Мазутное хозяйство котельной на базе печи АНУ-0,8

Размещено на http://www.allbest.ru/

МГТУ

Мазутное хозяйство котельной на базе печи АНУ-0,8

Малышев В.С. - профессор кафедры

«Строительства, теплоэнергетики и транспорта»

Пантилеев С.П. - доцент кафедры

«Строительства, теплоэнергетики и транспорта»

Аннотация

сжигание мазут подогрев огневой

Рассмотрены методы и устройства качественного сжигания высокосернистого мазута и оценены результаты применения таких устройств на эффективность работы мазутного хозяйства и в целом котельной. Предложена схема высокого подогрева мазута с применением серийно выпускаемого огневого подогревателя мазута (печи АНУ-0,8В), работающей на высоко подогретом в нём мазуте для подачи его в котлы котельной и проведена оценена её экономической эффективности.

Ключевые слова Эффективность сжигания мазута; высокий подогрев мазута; мазутное хозяйство; печи для нагрева мазута; отопительные котельные; энергосбережение.

ВВЕДЕНИЕ

В Мурманской области большинство котельных работают на привозном мазуте. Качество поставляемых в область мазутов, как топлива с каждым годом становится всё хуже. В мазуте уменьшается концентрация низкокипящих компонентов, которые почти полностью выводятся на современных нефтеперегонных заводов. Котлы же в большинстве изготовлены в середине прошлого века и были рассчитаны на работу на мазутах совсем другого качества. Это приводит к низкому качеству сжигания мазутов: увеличиваются потери от механического недожога, что приводит к большим отложениям на трубах хвостовых поверхностей котлов, уменьшению сроков между чистками, увеличению затрат на чистки. Вопросами качественного сжигания современных мазутов посвящено множество исследований. Ряд авторов [1] предлагает сжигать мазут в виде водо-мазутной эмульсии (ВМЭ), получаемой в устройствах эмульгаторах и диспергаторов. Качественный распыл и испарение ВМЭ зависит от температуры эмульсии, подаваемой в топку котла. Чем выше температура эмульсии, тем больше перегрев входящей в неё воды и тем интенсивней взрывообразное вскипание этой воды и тем качественней распыление мазута и время его испарения и горения. Для внедрения данного мероприятия необходимо ВМЭ нагреть выше 200°С. В небольших отопительных котельных, где установлены котлы без пароперегревателей до такой температуры невозможно нагреть ВМЭ. Также есть предложения ряда авторов [2…11] греть мазут в подогревателях, получаемых тепло от продуктов сгорания непосредственно в топке или в конвективном газоходе котла. Эти способы нигде на практике не были опробованы. Высокий подогрев нефти и нефтепродуктов и мазута в том числе практически отработан в нефтепереработке и проводится в серийно выпускаемых огневых подогревателях, так называемых радиантных печах. Данная статья посвящена вопросам создания мазутного хозяйства на базе таких печей, которые заменят паромазутные водомазутные подогреватели.

СХЕМА ПРЕДЛАГАЕМОГО МАЗУТНОГО ХОЗЯЙСТВА КОТЕЛЬНОЙ

Рассмотрим мазутное хозяйство Мурманской ТЭЦ. Мурманская ТЭЦ расходует m=106609 тон мазута в год, в месяц 8891 тону (148 цистерн в месяц или по 5 цистерн в сутки).

Для разогрева мазута используются мазутные паровые котлы и паровые мазутные подогреватели. Чтобы разогреть мазут от средней температуры за отопительный период t₁=-3,2°С до температуры, с которой он подаётся в форсунки t₂=180°С необходимо затратить следующее количество тепла с запасом на тепловые потери в окружающую среду:

Q= 1,2 m с_м.ср(t₂- t₁)=1,2·106,609·10⁶·1960 (180+3,2)=45,936·10¹²Дж=10,96Гкал.

где m = 106,609·10⁶кг - масса мазута, расходуемая в год;

с_м.ср - средняя теплоемкость мазута:

с_м.ср =1739+2,5 t_ср^м=1739+2,5 88,4=1960Дж/(кг·К).

Для получения этого тепла необходимо сжечь в паровых котлах с КПД з=87% и теплотворной способности мазута М-100 Q_н^р=39900кДж/кг следующее количество мазута:

М= Q/(Q_н^р· з)= 45,936·10¹²/(39900·10³·0,87)=1323308кг=1323,3 т.

