КАВИТАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА ЖИДКИХ СРЕД
  Задание на разработку.  Контакты.  Новости.  
 
 
 



Патенты, дипломы и сертификаты
Технология восстановления мазута
Ресурсосберегающая технология приёма и хранения мазута
Ресурсосберегающая технология сжигания мазута
Ресурсосберегающая технология замещения мазута
Снижение экологической нагрузки
Технология предкрекинговой обработки нефти
Технология обработки нефти при трубопроводной транспортировке
Энергосберегающая технология получения ПБВ
Используемое оборудование
Схемы подключения
Инжиниринг


Получить брошюру (PDF)


Гидродинамическая кавитационная обработка мазутов.
Технико-экономические преимущества использования водомазутных эмульсий в качестве жидкого котельного топлива

Гидродинамическая кавитационная обработка мазутов может быть осуществлена непосредственно на топливосжигающих объектах (производственных и отопительных котельных, тепло- электростанциях, технологических производственных печах) с полным использованием штатного оборудования систем циркуляции и нагнетания мазута к горелочным устройствам. Гидродинамический диспергатор может устанавливаться в двух вариантах. Первый - в линии рециркуляции мазутного хозяйства объекта (при этом обеспечивается последовательная автономная обработка топлива в любой из емкостей с последующим длительным хранением и использованием полученной при циркуляции топлива через диспергатор ВМЭ) - рис. 1. И второй - непосредственно в линии нагнетания топлива к горелочным устройствам. Однако в этом случае не обеспечивается гарантированное решение задач исключения возможных проскоков к горелкам водяных линз, а также полной гомогенизации и получения однородной стойкой ВМЭ во всем объеме мазутохранилища. Вместе с тем, установка диспергатора непосредственно у горелки дополнительно обеспечивает получение так называемых короткоживущих активных углеводородных радикалов, существенно повышающих (предпламенная подготовка) интенсивность процессов горения, не успевающих рекомбинировать в исходные молекулы до вступления в окислительные процессы в топке котла. В связи с этим вариант комплексной установки диспергаторов является экономически и технически наиболее целесообразным.



Рис. 1. Схема врезки диспергатора в систему мазутного хозяйства. (1. Резервуары для хранения мазута. 2. Запорная арматура. 3. Насосы подающие. 4. Насосы линии рециркуляции. 5. Фильтры грубой очистки. 6. Диспергатор. 7. Пароподогреватели мазута. 8. Фильтры тонкой очистки.).

Переход на использование в топливосжигающих установках водо-мазутных эмульсий взамен традиционных мазутов обеспечивает следующие преимущества:
  • Существенно упрощается технология и снижаются энергозатраты на подготовку жидкого топлива к сжиганию в топках котлов и бойлеров. Это достигается тем, что из цикла топливоподготовки исключаются операции отстаивания, дренирования и очистки загрязненной нефтепродуктами подтоварной воды. Таким образом не требуется расходов 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, так как в процессе предсливных операций в мазут за счет конденсации пара разогрева может быть введено 6-10% воды). Вся эта вода может быть с пользой для улучшения характеристик топлива переработана кавитационным диспергатором в ВМЭ. Этим обеспечивается возможность создания бессточных мазутных хозяйств, исключающих сбросы замазученных и замасленных вод в окружающую среду.
  • Хранение ВМЭ в мазутных емкостях может осуществляться при значительно более низких температурах по сравнению с регламентом длительного хранения мазутов. Это обеспечивает, наряду с экономией тепловой энергии на поддержание температурных условий хранения топлива, 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);
  • Обеспечиваются технические условия для продления сроков длительного хранения мазута в качестве резервного топлива. Гарантийный срок хранения мазутов до начала использования по назначению (для сжигания), как правило, не превышает 3-5 лет. Периодическая кавитационная обработка мазутов длительного хранения позволяет восстанавливать исходные кондиции мазутов непосредственно на местах хранения и использования. За счет этого гарантируется отсутствие проблем со сжиганием мазутов со сроками хранения 10-15 лет и более. Это позволяет исключить затраты на энергетическую утилизацию застарелых мазутов и обновление запасов резервного топлива, а также вовлечь в топливный баланс законсервированные мазуты стратегического запаса, подлежащие периодическому обновлению;
  • Повышается экологическая безопасность котельных установок и надежность работы оборудования. Рационально организованный процесс сжигания ВМЭ позволяет по сравнению со сжиганием неэмульгированного мазута снизить содержание в дымовых газах окислов азота N0х на 20-40%, сажи на 70-80%, оксидов серы на 10 -15 %. Происходит более глубокое выгорание топлива, уменьшаются золовые отложения по газовому тракту; повышается надежность работы котельного оборудования.

