Унифицированная система топливоподготовки
Применение жидкого нефтяного топлива ухудшенного качества (с высокой долей ароматических углеводородов, асфальтенов, смол и воды), производимого из нефтей северных и северо-восточных месторождений нашей страны, требует внедрения в технологический цикл топливоподготовки новых технологических процессов обработки топлива перед его сжиганием.
В настоящее время существует большое количество устройств, реализующих (дополнительно к традиционным способам обработки нефтяного топлива) новые процессы топливоподготовки. Однако наибольшее распространение в России в силу объективных причин получили роторно-пульсационные и струйно‑кавитационные устройства.
На практике применение указанных устройств не всегда приводит к желаемым результатам, поскольку зачастую они устанавливаются в систему подачи топлива произвольно, без учета ее особенностей (гидродинамических характеристик элементов штатной топливной системы, типа и количества насосов, характеристик и расхода используемого топлива, параметров и режимов работы топливосжигающих установок и т. д.), а также без гидродинамического расчета существующей топливоподающей системы, работающей совместно с дополнительно установленными устройствами. В большинстве случаев предлагаемые устройства для обработки топлива устанавливаются без учета конкретных условий их функционирования в составе штатной топливоподающей системы, что зачастую приводит к отрицательным последствиям, в частности, значительному перерасходу топлива и электроэнергии, ухудшению процесса его горения, повышению золо-, коксо- и нагарообразования и т. п.
Длительные исследования и многолетний опыт решения вопросов использования топлива показывают, что высокое качество обработки нефтяного топлива может быть достигнуто только за счет применения специальной системы топливоподготовки, рассчитанной для конкретной топливной системы с учетом ее особенностей.
Авторами в 1989 году создана и успешно внедряется в течение последних 15 лет «Система топливоподготовки унифицированная (СТУ)», которая рассчитывается по оригинальной специально разработанной универсальной методике. Универсальность разработанной методики заключается в возможности ее применения для гидродинамического расчета элементов СТУ, работающих в составе топливоподающих систем всех типов топливосжигающих передвижных (в том числе и судовых) и стационарных установок: котлов, печей, газотурбинных, дизельных и карбюраторных двигателей и т. д., сжигающих различные виды жидкого топлива–от керосина и бензина до топочного мазута.
Использование методики позволяет не только определять гидродинамические параметры топливной системы, но и рассчитывать геометрические характеристики проточных частей основных элементов СТУ: диспергирующих устройств (ДУ) струйно‑кавитационного и (или) роторно-пульсационного типов, непосредственно осуществляющих обработку исходного жидкого топлива. Методика позволяет определять геометрические характеристики проточных частей ДУ на всех режимах работы топливосжигающих установок (от 10% до 110% нагрузки по топливу) в широком диапазоне температур подогрева топлива (если таковой требуется) на всех этапах его подготовки к сжиганию.
Система топливоподготовки унифицированная является системой-приставкой к штатной топливоподающей системе топливосжигающей установки, выполняется по прямоточной схеме или по схеме с промежуточной емкостью и может включать один и более контуров обработки топлива. СТУ работает при функционировании штатных топливных насосов совместно или раздельно с топливной системой.
СТУ выполняет (в зависимости от поставленной задачи) следующие функции:
– улучшение физико-химических характеристик низкосортного топлива: снижение вязкости, плотности, повышение текучести, дробления, гомогенизации и усреднение состава со снижением температуры подогрева, то есть так называемое облагораживание высоковязкого мазута (повышение эффективности сжигания топлива);
– приготовление высококачественных топливных смесей с заданной концентрацией компонентов;
– приготовление высококачественных водотопливных эмульсий с заданной концентрацией компонентов;
– перевод работы котла (-ов) на отопление более дешевыми видами нефтяного топлива;
– термическую утилизацию нефтесодержащих жидкостей (ГОСТ 21049‑86) и огневое обезвреживание загрязненных вод;
– повышение экологической чистоты энергетического объекта и повышение эффективности сжигания жидкого нефтяного топлива.
Впервые данная система была разработана для ВМФ и реализована в 1989‑1990 годах на боевых кораблях Черноморского флота для повышения дальности плавания корабля и огневого обезвреживания нефтесодержащих вод.
В 1991‑1992 годах СТУ была адаптирована, в том числе, и к низкосортному высоковязкому топочному мазуту марки М-100, сжигаемому в промышленных котлах котельной ППО «Стройдеталь» (г. Санкт-Петербург) и котельной НИИ «Морфизприбор» (Карельское отделение).
В данных случаях решались задачи:
– повышения эффективности сжигания нефтяного топлива и огневого обезвреживания нефтесодержащих вод в условиях стационарного котельного комплекса;
– термической утилизации органических отходов путем применения системы на НПО «3вездочка» (г. Северодвинск, Архангельская область – 1993 год), на нефтебазе «Ручьи» ПТК «Терминал»
(г. Санкт-Петербург – 1999 год) и на масложировом комбинате (г. Бельцы, Республика Молдова –2000 год);
– улучшения качественных характеристик мазута, так называемое «облагораживание» топлива: снижение плотности, вязкости и получение однородной структуры было проведено в котельном цехе ТЭЦ-5 АО «Ленэнерго» (г. Санкт-Петербург –1998 год) и на котельной ПЭГУП «Псковоблэнерго» (г. Пыталово, Псковской области – 2000 год);
– перевода работы котлов, работающих на дизельном топливе или флотских мазутах, на сжигание более дешевого низкосортного высоковязкого нефтяного топлива на котельной фабрики-прачечной Октябрьской железной дороги (г. Санкт-Петербург – 2002 год) и на котельных жилищно-коммунального хозяйства поселков Извара и Рабитицы (Ленинградская область – 2002 год).
Перед внедрением СТУ прошла комплексные испытания в течение 5 лет с привлечением ведущих научно-исследовательских организаций России и стран СНГ: ЦНИИ им. академика А. Н. Крылова, ЦНИИ КМ «Прометей», ЦНИИ МФ, СКБК, ЦКТИ им И. И Ползунова и Института биологии южных морей АН Украины (г. Севастополь) и защищена 15 патентами РФ на изобретение. Стоимостъ СТУ определяется после обследования объекта и зависит от мощности котельного комплекса.
В 1995 году Система топливоподготовки унифицированная получила первое место в ежегодном конкурсе МО РФ, в 2000 году – Гигиенический сертификат Министерства здравоохранения РФ, а в 2003 году – два диплома за второе и третье места в ежегодном конкурсе Госэнергонадзора по г. Санкт-Петербургу и региональной энергетической комиссии при администрации г. Санкт-Петербурга.
к.т.н. Игорь Дубровин, к.т.н. Евгений Дубровин
Источник: Энергетика и промышленность России