Мазутное хозяйство. Физико-химическая характеристика мазутов. Тепловые схемы котельных установок

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Введение
4.2 Мазутопроводы
4.4 Мазутонасосная станция
4.5 Подогреватели мазута
6. Заключение
7. Список литературы

1. Введение

Свыше 30% добываемой нефти в процессе её переработки переходит в топочный мазут, основным потребителем которого являются электростанции и котельные.

Согласно проектам энергетической стратегии России в 21веке даже в случае самых жёстких ограничений добыча нефти 235-245 млн. тонн.

Прогноз структуры топливно-энергетического комплекса России показывает, что нефть и газ останутся доминирующими энергоносителями, при сжигании которых в 2030г. Будет производиться 70% энергии. Большое число электростанций и крупных котельных используют мазут в качестве основного топлива, на всех электростанциях и котельных, работающих на газовом топливе, имеются резервные мазутные хозяйства, а электростанции, работающие на угле, часто используют мазут для растопки и подсвечивания факела. В настоящее время, когда цены на жидкое органическое топливо и газ достаточно высоки, вопросы повышения эффективности теплотехнических схем мазутных хозяйств становятся актуальными.

2. Физико-химическая характеристика мазута

Мазут является основным видом жидкого топлива, которое применяется на электростанциях и котельных. Это горючая жидкость с температурой самовоспламенения 350.°С, пределами воспламенения 91-155°С, температурой вспышки 90°С. Взрывоопасная концентрация паров мазута в смеси с воздухом составляет 1,4-8%. По степени воздействия на организм человека мазут является малолопастным продуктом и относится к четвёртому классу опасности.

Мазут может быть получен на нефтеперерабатывающих заводах путём неглубокой переработки сырой нефти (называемой возгонкой) и

высокотемпературного крекинг КРЕКИНГ (англ. cracking, букв. - Расщепление), высокотемпературная переработка нефти и ее фракций с целью получения, как правило, продуктов меньшей мол. массы - моторных топлив, смазочных масел и т. п., а также сырья для хим. и нефтехим. промышленности.К. протекает с разрывом связей С-С и образованием своб. радикалов или карбанионов. процесса. При возгонке нефть разделяется на фракции по температурам их кипения без разрушения их молекулярной структуры углеводородов. В зависимости от переработки нефти различают:

1) Прямогонный мазут (смесь тяжёлых нефтяных остатков прямой перегонки нефти с её маловязкими фракциями). Для поддержания вязкости в пределах требований стандарта к тяжёлому остатку подмешивают полученный в результате разгонки нефти дистиллят.

2) Крекинг мазут -это тяжёлый высоковязкий остаток крекинг - процесса.

Согласно ГОСТ10585-75 установлена маркировка мазутов. Флотский-Ф5 и Ф12, топочный М40 и М100. На отдельных нефтеперерабатывающих заводах выпускается мазут марки М200. Его подают по мазутопроводу в горячем виде на располагаемую вблизи ТЭЦ. Мазут должен соответствовать техническим требованиям для его использования. Свойства мазута такие как вязкость, плотность, удельная теплоёмкость, теплопроводность, температура вспышки, воспламенения, текучести, застывания по ним оценивается качество мазута.

мазутное хозяйство россия мазут

3. Основное назначение мазутного хозяйства

Основное назначение мазутного хозяйства ТЭЦ или котельной - обеспечение бесперебойной подачи к котлам подогретого и отфильтрованного мазута в необходимом количестве и с соответствующим давлением и вязкостью. Необходимое количество мазута определяется нагрузкой котлов. Давление в линиях подачи мазута и его вязкость определяются режимами форсунок.

Работа котельных на мазуте осуществляется очень редко (в периоды ограничения потребления газового топлива), поэтому его обновление растягивается на длительное время. При длительном хранении мазут постепенно ухудшает свои качества и создает дополнительные технические сложности эксплуатационному персоналу.

Так как мазут топливо достаточно дорогостоящее, крупные электростанции работает на газе, а жидкое топливо - мазут используется как резервное. Режим работы мазутного хозяйства предусмотрен как аварийно-растопочный, при ограничении подачи газа, во время аварийной ситуации на газовом оборудовании растопка котлов производится топочным мазутом.

Мазутное хозяйство предназначается для следующих работ:

приём железнодорожных цистерн с мазутом;

разогрев вагонов-цистерн;

слив мазута из цистерн;

хранение мазута в резервуарах;

подготовка и обработка мазута перед подачей его к насосам и форсункам;

учёт потребляемого мазута;

Мазутное хозяйство может работать в двух режимах - в холодном или горячем резерве.

Холодный резерв - это, когда оборудование мазутонасосной остановлено и лишь, в зависимости от продолжительности простоя, периодически включается схема внутренней циркуляции для поддержания температуры в резервуарах мазута в пределах от 300 С до 800 С.

Горячий резерв - мазутопроводы заполнены мазутом и осуществляется постоянный проток мазута подогретого до Т = 750 до 800 С по главному напорному мазутопроводу, мазутному кольцу котельного отделения, трубопроводу рециркуляции (возврата) в зависимости от выбранной схемы.

Выбор схемы мазутоснабжения котельной находится в зависимости от ряда местных условий: рельефа территории, ёмкости резервуаров, способа подачи мазута из топливохранилища к форсункам котельной и других.

При разогреве мазута в открытом расходном баке во избежание вспенивания его температура не должна превышать 90С. Подогрев мазута, подаваемого в форсунки, производится в отдельно стоящих подогревателях. Подачу топлива из складских резервуаров к форсункам, как правило, рекомендуется осуществлять с непрерывной циркуляцией мазута. При этом часть мазута, не менее 50% от расхода на все рабочие котлы, возвращается в резервуары и служит для разогрева мазута в них.

Мазутные хозяйства различают по способу доставки топлива.

Классификация мазутных хозяйств по назначению.

