Стартовая >> Архив >> Генерация >> Возобновляемые источники энергии

Водомазутные эмульсии - Возобновляемые источники энергии

Оглавление
Возобновляемые источники энергии
Солнечная энергия
Использование пассивной солнечной энергии
Активное использование солнечной энергии
Солнечное электричество
Солнечный дом
Солнечное электричество в сельском хозяйстве
Солнечный пруд
Производство солнечных установок
Геотермальная энергия
Энергия ветра
Гидроэнергия
Энергия океанов
Энергия тепловых перепадов океанов
Биомасса
Анаэробное разложение биомассы
Газовые гидраты
Биотопливо
Водород
Водомазутные эмульсии
Сжатый и сжиженный природный газ
Топливо из угля
Заключение

Мазут является одним из самых распространенных видов топлива для котельных агрегатов, причем в обозримом будущем существенного замещения его природным газом не предполагается.
Работающие на мазуте котельные находятся в различных регионах России, в том числе и таких, где к технике предъявляются особые природоохранные требования (Черноморское побережье Кавказа, район Минеральных Вод и т. п.). В то же время мазут с точки зрения загрязнения окружающей природной среды является весьма неблагоприятным видом топлива, так как при его сжигании имеет место интенсивная эмиссия оксидов азота, оксида углерода, сажи, бенз(а)пирена и других вредных компонентов. Использование мазута почти всегда сопровождается образованием большого количества замазученных вод, которые загрязняют почву и водоемы.
Сейчас наблюдается тенденция к ухудшению свойств жидкого топлива, поставляемого для котельных, что вызвано низким качеством сырой нефти о связи с изменением мест ей добычи, а также рядом других причин. Физико- химические показатели потребляемого на местах котельного топлива соответствуют низшим пределам, установленным ГОСТами, а отдельные, например содержание воды, в несколько раз превышают установленные нормы.
Технологические процессы топливоподготовки в котельных не рассчитаны на обработку топлива ухудшенного качества. Высоковязкие нефтяные остатки, имеющие большую, чем у воды, плотность и вязкость, оседают в нижней части мазутохранилища, образуя нефтяной слой высотой 0,3-0,4 м от днища резервуара. Вода, попадающая в мазут при его транспортировке, хранении и подготовке к сжиганию (общее содержание воды иногда достигает 10-15 %), коагулирует и располагается в виде водяных прослоек и линз, которые представляют серьезную опасность, так как подача их в топку приводит к пульсациям и даже срыву процесса горения.
Эффективно сжигать мазут, особенно его низкокачественные сорта, отличающиеся повышенным содержанием серы, высокой вязкостью и повышенной температурой застывания - задача весьма сложная даже при отличном техническом состоянии оборудования котельной. В действительности большинство котельных имеют крайне несовершенные технологические методы слива, приема, хранения и подготовки мазута к сжиганию, изношенное, а зачастую и неисправное оборудование.
В результате получают низкий КПД котельных установок, существенный перерасход топлива, особенно ощутимый при современных ценах на мазут, повышенную концентрацию токсичных веществ в продуктах сгорания, загрязнение поверхностей нагрева котла.
Одним из наиболее перспективных направлений по повышению эффективности использования топочного мазута и снижению загрязнения окружающей природной среды является его сжигание в виде водомазутной эмульсии (ВМЭ). Это дает возможность эффективно сжигать обводненный мазут и одновременно утилизировать большое количество сточных вод, содержащих различные нефтепродукты. Вода, как неотъемлемый компонент ВМЭ  является своеобразным катализатором, существенно улучшающим и интенсифицирующим процесс горения.
Важные отличительные особенности процесса горения ВМЭ (увеличенная удельная поверхность капель топлива при его распылении, явление "микровзрыва" при нагреве капель в высокотемпературной среде, сдерживание процессов пиролиза и коксования мазута на начальных стадиях горения и др.), позволяют организовывать сжигание ВМЭ с очень высокой полнотой сгорания, без сажеобразования и без химической неполноты сгорания топлива.
При переходе котельной на использование ВМЭ происходит процесс самоочистки поверхностей нагрева котельных aгрегатов, что в совокупности с более высокой полнотой сгорания топлива позволяет снизить расход мазута на 4-6 % и намного уменьшить эксплуатационные расходы на очистку поверхностей нагрева.
В настоящее время разработаны несколько примерно равноценных способов приготовления стойкой мелкодисперсной эмульсии, характерной особенностью которых является разделение процесса на несколько этапов.
На первом этапе вода, присутствующая В мазуте, дробится и более или менее равномерно распределяется по всему объему мазутохранилища. Для этого могут быть использованы перекачивающие или же рециркуляционные мазутные насосы, а для приготовления ВМЭ заданной влажности возможна подача замазученной воды во всасывающий патрубок насоса.
Для более тонкого диспергирования воды на втором этапе используются гидродинамические кавитационные аппараты или ультразвуковые диспергаторы. Оптимальные результаты получаются при двух- и трехкратной обработке мазута в диспергаторе, при этом размер капель воды может находиться в пределах от 5 до 15 мкм, а срок хранения эмульсии без ухудшения её свойств может доходить до трех месяцев.
В РГУПСе в течение ряда лет проводились работы по применению различных водотопливных эмульсий в двигателях внутреннего сгорания и котельных установках. Практическим результатом этих работ стал перевод ТЭЦ Знаменского сахарного завода на сжигание ВМЭ.
Основная проблема сжигания мазута в котлах ТЭЦ была связана с сильной обводненностью. При хранении мазута имело место его расслаивание с образованием водяных линз. Попадание воды в форсунки резко ухудшало процесс горения, в результате чего становилось невозможным поддерживать заданную нагрузку котельных агрегатов. Откачка замазученной воды из резервуаров приводила к сильному загрязнению почвы, так как на ТЭЦ отсутствовали очистные сооружения.
Проведенная реконструкция мазутного хозяйства не потребовала ни коренной переделки технологической схемы подготовки мазута к сжиганию, ни применения сложной и дорогостоящей технологии приготовления ВМЭ.