Это от годового расхода составит 1323,3/106609=0,0124=1,24%.

Расход за отопительный период В=1323,3/(170·24)=0,324т/ч=0,90кг/с.

Расход расчетного топлива у котла ДКВР20-13ГМ равен 1470кг/ч.

Печь АНУ -0.8 В (см. рисунок 1) предназначена для нагрева нефти, бензина, дизельного топлива, мазута, вакуумного газойля, гудрона, и других углеводородов на опасных производственных объектах. Техническая характеристика Печи АНУ--0.8В приведена в таблице 1.

Таблица 1

Техническая характеристика Печи АНУ--0.8В

Рисунок 1 Печь АНУ -0.8 В

Трубчатая печь используется в нефтеперерабатывающей промышленности и предназначена для нагрева углеводородного сырья, путем открытого огневого обогрева трубчатого змеевика газами в топочной камере от сгорания жидкого или газообразного топлива. Характеризуются трубчатые печи производительностью, максимальной и номинальной мощностью горелки и разностью температуры нагрева. Используются в схемах нефтепереработки.

Трубчатые печи применяются на опасных производственных объектах нефтеперерабатывающих и других производств, работающих с взрывопожароопасными или 4 класса опасности по ГОСТ 12.1.007 рабочими средами.

Характеристики нагрева сырья - температуры на входе и на выходе взяты для примера из практических данных работающих печей использующихся в установках БДУ-2К и СК-700-2К. В качестве нагреваемого продукта в трубчатых печах используется отбензининная нефть, мазут.

Согласно приложению А [12] нормативный технологический расход тепла на собственные нужды 22492,8Гкал в месяц, расход тепла на поддержание ПСУ(приемно-сливного устройства) в резерве:

Q_псу^р = q_псу^рt₃ = 0,019 · 14400 = 273,6 Гкал.

Это 1,22% от общих затрат тепла на мазутное хозяйство.

При замене парового подогрева мазута на циркуляционный подогрев горячим мазутом в печи АНУ-0.8 необходимо оставить подвод пара на поддержание ПСУ(приемно-сливного устройства) в резерве и продувки мазутных проводов после дренажа из них остатков мазута. Расход пара на обеспечения этих потребностей не превысит 1,5% от общего расхода тепла на мазутное хозяйство. Также необходим в систему ввести дополнительно цистерну с не замерзающим топливом для пуска в работу печи АНУ-0.8.

Паровые спутники для обогрева не работающих трубопроводов мазута можно заменить параллельно расположенными в одной теплоизоляции обратного трубопровода меньшего диаметра (можно использовать трубы паровых спутников). Мазутную трубу в её конце закрывать запорным вентилем и перед ним врезать обратный трубопровод. Расход и давление в обратном трубопроводе поддерживать в зависимости от температуры.

Конденсат с мазутом после зачистки железнодорожных цистерн и трубопроводов направлять в специальную ёмкость, из которой жидкость направлять в диспергаторы для получения ВМЭ, направляемой в горелочные устройства котлов и печи АНУ-0.8. В неё также направлять котловую воду непрерывной продувки котлов. Это позволит постоянно поддерживать оптимальное сжигание мазута в виде ВМЭ.

Пуск мазутного хозяйства (см. рисунок 2) после монтажа системы проводится при помощи пуска печи на растопочном топливе. При этом печь будет подогревать мазут в расходной цистерне при работе насосов Н1 и Н2. После нагрева мазута в расходной цистерне до 60°С и за печью 160°С печь переводится на работу на мазату, нагреваемом в ней. Лотом можно запускать в работу все котлы, на которые будет подаваться мазут из печи с температурой 250°С насосом Н2. Давление в напорной магистрали поддерживается при помощи сливного клапана, который сбрасывает мазут в расходную цистерну. Доля сбрасываемого мазута регулируется производительностью насоса Н2 и степенью открытия сливного клапана для поддержания температуры 60°С в расходной цистерне.

Для получения мазута из железнодорожных цистерн (ЖЗД) необходимо линии подачи и слива мазута из них прогреть паром. В них подаётся пар и каждое ПСУ(приемно-сливное устройство) прогревается отдельно. После прогрева всех ПСУ поддерживается минимальный расход пара, конденсат при этом сливается в специальную сборную ёмкость.