Основное мазутное хозяйство сооружается на тепловых станциях, для которых мазут является основным видом сжигаемого топлива, а газ сжигается как буферное топливо в период сезонных его избытков.

Резервное создаётся на тепловых станциях, где основным топливом является газ, а мазут сжигается в период его отсутствия (как правило, в зимнее время).

Аварийное мазутное хозяйство предусматривается на станциях, для которых основной и единственный вид топлива - газ, а мазут используется только при аварийном прекращении его подачи.

Растопочное мазутное хозяйство имеется на всех электростанциях, использующих твёрдое топливо при камерном способе сжигания. Мазут служит для растопки и подсвечивания факела в топках котлов. В случае установки на таких электростанциях газомазутных пиковых водогрейных котлов их мазутное хозяйство объединяется с растопочным. На тепловых электростанциях используется три схемы подвода жидкого топлива к форсункам:

Тупиковая, циркуляционная и комбинированная.

Схема мазутного хозяйства с наземным мазутохранилищем:

1-железнодорожная цистерна; 2-эстакада; 3-переносный сливной лоток; 4-сливной желоб; 5-отводящая труба; 6-приемная емкость; 7-мазутохранилище; 8, 11-фильтры тонкой очистки; 9, 12-насосы; 10-фильтр грубой очистки; 13-подогреватель; 14-горелки котлов; 15-линия рециркуляции.

Из железнодорожных цистерн 1, располагающихся при сливе на эстакаде 2, мазут по переносному сливному лотку 3 поступает в сливной желоб 4 и затем по отводящей трубе 5 - в приемную емкость 6. Из нее мазут по мазутопроводам подается в фильтр 10 грубой очистки и насосами 9 через фильтры 8 гонкой очистки закачивается в емкость мазутохранилища 7. Из емкости мазутохранилища через фильтры 11 тонкой очистки и подогреватели 13 насосами 12 мазут подается в горелки 14 котельных агрегатов. Часть разогретого мазута направляется по линии /5 рециркуляции в мазутохранилище для разогрева находящегося там мазута. Рециркуляция мазута предназначена для предупреждения застывания мазута в трубопроводах при уменьшении или прекращении его потребления. При сливе из железнодорожной цистерны мазут самотеком движется по открытым лоткам (желобам) в приемные баки. По дну лотков проложены паропроводы. Слив мазута из цистерн происходит через нижний сливной прибор в межрельсовые желоба. Мазут из приемных резервуаров перекачивается погружными нефтяными насосами в основные резервуары для хранения. Подогрев мазута в приемных и основных резервуарах до 70°С проводится обычно трубчатыми подогревателями поверхностного типа, обогреваемыми паром. В водогрейных котельных пар отсутствует, по-1 этому подогрев мазута осуществляется горячей водой с температурой до 150°С. Для уменьшения опасности донных отложений и загрязнения поверхностей нагрева при длительном хранении к мазуту добавляют жидкие присадки типа ВНИИНП-102 и ВНИИНП-103.

4. Оборудование мазутного хозяйства

Оборудование для приёма мазута состоит из двух путевой эстакады, сливных лотков и канала, помещения, где установлены перекачивающие нефтяные насосы, системы трубопроводов с запорной арматурой. Мазут из цистерн сливается в межрельсовые приёмно-сливные лотки и самотёком подаётся в промежуточную ёмкость, которая предназначена для сглаживания неравномерности слива мазута, поднятия его температуры до определённых пределов (разность температур в ёмкости и температуры в резервуарах мазута не должна превышать 20 С) и перекачки его в мазутохранилище. Для перекачивания мазута в помещении установлены перекачивающие нефтяные насосы, перекачивающий мазутопровод с установленной на нём запорной арматурой.

4.1 Оборудование для хранения мазута

Мазутохранилище служит для хранения, подготовки к сжиганию мазута (подогрев, перемешивание) приёма, выдачи мазута и обезвоживания.

Запас мазута содержится в резервуарах, - которых, как правило, не менее двух. Суммарная вместимость резервуаров выбирается в зависимости от производительности котельной, дальности и способа доставки. Устанавливаются в приёмно-сливных системах. Назначение их - обеспечение бесперебойного слива мазута из цистерн при кратковременных перебоях в работе перекачивающих насосов, чистке лотков и др. Резервуары оборудованы секционными подогревателями. Отвод конденсата от подогревателей резервуаров, как и от паровых спутников лотков, осуществляется в барбатер.

Классификация резервуаров для хранения мазута

Резервуары мазутохранилищ оборудуются устройствами для приёма, опорожнения, подогрева и выдачи мазута, приборами для измерения уровня и отбора проб. Обязательным должно быть сообщение баков и резервуаров с атмосферой, а также наличие отстойников для водного сбора.

4.2 Мазутопроводы

Трубопроводные сети составляют из следующих основных элементов: труб; соединительных частей (фланцев, соединительных муфт, колен угольников, отводов, крестовин, гребёнок); арматуры (чугунной стальной и специальной); компенсаторов. Прокладка мазутопроводов, как правило, наземная. Мазутопроводы, проложенные на открытом воздухе и в холодных помещениях, должны иметь паровые или другие обогревательные спутники в общей с ними изоляции. Для паропровода обязательно устанавливается отвод конденсата, обеспечивающий мазуту давление около 20кгс\см 2 . Существует непрерывный (путевой) обогрев мазутопроводов по всей их длине. Обогрев называется наружным, если под мазутопроводом проложены один или несколько трубопроводов небольшого диаметра, по которым циркулирует греющий агент (пар, горячая вода и т.п.). При внутреннем обогреве греющая среда проходит по трубе меньшего диаметра, проложенной внутри мазутопровода. На вводах магистр, мазутопроводов внутри котельной, а также на отводах к каждому котлу должна устанавливаться запорная арматура с дистанционная электрическая и механическая приводами, расположенными в удобных для обслуживания местах. Для аварийных отключений на всасывающих и напорных мазутопроводах устанавливают запорную арматуру на расстоянии 10-50 м от мазутонасосной.