    Переход на сжигание ВМЭ всегда приводит к снижению концентраций оксидов азота в продуктах сгорания в широком диапазоне коэффициентов избытка воздуха по сравнению с режимами сжигания неэмульгированного мазута (рис. 2). Величина снижения концентраций оксидов азота в уходящих газах зависит от влажности ВМЭ и при влажности 10-12% составляет 50-60 мг/м3. Однако если перейти от исходного режима с обводненностью ВМЭ 5% и коэффициентом избытка воздуха 1,2 к режиму, сочетающему снижение избытка воздуха до 1,10 и работу на ВМЭ с влажностью около 12%, то суммарное снижение концентрации оксидов азота достигает 140 мг/м3. Еще более резкое снижение достигается в режимах с повышенной влажностью ВМЭ (Wp=18-20%), но это не является базовым решением по технико-экологическим соображениям. Окончательное решение о допустимом влагосодержании водо-мазутной эмульсии определяется эколого-технико-экономической оптимизацией.
  • Обеспечивается высокая полнота сгорания топлива на режимах со сверхмалыми избытками подачи воздуха. Об этом свидетельствует близкая к нулю концентрация СО в продуктах сгорания и отсутствие чёрного дымового факела на выходе из дымовой трубы. В основе физических предпосылок повышения полноты сгорания топлива лежит свойство ВМЭ обеспечивать так называемый "вторичный распыл" топлива непосредственно в зоне смешения с воздухом в высокотемпературной зоне топки котла (бойлера). В распыленных форсункой каплях ВМЭ содержится большое количество микро-капелек воды, которые при прогреве топлива интенсивно испаряются, разрывая окружающую их мазутную оболочку, и образуют из исходной капли распыленного топлива множество капель меньшей дисперсности. Это заметно повышает суммарную площадь поверхности контакта горючего и кислорода воздуха, интенсификацию испарения мазута, уменьшение времени прохождения реакций окисления горючего, уплотнение факела, повышение его светимости и интенсификацию лучистого теплообмена в топке. Совокупность указанных факторов обеспечивает уменьшение потерь КПД котла (бойлера) с теплом уходящих газов, химическим и физическим недожогом топлива. Кроме того, для котлов (бойлеров), оборудованных дутьевыми вентиляторами и дымососами с частотно регулируемыми электроприводами обеспечивается возможность существенной экономии электроэнергии.
  • С особенностями процессов распыла ВМЭ связаны возможность снижения температур подогрева мазута перед подачей на сжигание (со 100-120oС до 65-70oС), а также снижение требований к параметрам распыливающего агента (пара или сжатого воздуха для паро-механических форсунок) вплоть до полного исключения его использования. В совокупности это позволяет снизить расход вырабатываемого котлами тепла на обеспечение собственных технологических нужд котельной.
  • Наряду с положительными изменениями внутритопочных процессов, обеспечиваемых улучшением распыла и полнотой выгорания топлива при одновременном уменьшении объемов подачи дутьевого воздуха при сжигании ВМЭ, существенное влияние на эффективность горения ВМЭ оказывают так называемые предпламенные процессы. Кавитационная обработка топлива непосредственно перед сжиганием обеспечивает приобретение ВМЭ новых свойств, связанных с изменениями молекулярного состава углеводородов мазута. В кавитационном поле происходят разрывы межатомных связей в сложных углеводородных цепочках с образованием короткоживущих активных радикалов. В традиционных технологиях сжигания жидкого котельного топлива разрыв межатомных связей осуществляется непосредственно в высокотемпературной зоне топок котлов. Данные реакции являются эндотермическими и на их осуществление затрачивается полезная тепловая энергия, вырабатываемая в топке котла. Вследствие этого происходит снижение интегральной температуры факела и теплоотдачи конвективным поверхностям нагрева. Теоретически установлено, что интегральные потери теплотворной способности и жаропроизводительности сложных углеводородов по сравнению с эквивалентным (по химической формуле углеводорода) количеством атомов углерода и водорода, могут достигать 5-7%. Таким образом, предпламенная подготовка топлива в кавитационном поле, направленная на преобразование молекулярной структуры и разрывы связей сложных углеводородов, может обеспечить заметное повышение интегральной температуры и теплоотдачи продуктов их сгорания.
  • В целом, совокупная реализация всех рассмотренных положительных моментов, связанных с использованием в качестве жидкого котельного топлива тонкодисперсных ВМЭ, может обеспечить существенное уменьшение удельных расходов топлива на выработку единицы тепловой энергии в отопительных и производственных котельных (тепловой и электрической энергии для тепло- электростанций - ТЭС), технологических печах и снижение экологической нагрузки на окружающую природную среду. В зависимости от технического состояния котельного и вспомогательного технологического оборудования и исходного качества организации процессов подготовки и сжигания топлива экономический и экологический эффект от перехода теплоэнергетического оборудования к работе на ВМЭ может достигать:
    1. от 1%-2% экономии мазута для крупных энергетических объектов типа ТЭС до 8%-10%, а в отдельных случаях и больше, для котельных малой и средней мощности.
    2. Экологический эффект от перехода на сжигание ВМЭ прогнозируется на уровне 20%-40% снижения суммарных выбросов оксидов азота и 10%-15% оксидов серы.
    3. Полностью исключаются сбросы загрязненных нефтепродуктами подтоварных вод в системы канализации.
    4. Кроме того, при условии комплектации электродвигателей дутьевых вентиляторов и дымососов системами частотного регулирования приводов, может быть обеспечено до 50% снижения их энергопотребления.


  •  
     
    Кавитация.  Сжигание мазута.  Мазут как топливо.  Жидкое котельное топливо.  
     
      Россия, 141090, Московская область,
    г. Юбилейный, ул. Пионерская, д. 1/4, п/я. 9
    Телефон: (495) 543-36-77 (многоканальный).
    Факс: (495) 543-36-76
    Электронная почта:  niicpt@inbox.ru
    naumov@vicor.org.ru
    dudko@sipria.msk.ru