Для разогрева и слива мазута из ЖЗД пар перекрывается и горячий мазут из печи с температурой 250°С насосом Н3 подаётся в ЖЗД, где смешиваясь с холодным мазутом нагревает последний. Насосом Н4 подогретый мазут из ЖЗД перекачивается в сливную цистерну. При заполнении последней насосом Н5 мазут направляется в расходную и основную цистерны.

После освобождения от мазута всех ЖЗД насос Н3 останавливается, в магистрали подачи горячего мазута подаётся пар, который конденсируется в ЖЗД и вместе с остатками мазута насосом Н4 откачивается в сборную цистерну (на схеме не показана). После полной зачистки ЖЗД и трубопроводов подача пара на ПСУ уменьшается до величины, которой достаточно для поддержания в рабочем состоянии, остатки конденсата и мазута насосом Н4 откачивается в сборную цистерну и насос Н4 останавливается.

Для пополнения расходной цистерны из основной используется такая же циркуляционная система с отдельным насосом Н6 и трубопроводом горячего мазута из печи. Производительность насоса должна быть больше расхода горячего мазута, идущего в основную цистерну.

Рисунок 2 Схема мазутного хозяйства

ВЫВОДЫ

Предлагаемая схем мазутного хозяйства котельной в сравнении со схемой чистого парового подогрева мазута имеет ряд преимуществ:

Она позволяет нагревать мазут до 360°С, что значительно улучшает качество горения как чистого мазута, так ив виде с нулевыми потерями от механического и химического недожога, а это 1,5...3% повышение КПД печи;

Применение высокоподогретого мазута значительно уменьшает время циркуляционного разогрева и слива мазута из железнодорожных цистерн;

Значительно уменьшается расход пара на собственные нужды мазутного хозяйства. Пар используется только для поддержания ПСУ в необходимом тепловом режиме. Система позволяет полностью отказаться от пара при помощи циркуляции горячего мазута с минимальным расходом по не работающим ПСУ.

Дополнительный расход при пусках и остановках более дорого растопочного топлива покрывается уменьшением затрат на очистку трубопроводов и исключением эксплуатационных расходов на обслуживание паровой и конденсационной систем.

Список литературы

1. АС № 731184 «Способ сжигания водомазутной эмульсии» (Бил. № 16 от 30.04.1980).

2. АС № 391058«СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ МАЗУТА» (Бил. № 31 от 25.07.1973).

3. АС 1103041 «Устройство для подогрева мазута» (Бил. № 26 от 15.07.1984).

4. Белосельский Б.С., Глухов Б.Ф. Подготовка и сжигание высоко подогретых мазутов на электростанциях и промышленных котельных. М.: Издательство МЭИ, 2005.-112с.

5. Сжигание высокоподогретого жидкого топлива, в особенности тяжелых марок мазута [Текст]: автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн. наук:05.14.04 / Б.Ф. Глухов. - Череповец, 1996. - 46 с.: ил.

6. Борушко А. П., Глухов В. Ф. Исследование сжигания сверхподогретого мазута в котлоагрегатах большой мощности // Теплоэнергетика. 1973. Вып. 3. С. 56-62.

7. Булгаков В. Г., Чернышев Е. В., Цирульников Л. М., Эрнест А. К. О целесообразности высокотемпературного подогрева мазута перед распылением // Теплоэнергетика. 1978. № 9. С. 51-53.

8. Пелешок А. Г., Синякович Б. Г. К вопросу о высокотемпературном подогреве мазута перед сжиганием // Теплоэнергетика. 1981. № 3. С. 109-115.

9. Глухов Б. Ф., Белосельский Б. С. Некоторые особенности распыления высокоподогретого мазута // Теплоэнергетика. 1986. № 9. С. 36-39.

10. Глухов Б. Ф. Эксплуатационные исследования сжигания мазута в котле ТП-35У // Сб. трудов ЛИСИ. Л., 1984. С. 101-105.

11. Верховский Н.И. и др. Cжигание высокосернистого мазута на электростанциях. М.: Энергия, 1970, с. 423.

12. НОРМЫ РАСХОДА ТЕПЛА НА МАЗУТНЫЕ ХОЗЯЙСТВА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ РД 153-34.1-09.205-2001. Дата введения 2002 - 04 - 01

Размещено на Allbest.ru