4.3 Арматура мазутного хозяйства

Одним из важнейших элементов трубопровода является арматура, с помощью которой осуществляется управление потоками. От её работы зависит надёжность всей системы. Арматура для мазутопроводов по назначению классифицируют на:

Запорную (задвижки, клапаны, краны) Предназначены для закрытия проходного сечения трубопровода с целью преграждения пути

Регулирующую (регулирующие клапаны, регуляторы давления) предназначены для регулирования количества среды, протекающей по трубопроводу.

Предохранительную (отсечные клапаны и обратные клапаны, затворы) предназначенные для предотвращения аварийных ситуаций и создания безопасных условий работы персонала.

Арматура делится на приводную (приводятся в действие от ручного, электрического, гидравлического, пневматического привода) и самодействующую (приводятся в действие под напором потока жидкости).

4.4 Мазутонасосная станция

Мазутонасосная обеспечивает следующие операции:

приём мазута и перекачку его в хранилище

циркуляционный подогрев мазута в резервуарах

подачу топлива к форсункам котлов

В Мазутонасосной станции размещают оборудование: технология (мазутные насосы, фильтры грубой и тонкой очистки, подогреватели, трубопроводы с арматурой, измерит, аппаратуру - счетчики, манометры, термометры и т.п.); энергетическое (двигатели насосов, задвижки, пусковую аппаратуру для двигателей, электрические устройства и пр.); сантехническое (вентиляционные установки, отопит, приборы и т.п.); грузоподъемное (мостовые краны, монорельсы с тельферами, блоки, лебедки и т.п.). В основном и растопочном М. х. схема подачи мазута в котельную может быть одно - или двухступенчатой в зависимости от требуемого давления перед форсунками. Число мазутных насосов в каждой ступени основном.М. х. - не менее 4 (в т. ч. по одному резервному и одному ремонтному). Оборудование основного М. х. должно обеспечивать непрерывную подачу мазута в котельную при работе всех рабочих котлов с номинальной производительностью. Давление, создаваемое насосами, выбирают от 0,02 до 3,5 МПа исходя из типа применяемых форсунок. В насосной основного Мазутного хозяйства предусматривают по одному резервному подогревателю и фильтру тонкой очистки. Схема мазутонасосной станции должна допускать возможность работы любого подогревателя и фильтра с любым насосом I и II ступеней. Мазут из основного М. х. подают к котлам по двум магистралям, рассчитана каждая на 75% номинальной производительности с учетом рециркуляции. Из растопочного М. х. мазут поступает в котельную по одному трубопроводу, пропускную способность которого выбирают с учетом общего числа и мощности котлоагрегатов и режима их работы. Как правило, в мазутных хозяйствах ТЭС и котельных для подачи топлива на сжигание и создания давления перед форсунками котлов служат основные насосы: поршневые, шестерёнчатые типов РЗ и Ш, винтовые 3В (трёхвинтовые) и МВН, центробежные консольные типа НК (одно-, двух-, и восмиступенчатые). Выбор типа и числа насосов осуществляется в соответствии с нормами технологического проектирования. При этом тип насоса принимается в зависимости от следующих условий:

Назначение насоса (например, для линий рециркуляции, насосы первого или второго подъёма);

Вязкости жидкого топлива;

Необходимых подачи и напора;

Высоты всасывания;

продолжительности и режима эксплуатации (например, постоянный или переменный ход расход жидкого топлива);

условий снабжения мазутонасосной электрической энергией и параметров пара вырабатываемого котельной.

Для бесперебойной работы, которых в мазутонасосной установлены фильтры грубой и тонкой очистки, отличающиеся количеством отверстий. Фильтры грубой очистки установлены на всасывающей линии насосов, подающих топливо в котельную или перекачивающих его из промежуточной ёмкости в топливохранилища. Фильтры тонкой очистки установлены после подогревателей, нагревающих мазут для подачи к котлам.

4.5 Подогреватели мазута

Для подогрева мазута применяют подогреватели, представляющие собой металлический сосуд цилиндрической формы, состоящий из корпуса, двух сферических крышек и трубной системы. Пар, омывая трубную часть, нагревает идущий по трубам мазут до заданной температуры, конденсируется и сбрасывается в конденсатную линию. Назначением подогревателей является обеспечение подогрева до необходимых значений вязкости мазута перед подачей его в горелочные устройства и форсунки котлов. Подогреватели мазута относятся к рекуперативным поверхностным теплообменным аппаратам.

По конструктивным признакам (по виду поверхности теплообмена) стационарные серийно выпускаемые промышленностью подогреватели мазута принципиально подразделяются на:

кожухотрубные (гладкотрубные);

кожухотрубные с оребрёнными трубами;

кожухотрубные с U - образными трубами;

кожухотрубные секционные;

секционные" труба в трубе" (ТТ.)

В свою очередь, гладкотрубные подогреватели мазута подразделяются на:

аппараты горизонтального исполнения;

аппараты вертикального исполнения;

с продольно - оребрёнными трубами;

с поперечной накаткой на трубах;

с приварными двойниками;

со сьёмными U-образными двойниками;

неразборные однопоточные аппараты;

аппараты разборного исполнения;

Подогреватели подлежат гидравлическому испытанию корпуса, трубной системы, установленной на них арматуры, внутреннему осмотру в установленные сроки.

6. Заключение

В энергетической стратегии развития России до 2020 г. предусматривается не только рост объемов добычи нефти, но и одновременное увеличение глубины ее переработки, что приведет к ухудшению качества мазута.