Перечень вновь устанавливаемого оборудования включал два циркуляционных шестеренчатых насоса и четыре вертикальных коллектора со специальными насадками в каждой из емкостей хранения мазута.
Циркуляционный насос забирает обводненный мазут или замазученную воду из нижней части емкости и через вертикальный коллектор равномерно распределяет их по всему объему емкости.
Мазут, подаваемый к котлам, проходит через два шестеренчатых насоса, в результате чего вода диспергируется до размеров 10-70 мкм. В процессе эксплуатации было установлено, что снизился не только расход топлива, но и уменьшилось количество сажевых отложений на "хвостовых" поверхностях и дымность продуктов сгорания. Полностью была исключена необходимость слива замазученных вод из хранилищ.
На ряде ТЭЦ и ГРЭС Мосэнерго внедрена технология приготовления ВМЭ, разработанная фирмой ИНТРЭК, согласно которой эмульсия с величиной капель воды 20-30 мкм приготавливается в гидродинамическом кавитационном аппарате. Для приготовления ВМЭ используется замазученная вода, причем ВМЭ практически не расслаивается в процессе храпения. В то же время при месячном хранении без рециркуляции происходило укрупнение капель воды до размеров 50 -70 мкм. На всех котельных выбросы ΝΟ2 снизились на 25-44 % и значительно снизились выбросы СО.
Система приготовления ВМЭ с диспергирующим устройством струйно- кавитационного типа внедрена на некоторых предприятиях Санкт-Петербурга, что дало возможность утилизировать 25 т загрязненной воды в сутки с одновременным снижением вредных выбросов в атмосферу в 1,5-2 раза и обеспечило значительный экономический эффект.
В настоящее время ряд фирм в России успешно проводят перевод котлов на сжигание ВМЭ. "НТЦ ЛАГ Инжиниринг" реализовал технологию приготовления ВМЭ на ряде предприятий России и стран СНГ, в том числе на Семипалатинской ТЭЦ-1, Ярославском нефтеперерабатывающем заводе, Камчатской ТЭЦ-1.
Накопленный опыт свидетельствует о том, что имеются вполне определенные закономерности изменения экономических и экологических показателей котельных агрегатов, переводимых на сжигание ВМЭ: повышается КПД на 1-5 %;
- уменьшается коэффициент избытка воздуха и снижаются выбросы оксида углерода и сажи на 50-80 %, оксидов азота - на 30-25 % и бенз(а)пирвна на 50-90 %.
Следовательно, применение ВМЭ является перс поставным как в целях ресурсосбережения, так и зашиты окружающей природной среды. Срок окупаемости затрат при переводе котлов на ВМЭ не превышает 7-9 месяцев.
Экономический эффект достигается также ха счет снижения, а иногда и исключения затрат, связанных с оплатой услуг по сбору, очистке, хранению и вывозу нефтяных отходов и нефтесодержащих жидкостей, так как эти отходы полностью успешно сжигаются.



 
« Возможность эксплуатации котла ТП-170 на пониженных параметрах перегретого пара   Восстановление работоспособности металла котлотурбинного оборудования методом сварки »
электрические сети