Сжигание низкосортных мазутов и нефтесодержащих отходов в отопительно-производственных котельных
Основными источниками теплоты для большинства потребителей различных ведомств Российской Федерации являются котельные средней и большой мощности. Как правило, такие котельные оснащены паровыми котлами и используют в качестве основного топлива природный газ или мазут. При этом в случае использования природного газа резервным топливом остается мазут. Его потребление начинается только в период отключения по каким-либо причинам подачи природного газа. Последнее случается редко и приводит к тому, что обновление мазутного резерва растягивается на длительное время.
При длительном хранении мазута постепенно ухудшаются его свойства, происходит полимеризация углеводородных компонентов, расслоение по плотностям отдельных фракционных групп, что приводит к образованию высоковязкого слоя и «мертвого остатка» в придонной части резервуаров и создает серьезные эксплуатационные проблемы.
Кроме того, внедрение новых технологий более глубокой переработки нефти с целью увеличения доли дефицитных дистиллятных фракций (бензин, керосин, легроин и т. д.) приводит к тому, что на котельные поступают топочные мазуты с повышенной долей тяжелых нефтяных фракций и увеличенным содержанием асфальтосмолистых веществ и парафинов.
Увеличение доли низкосортных мазутов и проблемы, связанные с обновлением мазутного резерва, вызывают серьезные трудности у эксплуатационного персонала котельных в случае сжигания таких мазутов в котлах. Последнее обусловлено рядом негативных причин:
- избыточным обводнением мазута вследствие попадания пара (конденсата) через неплотности в днищевых подогревателях емкостей хранения мазута при сливно-наливных операциях и т. д.;
- неоднородностью структуры мазута вследствие расслоения его по плотностям в резервуарах хранения с образованием стойких структурных систем и агломератов;
- отсутствием возможности плавного управления вязкостью переменного по качеству мазута в узком диапазоне (2,5 + 1 0УВ для горелок ГМП) на применяемых штатных выносных подогревателях (ПМ) из-за несовершенства их конструкции;
- нестабильным расходом и давлением на горелочных устройствах из-за переменных физико-химических характеристик подаваемого мазута.
В Санкт-Петербургском военном инженерно-техническом университете (ВИТУ) разработана уникальная технология подготовки низкосортных мазутов и нефтесодержащих отходов к сжиганию в отопительно-производственных котельных. Данная технология защищена патентами РФ и включает в себя следующие технологические процессы:
- многоступенчатую непрерывную многократную обработку мазута, связанную с нагревом, фильтрацией и диспергацией;
- соблюдение режима «холодного» хранения мазута с температурой, близкой к температуре застывания, за счет выделения локальной прогретой зоны в объеме резервуара путем циркуляции подогретого мазута;
- циркуляционный подогрев мазута с повышенными скоростями в выносных подогревателях-гомогенизаторах и фильтрах-подогревателях.
Одним из примеров успешного использования разработанной технологии явилось сжигание резервного мазута на центральной котельной в Ивангороде (Ленинградская обл.) [1]. В 2001 г., ввиду прекращения подачи природного газа на котельную, была осуществлена попытка перейти на мазут, которая не увенчалась успехом. Прежде всего это было связано с качеством мазута. Анализ его проб показал повышенное влагосодержание (от 25% до 45%) и условную вязкость при 80 0С (0УВ) >70. Причиной явилось длительное хранение мазута.
После переоборудования мазутного хозяйства по предлагаемой технологии удалось успешно сжечь все запасы резервного мазута. При этом по результатам испытаний было установлено следующее:
- вся система работоспособна, функционирует надежно, устойчиво и обеспечивает стабильность качества подаваемого на горение подготовленного мазута;
- при сжигании в котлах подготовленной топливной смеси (эмульсии с влагосодержанием до 45%) наблюдалось устойчивое горение без пульсаций и срывов, с повышением светимости факела. На всем протяжении работы котлов наблюдалось снижение видимости дыма на срезе трубы до уровня работы котельной на газовом топливе;
- резко уменьшился расход пара для паровой обдувки поверхностей нагрева котлов (не менее, чем в 2,5 раза) и заметно уменьшился расход пара на обслуживание мазутного хозяйства;
- снизились затраты на техническое обслуживание мазутного хозяйства;
- обеспечивался гарантированный розжиг котлов в случаях аварийных остановок.
Еще одним примечательным примером использования предлагаемой технологии для сжигания не только низкосортного мазута, но и утилизации нефтесодержащих отходов явилось внедрение системы топливоподготовки с блоком утилизации нефтесодержащих сред предприятия на котельной «Адмиралтейские верфи» [2].