В процессе добычи, транспортировки, хранения и глубокой переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах в состав высоковязких тяжелых топочных мазутов попадают твердые минеральные примеси, вместе с которыми в мазут переходят соли щелочных металлов, продукты коррозии трубопроводов, резервуаров и оборудования. В процессе переработки нефти образуются высокореакционные соединения непредельных углеводородов, в том числе асфальтосмолистые вещества, которые могут переходить в первоначальном виде или трансформироваться в процессе термокаталитического крекинга в асфальтены, карбены и карбоиды.

Необходимо отметить, что существующая на котельной технология подготовки мазута к сжиганию способствует повышению скорости полимеризации асфальтеносмолистых включений. Полимеризация асфальтеносмолистых включений приводит к росту коксования и появлению отложений на поверхностях нагрева подогревателей мазута, котлов. В результате появления отложений ухудшается эффективность работы подогревателей, увеличиваются потери тепла с уходящими газами, вследствие ухудшения коэффициента теплопередачи и появления дополнительного расхода топлива.

Образующийся нефтяной осадок обладает низкой текучестью, что затрудняет его всасывание и перекачку топливными насосами. Вместе с топливом насосы захватывают воду, приготавливая водо-мазутную смесь с неконтролируемым содержанием воды. Неоднородность состава, переменная вязкость и плотность перекачиваемой среды приводят к появлению нерасчетных, предельно - допустимых нагрузок в топливных насосах, которые начинают работать в неустойчивом пульсирующем режиме. Это приводит к снижению напорных характеристик с большими перепадами давления в топливоподающем трубопроводе и, как следствие, к снижению устойчивой надежной работы всей топливоподающей системы мазутного хозяйства котельной.

Кроме того, неоднородность состава мазута (переменная вязкость и плотность перекачиваемой среды) является причиной нарушения не только гидродинамических, но и тепловых процессов, происходящих в теплообменных аппаратах мазутного хозяйства, к повышенной коксуемости мазута, к снижению качества его распыливания, ухудшению функционирования горелочных устройств, к снижению качества процесса горения топлива в топках котлов.

Это в конечном итоге приводит к снижению экономичности, надежности, ухудшению экологии, к уменьшению межремонтного цикла котельного агрегата в целом.

7. Список литературы

1. Ю.Г. Назмеев "Мазутные хозяйства ТЭС" Москва Изд; МЭИ-2002год.

2. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-144-2/68. htm

3. http://www.kotel21.ru/mazutnoe-hozjaystvo-kotelnih/

4. http://www.bibliofond.ru/download_list. aspx? id=8391

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Мазутное хозяйство БТЭЦ-2 предназначено для приёма, хранения и подачи мазута на сжигание в котлах отопительных газифицированных котельных. Физико-химическая характеристика мазутов. Основное оборудование мазутного хозяйства и насосов, подающих мазут.

реферат , добавлен 18.05.2008

Изучение технологии производства мазута, его назначения и применения. Характеристика физико-химических свойств мазута. Обоснование способа его получения и особенностей выбранного метода. Химическое и коррозионное действие среды на материал и оборудование.

реферат , добавлен 27.05.2010

Газовый баланс как уравнение, выражающее равенство прихода и расхода тепла газообразного топлива на металлургическом заводе, рассмотрение способов составления. Общая характеристика схемы транспортировки мазута, знакомство с основными особенностями.

презентация , добавлен 07.08.2013

Распределение грузооборота на односторонней железнодорожной эстакаде слива мазута. Установка аварийного слива УВСМ-15. Гидравлический расчет сливного коллектора и трубопровода. Подбор откачивающих насосов для мазута. Расчет экономической эффективности.

дипломная работа , добавлен 31.08.2012

Типы промышленных установок. Блок атмосферной перегонки нефти установки. Особенности технологии вакуумной перегонки мазута по масляному варианту. Перекрестноточные посадочные колонны для четкого фракционирования мазута с получением масляных дистиллятов.

реферат , добавлен 14.07.2008

Физико-химические свойства мазута, технология его производства. Анализ возникновения и развития аварийных ситуаций, определение вероятностей сценариев с помощью деревьев событий. Негативные поражающие факторы аварий; экономический и экологический ущерб

дипломная работа , добавлен 11.05.2014

Описание технологического процесса фракционирования углеводородного сырья. Схема дисцилляции - фракционирования нефти. Регулирование уровня мазута в кубе ректификационной колонны. Обработка массива данных с помощью пакета System Identification Toolbox.

курсовая работа , добавлен 28.05.2015

Описание принципиальной технологической схемы установки вакуумной перегонки мазута. Построение кривой ИТК мазута Северо-варьеганской нефти. Технологический расчёт и расчёт теплового баланса вакуумной колонны, расчёт её диаметра и высоты, числа тарелок.

курсовая работа , добавлен 28.04.2014

Цели, процессы сушки древесины. Существующая технология и оборудование для сушки пиломатериалов. Определение типа конструкции лесосушильной установки. Подбор энергетической установки для лесосушильной камеры М-1. Схема энергетического комплекса Прометей.

реферат , добавлен 07.11.2009

Схемы организации реагентного хозяйства, дозирование реагентов. Взаимосвязь между технологией улучшения качества воды и составом и насыщенностью реагентного хозяйства. Установки для приготовления раствора флокулянта, дозирования пульпы активного угля.

Мазутное хозяйство отопительных котельных

Мазутное хозяйство - комплекс устройств, обеспечивающих приемку, хранение и подачу необходимого количества мазута в котельнуюи подготовку его для сжигания в топках котлов. Мазут может быть основным топливом, резервным (например, в зимнее время), аварийным, растопочным, когда основным является сжигаемое в пылевидном состоянии твердое топливо.

