие традиционные техноло¬гические схемы подготовки жидкого топлива не позволяют в полной мере обеспечить необходимые характеристики топлива перед сжиганием.
Компенсировать несовершенство эксплуатационных свойств топочного мазута и повысить эффективность использования жидкого топлива позволяет способ его сжигания в виде водотопливных эмульсий, получающий все большее распространение в теплоэнергетике. Такой способ позволяет не только интенсифицировать процесс горения мазута за счёт так называемого вторичного распыления (микровзрыва) капель эмульсии в топках и тем самым при определенных условиях повысить экономичность сжигания, но и снизить выбросы вредных веществ (сажи, оксидов азота, углерода, серы, канцерогенных углеводородов).
В водотопливной эмульсии, приготовленной с помощью вихревых теплогенераторов ВТГ, вода в массе мазута распределяется равномерно, на молекулярном уровне, кроме того, в мазуте разрываются парафиновые цепочки, структура мазута становится равномерной и однородной. Эмульсия не расслаивается при хранении (при сохранении температуры эмульсии не выше +90 градусов), после заморозки и оттаивания полностью сохраняет свои свойства.
Таким образом, технология подготовки и сжигания мазута в виде топливных эмульсий, полученных в ВТГ, обеспечивает комплексный подход к улучшению экологических и экономических показателей при использовании мазутного топлива, позволяя решать многие эксплуатационные проблемы мазутных хозяйств:
На рис. 1 показано изменение характеристик мазута, происходящее при диспергировании топлива в типовом мазутном хозяйстве котельных.
Характер изменения влажности и дисперсности мазутного топлива после диспергирования с помощью ВТГ свидетельствует о значительном уменьшении пределов их колебаний, а также о многократном снижении размеров капель воды в топливе. Эти данные хорошо иллюстрируются микрофотографиями структуры мазута до и после диспергирования (рис. 2).
Безусловно, диспергирование мазута стабилизирует влажностно-дисперсные характеристики, улучшает структуру и однородность исходного топлива, позволяя улучшить надёжность работы котельных, особенно на обводнённых мазутах.
Влажностно-дисперсные характеристики топливных эмульсий являются главным параметром, определяющим возможные пределы повышения экономичности и снижения вредных выбросов с продуктами сгорания конкретных котельных установок.
Ниже приведены результаты испытаний в различ¬ных режимах при сжигании водотопливных эмульсий различной влажности с оптимизацией теплотехнических параметров. Оперативный контроль влажности мазута и получаемых водомазутных эмульсий осуществлялся с помощью анализатора АВМД в потоке на линии после диспергатора.
Таблица 1. Результаты испытаний при сжигании ВМЭ оптимального состава в котельной (котёл ДКВР-10/14)
Анализ данных, приведённых в таблице 1, показывает реальный эффект повы¬шения экономичности конкретных котлов (максимальный прирост КПД до 5,3%) и снижения вредных выбросов при переходе на сжигание ВМЭ с оптимальными влажностно-дисперсными характеристиками и при оптимизации режимов горения.
В режиме сжигания диспергированного мазута с исходной влажностью (без добавления воды) также происходит небольшой прирост КПД котла и некоторое снижение выбросов с продуктами сгорания.
Во всех режимах наблюдалось устойчивое сжигание эмульсии с отчётливо выраженным снижением дымности уходящих газов и увеличением содержания С02. Это дополнительно свидетельствует об интенсификации выгорания горючих компонен¬тов водотопливной эмульсии. Частицы воды вскипают значительно быстрее молекул мазута, разбрасывая расположенные рядом с ними частицы мазута. Отделённые друг от друга, частицы мазута начинают сгорать одновременно со всех сторон, повышая общую температуру горения факела.
Как показали проведённые исследования, водотопливная эмульсия с содержанием воды 18-24% за счёт более полного сжигания топлива не снижает эффективность работы котла. Другим преимуществом такой эмульсии перед чистым мазутом является тот факт, что для её приготовления не обязательно использовать чистую воду, – можно применять сточные воды, загрязнённые нефтепродуктами, а также некоторыми другими веществами, полностью сгорающими в топках котлов.
Подведём итог. При изготовлении водотопливных эмульсий с помощью вихревых теплогенераторов ВТГ можно получить:
Таким образом, с помощью ВТГ можно получить водотопливные эмульсии с оптимальными влажностно-дисперсными характеристиками, при сжигании которых обеспечивается реальный эффект повышения экономичности котельных установок и снижения вредных выбросов с продуктами сгорания.
|
|