В реальных условиях промышленного предприятия, каким является ФГУП «Адмиралтейские верфи», сбор нефтепродуктов в определенные группы не осуществляется из-за нецелесообразности, что приводит к образованию смеси нефтяных отходов (СНО) смешанного состава с переменными физико-химическими характеристиками. Нефтесодержащие среды собираются в существующие в цехах емкости V=2-15 куб. м или в бочки объемом 200 л. На одной из действующих котельных с паровыми котлами ДКВР10/13 были проведены испытания, целью которых явилось:
- определение оптимального соотношения компонентов в сжигаемых топливных смесях и водотопливной эмульсии по условиям обеспечения надежности, взрывопожаробезопасности, тепловой эффективности и эксплуатационным свойствам топливной смеси;
- оценка эколого-экономической эффективности работы системы, определение оптимальных режимов ее функционирования для решения задач по подготовке обычного мазута М100, мазута с 0УВ=12,0 — 14,0, топливной смеси (мазут и СНО) с целью утилизации нефтесодержащих сред;
- качественная и количественная оценка уходящих из котла газов при сжигании топливных смесей с различным соотношением исходных компонентов;
- проверка работоспособности системы топливоподготовки по прямому назначению в реальных условиях эксплуатации при использовании топочного мазута М100 переменного качества (повышенное содержание воды, смол, асфальтенов, высоковязких углеводородных групп и т. п.).
Испытания проводились в диапазоне нагрузок котлов от 20% до 104%.
В процессе сжигания топливных смесей в котлах установлено следующее:
- при розжиге и работе котлов во всем диапазоне нагрузок проскоков, отрывов пламени и его срывов не происходило. Котлы на обработанной топливной смеси работали устойчиво. Щитовые приборы зафиксировали небольшое увеличение паропроизводительности при постоянном расходе мазута. Температура уходящих газов снизилась на 10–15 0С;
- работа котлов при сжигании в них топливных смесей сопровождалась повышением светимости факела, изменением его размеров (уменьшение длины и увеличение ширины), отсутствием дыма на срезе трубы. Коэффициент избытка воздуха значительно снизился и находился в диапазоне 1,05–1,07 вместо 1,23 при штатной работе котла;
- концентрация экологически вредных компонентов в уходящих газах снизилась в среднем на 25–30% по сравнению с сжиганием штатного топлива стандартного влагосодержания;
- количество утилизируемых жидких нефтяных отходов с влагосодержанием топливной смеси 7–15% составило для котла ДКВР 10/13 — 150–300 кг/ч.
В 2003 г. предлагаемая система топливоподготовки мазута была установлена на котельной одной из войсковых частей в г. Кронштадте. Причиной явилось крайне неудовлетворительное состояние и изношенность мазутного хозяйства котельной. Были установлены блоки подогревателей-гомогенизаторов (ПМГ) и самоочищающихся фильтров-подогревателей (ФМСП) системы топливоподготовки мазутного хозяйства.
В настоящее время у обслуживающего персонала котельной значительно уменьшилось количество проблем с подготовкой мазута к сжиганию и с его качеством. Доказательством является перевод котельной от сжигания мазута марки Ф5 на мазут М100 без снижения технико-экономических показателей котлов.
В 2004 г. по просьбе руководства предприятия тепловых сетей г. Сочи на котельной в г. Адлере была установлена система топливоподготовки мазута ухудшенного состава к сжиганию. Это было вызвано тем, что на котельных и предприятиях автотранспорта г. Сочи скопилось порядка 250 т мазута в виде «мертвого остатка» и нефтесодержащих отходов. Отсутствие в курортном районе полигонов по утилизации их отходов предопределило целесообразность их сжигания в топках котлов после соответствующей подготовки.
Практический опыт применения предлагаемой системы топливоподготовки, накопленный на указанных выше и ряде других предприятиях, 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 СНО.
Кроме того, повседневное использование системы топливоподготовки позволяет, наряду с сохранением технико-экономических показателей работы котельной, получить экономический эффект (экономия топлива 15–20%) и решить целый комплекс экологоэнергосберегающих проблем.
Литература
1. А. Д. Пентюшенко, В. К. Тучков. «Опыт внедрения экологоэнергосберегающих технологий на котельной Ивангорода».// Энергонадзоринформ, № 1, 2004 г., с. 36–37.
2. А. С. Бузаков, Г. И. Леонова, В. К. Тучков. «К вопросам повышения экологической безопасности предприятий машиностроительного комплекса». //Энергонадзоринформ, № 2, 2003 г., с. 37–40.
| Автор: Ю. В. Юферев Дата: 25.10.2004 Журнал Стройпрофиль 7-04 Рубрика: оборудование Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |