ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОМАЗУТНОГО ТОПЛИВА

Известно, что поступающие к потребителю мазуты обводняются при использовании острого пара в операциях разгрузки (зачистки) цистерн, а также в хранилищах из-за течей паровых регистров, попадания атмосферных осадков или фильтрации грунтовых вод. Типичная величина обводненности мазута в резервуарах хранения при этом составляет 5-15%. В таких мазутах вода содержится в виде линз и крупных капель, и в этом случае вода играет весьма отрицательную роль в процессе сжигания, снижая эффективность энергетической установки. Невозвратные тепловые потери, связанные с испарением балластной воды, а также сопутствующая опасность аварии котла при попадании в горелочное устройство и затем в топку крупной водяной линзы значительно ухудшают как экономические показатели, так и степень безопасности котельных агрегатов.

Однако, если вода распределена по объёму мазута в виде мелкодисперсной эмульсии, то она играет полезную роль, активно участвуя в кинетике горения мазута; при этом вода с одной стороны обеспечивает хорошее распыливание мазута за счёт микровзрывов капель дисперсной фазы, а с другой стороны (благодаря эффекту термолиза) интенсифицирует процесс горения мазута и обеспечивает выравнивание температурного профиля зоны горения. Также водо-мазутное топливо (ВМТ) успешно используется последние годы на многих предприятиях.

Наиболее простой и экономичный способ получения ВМТ – гидродинамическая каитационная обработка (ГДКО). В процессе получения ВМТ в результате интенсивных кавитационных процессов на молекулярном уровне осуществляется частичная модификация высокомолекулярных соединений, улучшаются потребительские свойства мазута. Как установлено рядом исследований, оптимальный уровень содержания воды в дисперсной фазе составляет 8-20% при диаметре капель 0,5-10 мкм. При превышении этих значений, происходит излишнее обводнение топочной зоны и чрезмерное снижение температуры уходящих газов. При снижении диаметров капель воды в эмульсии до субмикронного размера эффект микровзрывов снижается [1, с. 134].

Оценки величины экономии топлива, при сжигании ВМТ, лежат в диапазоне от отрицания реальной экономии мазута до экономии на уроане 15-20% от номанального расхода [1, с. 166].

Это связано с рядом трулно сопоставимых и сложно контролируемых в реальных производственных условиях параметров, относящихся к конкретным котловым агрегатам и собственно эмульсиям. Параметры эти объединяются в две группы.

К первой группе относятся: качество топлива, качество сжигания, конструктивные особенности и состояние конкретного котлоагрегата, возможность и точность измерения текущего расхода мазута, состав и темература дымовых газов, газоплотность топки, значение коэффиициента избытка воздуха, точность управления дутьем, нагрузка котлоагрегата и т.п.

Вторая группа параметров относится к качеству ВМТ – уровень сожержания воды в эмульсии, степень дисперсности водной фазы и агрегативная устойчивость эмульсии. На промышленных агрегатах, сжигающих ВМТ, как правило, отсутствуют потоковые измерители уровня влагосодержания и информация о степени дисперсности подаваемой на сжигание эмульсии, хотя известны оптимальные значения этих параметров с точки зрения экологических требований и экономики процесса сжигания. ВТИ был разработан РД 34.44.215-96, определяющий критерии качества водомазутных эмульсий, используемых в виде жидкого котельного топлива.

В настоящее время эффективность кавитационной подготовки мазута доказана большим опятом промышленной эксплуатации. В среднем по положительным отзывам о применении ВМТ отмечается экономия мазута за счёт повышения качества топлива топлива до 10%. Следует отметить, что в практике эксплуатации есть и случаи, когда отмечается полно отсутствие положительных эффектов. Это говорит об отсутсвии общепризнанных нормативных технологических требований подготовки ВМТ. В настоящее время отсутвуют единый общепринятый подход и единые критерии в оценке экономического эффекта этой технологии.

КЭМ (рис. 1) – малогабаритный моноблочный смеситель жидких сред. Пригоден для эмульгирования сред различной вязкости, в том числе и высокой вязкости до 800 сСт. Для получения водо-мазутной эмульсии КЭМ устанавливается либо в мазутопровод подачи топлива на горелочные устройства рециркуялцией ВМТ в расходную емкость, либо в линию рециркуляции мазутного хозяйства. На рис. 2 а, б показаны микрофотографии проб топлива котельной г. Кировска Мурманской области до и после гидродинамической обработки.

Рисунок 1. Кавитатор-эмульгатор мазута

Рисунок 2.  а – исходный обводнённый мазут (максимальный размер глобул воды 120 мкм)

Рисунок 2. б – после гидродинамической обработки (максимальный размер глобул воды 10 мкм)

Достоинства ВМТ:

• Экономия топлива на 2-6% за счет полноты сгорания топлива и усиления лучистого теплообмена в топке (температура наружной поверхности факела возрастает). Практически, отмеченная на отдельных объектах среднегодовая экономия доходит до 15-20%;
• Экономия электроэнергии – уменьшение нагрузок на тяго-дутьевые машины за счет снижения избытка воздуха;
• Улучшение эксплуатационных харакеристик котельного оборудования и продление срока его службы;
• Снижение выбросов оксидов азота, бензапирена и других вредных веществ;
• Исключение аварийных ситуаций, связанных с попаданием воды в форсунку котла с последующим срывом факела;
• Утилизация стоков и сливов, содержащих нефтепродукты. Реализация бессточного мазутного хозяйства [2].

Список литературы:

1. Белосельский Б.С. Подготовка и сжигание высокоподогретых мазутов на электростанциях и в промышленных котельных / Б.С. Белосельский, Б.Ф. Глухов. – М.: Изд-во МЭИ, 1993, - 134-166 с.
2. Электронный ресурс. Режим доступа - http://www.etstsa.ru/map/promyshlennoe-oborudovanie/15-kem.