Основными элементами мазутного хозяйства являются: приемное устройство, мазутохранилище, резервуар для присадки мазута, расходный бак, фильтры грубой и тонкой очистки, подогреватели мазута, охладители конденсата, системы трубопроводов (мазутопроводы, паро- и конденсатопроводы, дренажный трубопровод), насосы различного назначения. Мазут к потребителю доставляется железнодорожным транспортом, нефтеналивными судами, по трубопроводам (если нефтеперерабатывающие заводы находятся на небольших расстояниях).Доставленный в железнодорожных и автомобильных цистернах мазут подогревают до температуры 30-60 °С в зависимости от его марки. Для этой цели чаще всего применяют сухой насыщенный или слабоперегретый пар с давлением 5-6 кгс/см 2 , подаваемый непосредственно в цистерну. Возможно также использование для этой цели переносных змеевиковых подогревателей, что исключает обводнение мазута. Сливаемый из цистерны мазут должен пройти через специальный фильтр, предохраняющий от попадания механических примесей в мазутохранилище. Площадки, где расположены сливные устройства, должны иметь твердые покрытия со стоком для отвода пролитого мазута к местному очистному сооружению. Мазутное хозяйство при доставке мазута железнодорожным транспортом состоит из следующих сооружений и устройств: сливной эстакады с промежуточной емкостью; мазутохранилища; мазутонасосной станции; системы мазутопроводов между емкостями мазута, мазутонасосной и котельными установками,устройствами для подогревамазута; установок для приема, хранения и ввода в мазут жидких присадок. Схема мазутного хозяйства с наземным мазутохранилищем приведена на рисунке 1. Из железнодорожных цистерн 1, располагающихся при сливе на эстакаде 2, мазут по переносному сливному лотку 3 поступает в сливной желоб 4 и затем по отводящей трубе 5 - в приемную емкость 6. Из нее мазут по мазутопроводам подается в фильтр 10 грубой очистки и насосами9 через фильтры 8 гонкой очистки закачивается в емкость мазутохранилища 7. Из емкости мазутохранилища через фильтры 11 тонкой очистки и подогреватели 13 насосами 12мазут подается в горелки 14 котельных агрегатов. Часть разогретого мазута направляется по линии рециркуляции 15 в мазутохранилище для разогрева находящегося там мазута. Рециркуляция мазута предназначена для предупреждения застывания мазута в трубопроводах при уменьшении или прекращении его потребления.

Рис.1.Схема мазутного хозяйства с наземным мазутохранилищем: 1-железнодорожная цистерна; 2-эстакада; 3-переносный сливной лоток; 4-сливной желоб; 5-отводящая труба; 6-приемная емкость; 7-мазутохранилище; 8, 11-фильтры тонкой очистки; 9, 12-насосы; 10-фильтр грубой очистки; 13-подогреватель; 14-горелки котлов; 15-линия рециркуляции.

При сливе из железнодорожной цистерны мазут самотеком движется по открытым лоткам (желобам) в приемные баки. По дну лотков проложены паропроводы. Слив мазута из цистерн происходит через нижний сливной прибор в межрельсовые желоба. Мазут из приемных резервуаров перекачивается погружными нефтяными насосами в основные резервуары для хранения- мазутохранилища, которых, как правило, не менее двух. Суммарная вместимость резервуаров выбирается в зависимости от производительности котельной, дальности и способа доставки (железнодорожный, трубопроводный и др.). Применяют нормальный ряд мазутохранилищ вместимостью 100; 200; 500; 1000; 2000; 3000; 5000; 10000 и 20000 м 3 .Выполняются мазутохранилища наземными, полуподземными (заглубленными) и подземными. Резервуары бывают основные, расходные и резервные. Все они должны обладать безопасностью хранения топлива в пожарном отношении; полной герметичностью; несгораемостью, долговечностью, коррозионной стойкостью против воздействия агрессивных грунтовых вод; удобствами обслуживания и очистки от отстоя и осадков; возможностью установки внутри резервуара подогревающих устройств и другого технологического оборудования. Резервуары мазутохранилища обычно выполняют железобетонными или металлическими. Последние применяют в районах Крайнего Севера и в сейсмически опасных районах. Теплоизоляция металлических хранилищ выполнена из полиуретана, обшитого металлическими листами. Резервуары и баки должны сообщаться с атмосферой и иметь отстойники для сбора воды.

Для перекачки мазута в отопительных котлахнаибольшее применение находят шестеренные и винтовые насосы. При вращении шестерен 2 в направлении, обозначенном на рисунке 2 стрелками, жидкость попадает во впадины, образованные зубьями шестерни и корпусом 4насоса, и перемещается из всасывающей полости 3 в нагнетательную 1. Для бесшумной и плавной подачи перекачиваемой жидкости зубья шестерен часто выполняют косыми. Производительность шестеренных насосов обычно не превышает 20 м 3 /ч, а напор - 12 МПа (1 200 м вод. ст.).

Рис.2.Шестеренный (а) и винтовой (б) насосы: 1-нагнетательная полость; 2-шестерни; 3-всасывающая полость; 4-корпус; 5-винтовые роторы.

В винтовых насосах мазут подается путем выдавливания его роторами с винтовой нарезкой. Винтовые насосы по сравнению с шестеренными бесшумны и работают с большим числом оборотов. Наиболее распространены трехвинтовые насосы с центральным ведущим ротором. При вращении винтовых роторов 5 в раскрывающуюся впадину винтового канала из всасывающей полости 3 поступает мазут. При дальнейшем вращении роторов эта впадина закрывается и мазут, находящийся в ней, переносится в нагнетательную полость 1. Там впадина раскрывается, и мазут выдавливается выступами винтов роторов.

Чтобы обеспечить подогрев мазута в хранилище, необходимый для нормальной работы мазутных насосов, применяют следующие методы: установку паровых подогревателей погружного типа в нижней части резервуара; местные шахтные, секционные или электрические подогреватели; выносные подогреватели. Кроме подогрева в хранилищах предусматривают подогрев мазута в мазутопроводах и перед форсунками.

В настоящие время на котельных применяются подогреватели мазута - поверхностные теплообменники с противоточным движением сред, с трубчатой теплообменной поверхностью, с компенсацией температурного удлинения за счет нежестких конструкций. Например, используется кожухотрубный теплообменный аппарат конструкции Гипронефтемаша. Аппарат состоит из трех основных частей: корпуса 6, трубной доски 10 с развальцованными в ней U-образными трубками и крышки. К цилиндрическому корпусу с одной стороны приварен фланец, с другой стороны - днище 1 эллиптической формы. В центре корпуса подогревателя мазута снаружи приварены две опоры 9 сегментного типа и патрубки 8 для подвода и отвода мазута, движущегося в межтрубной полости.

Трубная доска в подогревателе с развальцованными в ней U-образными трубками представляет собой трубный пучок 5, который может выниматься из корпуса подогревателя мазута при разборке аппарата и снова вставляться после проведения осмотра и при необходимости чистки. Крышка (распределительная коробка) состоит из цилиндрической части, эллиптического днища, приваренного с одного конца, и фланца, приваренного с другого конца. К цилиндрической части крышки подогревателя приварены патрубки 2 с фланцами для присоединения трубопроводов подвода и отвода теплоносителя, движущегося в трубной полости. В крышке также предусмотрена перегородка 3, обеспечивающая двухходовой поток теплоносителя по трубкам аппарата.

Рис.3.Кожухотрубный теплообменный аппарат с U-образными трубками конструкции Гипронефтемаша: 1,7-днище; 2-патрубки для подвода и отвода теплоносителя; 3-перегородка; 4-фланец; 5-трубный пучок; 6-корпус; 8-патрубки для подвода и отвода мазута; 9-опора; 10-трубная доска.

Для подогрева небольших количеств жидкого топлива нашли достаточно широкое применение подогреватели типа «труба в трубе».

Рис.4.Секционный подогреватель топлива типа ПТС: 1-опора подвижная; 2-опора неподвижная; 3-клапан выхода топлива; 4-паровой клапан; 5-клапан выхода конденсата; б-клапан входа топлива;7-трубка нагревательная; 8-корпус подогревателя; 9-фланец корпуса; 10-болт;11-крышка; 12-изоляция;13-ребра нагревательной трубки; А и Б-вход и выход топлива; В-вход пара; Г-выход конденсата.

Принцип работы подогревателя мазута заключается в следующем. Топливо из магистрали через запорный клапан поступает в межтрубное пространство (между корпусом и нагревательной трубкой), омывает наружную поверхность и ребра нагревательной трубки, нагревается и через крышку переходит в другую секцию или через клапан на выход. Греющий пар из паропровода через паровой клапан 4 попадает в нагревательную трубку; через стенку трубки подогревателя и ребра теплота пара передается топливу, далее пар конденсируется и в виде конденсата через клапан 5 удаляется из подогревателя в систему подготовки питательной воды.

В процессе длительной эксплуатации на ряде предприятий выявлены серьезные недостатки в работе данных подогревателей, к которым следует отнести:

невозможность использования данных подогревателей на высоковязких мазутах с УВ° >100 с температурой подогрева до 120-135 °С;

повышенную скорость отложений на внутренней поверхности труб со снижением тепловой мощности (коэффициент теплопередачи снижается по оценкам ЦКТИ до 70%);

трудности, связанные с очисткой внутренней поверхности труб от отложений окисленных продуктов полимеризации мазута при температурах пара на стенке свыше 120 °С;

относительно низкие скорости движения мазута (0,2-0,5 м/с);

низкая гидравлическая плотность (как по пару, так и по мазуту) не позволяет повторно использовать конденсат греющего пара в технологической схеме котельной, который после охлаждения сбрасывается через очистные сооружения в канализацию;

обводнение мазута за счет возможного попадания пара или конденсата в топливо в случаях появления свищей в трубной системе подогревателей.

Для подачи мазута к котлам применяют три схемы: циркуляционную (при использовании высоковязких мазутов, когда котельная работает постоянно на мазуте и кратковременно на газе); тупиковую (при сжигании маловязких мазутов, когда котельная работает на стабильных нагрузках, превышающих средние); комбинированную (при работе котельной на переменных нагрузках и частых переходах с газового топлива на мазут). Регулирование подачи мазута (давления) осуществляется с помощью клапана с импульсом по производительности котлов или давлению пара в котле. При циркуляционной схеме мазут отбирается в нижней части резервуара, насосом перекачивается через выносной подогреватель в котельную, а затем в резервуар. При этом улучшается разогрев мазута и уменьшается отложение примесей в резервуаре. Для перекачки мазута применяют поршневые и винтовые насосы. Мазутопроводы от хранилищ до котельной и рециркуляционный мазутопровод прокладывают в траншеях или туннелях совместно с паропроводами и покрывают их общей изоляцией. Паропроводы должны иметь надежный отвод конденсата. Чтобы обеспечить давление мазута перед форсункой около 20 кгс/см 2 , применяют специальные насосы (шестеренные, лопаточные, винтовые, плунжерные).

Проблемы подготовки мазута к сжиганию

По существующей традиционной технологии подготовки к сжиганию и транспортировке температура мазута в резервуарах находится в пределах 80-95 °С и поддерживается за счет местного подогрева паровыми подогревателями, расположенными на днище мазутной емкости. Затем, при помощи рециркуляционного разогрева выносными подогревателями, разогретый мазут, с необходимой вязкостью, подается в котельную к котлам. Остатки мазута поступают по рециркуляционной линии обратно в мазутные емкости. Растекание в резервуаре турбулентных затопленных струй и сопутствующие им вихревые токи обеспечивают перемешивание мазута в резервуарах и равномерное распределение температур в объеме резервуаров. В то же время, за счет многократного прокачивания мазута, получается грубая водотопливная смесь (эмульсия), качество которой не соответствует требованиям по условиям горения. Низкое качество топливной смеси приводит к пульсирующему горению мазута в топке котлов. С другой стороны, используемая технология подготовки находящегося на хранении в резервуарах мазута с переменным влагосодержанием не позволяет в должной мере обеспечить качественный процесс отстаивания и удаления воды из мазута до влагосодержания, обеспечивающего условия экономичной и экологичной работы котлов. Другой проблемой, существенно влияющей на экономическую эффективность работы котельной, является то, что в существующих схемах мазутного хозяйства котельных отработанный конденсат пара из мазутоподогревателей выносных и находящихся в емкостях после охлаждения водой городского водопровода до требуемой температуры (40 °С) сбрасывается в систему производственно - дождевой канализации и после очистки в городской коллектор. Применяемые сейчас методы очистки сточных вод от нефтепродуктов являются дорогостоящими и не всегда эффективными. Особенно это относится к очистке сильно загрязненных нефтепродуктами вод, которые могут появиться при разрывах или свищах в мазутных подогревателях. Поэтому возврат загрязненного нефтепродуктами конденсата в питательный контур паровых котлов может привести к выходу их из рабочего состояния. Потеря конденсата от подогревателей мазута приводит к необходимости дополнения подпиточной химочищенной водой котлового контура и дополнительного топлива.

Сжигание мазута.

Современные методы промышленного сжигания мазута в топках котлов основаны на факельном сжигании мелкораспыленного топлива при обязательном условии предварительного его нагрева и принудительного распыливания при помощи форсунок. Для распыления мазута в отопительных котлах чаще всего используются форсунки с механическим или паровым распыливанием, а также с комбинированным паромеханическим распылом. Механические форсунки требуют высокого давления и даже при этих условиях не могут обеспечить широкий диапазон регулирования нагрузки. Форсунки с паровым распылом требуют расход пара, что трудно осуществить в котельной с водогрейными котлами. В последние годы на российском рынке появились ротационные форсунки, лишенные таких недостатков, как сложность конструкции и шум в работе. Одним из таких образцов являются форсунки фирмы «ЗААКЕ» (г. Бремен, Германия). Они могут сжигать любое жидкое котельное топливо, в том числе мазуты марок 40 и 100, остатки тяжелых минеральных масел, гудрон и т.д. Они не требуют тщательной фильтрации мазута. Однако все вышеперечисленные форсунки не обеспечивают устойчивость пламени при сжигании сильно обводненного мазута, полноту сгорания грубодисперсных фракций, которые скапливаются в донных отложениях при длительном хранении мазута. Решить эти проблемы путем совершенствования конструкции форсунок не представляется возможным.

Существенным недостатком работы котлов на мазуте является загрязнение поверхностей нагрева котла, что вызывает ухудшение условий теплопередачи по сравнению с работой на газе. Несколько выше и коэффициент избытка воздуха, что приводит к снижению КПД котла. В котельных, где мазут является резервным (аварийным) топливом, наибольшее распространение получили короткофакельные горелки ГМГМ. Мазут подается к распыливающей головке, в которой установлены: шайба распределительная с одним рядом отверстий, завихрители топливный и паровой, имеющие по три тангенциальных канала. Шайба и завихрители крепятся с помощью накидной гайки. Количество и диаметр отверстий в шайбе распределительной следующие: в горелках ГМГ-1,5М и ГМГ-2М- 8 диаметром 2,5, в горелках ГМГ-4М и ГМГ-5М - 12 диаметром 3 мм. Мазут проходит через отверстия шайбы, по каналам попадает в камеру завихрителя и выходит из сопла, распыливаясь за счет центробежной силы. Если требуемая тепловая мощность находится в пределах 70-100% от номинальной, можно работать без подачи пара, так как достаточно механического распыливания мазута. При тепловой мощности ниже 70% от номинальной подается пар давлением 1,5-2 кгс/см 2 , который проходит через каналы парового завихрителя и закрученным потоком участвует в распыливании мазута.

При сжигании мазута необходимо следить за тем, чтобы на внутренних поверхностях форсунок не накапливались нагарообразования, смолистые и другие отложения, ухудшающие условия распыливания мазута, что вызывает неполноту его сгорания. О наличии таких отложений можно судить по появлению в топке летающих капель - «звездочек». Поэтому форсунки следует периодически вынимать из горелок, очищать их от отложений и промывать соляровым маслом или другим легким топливом.

Устройства и способы для сжигания и очистки мазута.

Наряду с организационно-финансовыми причинами неудовлетворительного состояния систем теплоснабжения, имеют место серьезные причины технического характера. В настоящее время неизвестен соответствующий современным требованиям рациональный и экономически обоснованный способ высококачественного распыла мазута без распыливающего агента. Нормативные документы, регламентирующие режимы эксплуатации ТЭС разработаны десятки лет назад, в период относительно дешёвого топлива. Вероятно, низкая экономичность оборудования для сжигания мазута (механических форсунок) и энергорасточительность существующей технологии сжигания мазута объясняется временем разработки. В настоящее время, по некоторым данным, отраслевые НИИ не ведут работы в этом направлении. При нарастающем дефиците газа, с ростом доли мазута в общем балансе топлива, с ростом стоимости мазута, необходимо совершенствование технологии его сжигания и внедрение новейших разработок. Сжигание мазута с условным отсутствием химического недожога, потери тепла на испарение влаги обводненного топлива и т.п. не могут быть оправданы при сегодняшних взглядах на энергосбережение и на экономию энергоресурсов.

Следует подчеркнуть, что предлагаемый способ распыла мазута с использованием кавитационных эффектов является новым в теории проектирования и в практике эксплуатации ТЭС, не имеющий, по некоторым данным, аналогов в России.

Форсунка предназначена для высококачественного механического распыла и сжигания мазута в энергетических котлах и установках. Кавитационная форсунка является современной техникой, не имеющей аналогов в России. Отличительными особенностями данной разработки по сравнению с традиционными механическими форсунками являются её высокая экономичность, надежность и простота в обслуживании.

Высокая надежность достигается благодаря простоте конструкции и применению материалов, рассчитанных на многолетнюю длительную эксплуатацию. Все обслуживание форсунки заключается только в периодическом контроле за состоянием деталей. Поэтому применение «Фрезы» позволит потребителю одновременно решить две проблемы – энергосбережения и ресурса.

Принцип работы кавитационной форсунки.

Форсунка состоит из корпуса, сопла, завихрителя и основания. Основным элементом форсунки Фреза является кавитатор, который представляет собой цилиндрический корпус, оснащенный профилированными каналами специальной зависимости.

При прокачивании под давлением мазута через кавитатор в нем формируется вихревой поток, в котором под действием переменных давлений в местах неоднородностей топлива возникают ее разрывы, что приводит к появлению мельчайших пузырьков. При последующем схлопывании пузырьков происходят резкие скачки давления (абсолютная величина давления зависит от сил поверхностного натяжения жидкости и других факторов), образуются поперечные составляющие скорости потока, существенные сдвиговые напряжения потока и значительное локальное повышение температуры. Непрерывное образование и схлопывание пузырьков в жидкости, известное как явление кавитации, приводит к разрыву мазутных цепочек (кластеров), генерации высокочастотных колебаний и неустойчивости топливной плёнки перед сопловым отверстием. Вязкость топлива, за счёт разрыва цепочек молекул и местных повышений температуры резко снижается, а вода, содержащаяся в топливе, под воздействием кавитации частично подвергается диссоциации на водород (идеальное горючее) и кислород, а частично образует с топливом водомазутную эмульсию. При выходе из соплового отверстия, неустойчивая пульсирующая газоводомазутная плёнка мгновенно разваливается на мельчайшие капельки, внутри которых находится мельчайшая частица воды, водород или кислород. Вылетая в область низких давлений газ расширяется взрывом, а вода мгновенно прогревается и взрывается, что и приводит к вторичному мелкодисперсному дроблению мазута до уровня 40…60 мкм. Наилучшие результаты достигаются при дисперсности водяных частиц от 3 до 8 мкм. Горение мазута и водорода в присутствии паров воды и активного кислорода проходит при предельно низких избытках воздуха, без гарантированного недожога топлива с полнотой сгорания близкой к единице, что и приводит к экономии топлива при сжигании. Снижение удельного расхода мазута теоретически может достигать 2,5… 3,0 % и более, а это сотни миллионов рублей.

Сегодня, когда во всех государствах мира энергосбережение введено в ранг государственной политики, необходимо всемерное совершенствование технологии сжигания мазута на ТЭС и котельных, необходима модернизация и совершенствование действующего оборудования.

Учитывая компактность, надёжность и простоту конструкции, кавитационные форсунки механического распыливания мазута в горелках котлоагрегатов по совокупности экономических и эксплуатационных параметров превосходят любые другие известные устройства и способы сжигания топлива.

Применение форсунок «Фреза» позволит:

1. Снизить удельный расход мазута на 0,5…1,0% и до 1,5% на малых нагрузках в сравнении с механическими форсунками ГРФМ.

2. Обеспечит диапазон регулирования нагрузки котла от 50 до 100%.

3. Снизить избытки воздуха в топке;

4. Снизить занос поверхностей нагрева котла;

5. Повысить К.П.Д. котла;

6. Повысить надёжность и безопасность эксплуатации котлоагрегата при сжигании низкосортного мазута.

Установка предназначена для выделения из мазутов воды и мехпримесей. Данный процесс происходит за счет разделения смеси на 3 фазы на основе их разности плотностей с применением различных диапазонов высоких скоростей и вращающих моментов. Сырье (загрязненный продукт) подается через трубу механизма подачи во вращающуюся часть шнекового конвейера, где под действием центробежной силы происходит разделение на очищенный продукт и осадок. Очищенный мазут выводится из цилиндрической части ротора, а осадок за счет разницы скоростей шнека и ротора поступает в коническую часть, где происходит его обезвоживание. Обезвоженный осадок выгружается в узком конце конической части через специальные порты и с помощью транспортера может выгружаться напрямую в самосвалы или контейнеры для отходов. Управление декантером и насосом осуществляется со встроенного пульта управления. Центрифуга и насос имеют взрывозащищенное исполнение. Остаток воды в очищенном мазуте - не более 1,5%. Остаток мехпримесей - не более 1%. Установка смонтирована на прочной металлической раме.

Применяемые сегодня в котельных технико-технологические и организационно - технические мероприятия по хранению и использованию поставляемого низкосортного жидкого топлива не только не обеспечивают уровень современных требований по экономическим и экологическим показателям, но и усугубляют их за счет:

повышенного образования шлама с резким увеличением термического сопротивления на поверхностях нагрева;

повышенной коксуемости мазута;

снижения качества его распыливания;

ухудшения функционирования горелочных устройств;

снижения качества процесса горения топлива в топках котлов;

снижения надежности, маневренности производительности котельного агрегата и уменьшения его межремонтного ресурса в целом;

значительных потерь топлива, электроэнергии и воды.

Совершенствование эксплуатации мазутного хозяйства в новых экономических условиях требует комплексного подхода по внедрению нового оборудования и технологий хранения, подготовки к сжиганию мазута и его учета.

Это достигается за счет применения таких технологий, которые бы обеспечивали требуемый уровень нагрева, фильтрации, гомогенизации, давления и постоянства качества подаваемого на горение мазута, а также приборного контроля расхода и приема топлива с минимальными эксплуатационными затратами. К таким технологиям следует отнести:

«холодное» хранение мазута с выделением прогретой зоны в объеме резервуара по линии всасывания;

многоступенчатую подготовку мазута с получением высококачественной топливной (водотопливной) смеси (эмульсии) путем диспергирования топлива содержащейся в ней водой (или нефтесодержащими водами) и топливными составляющими;

циркуляционный подогрев мазута с повышенными скоростями в выносных подогревателях - гомогенизаторах, многократную фильтрацию на фильтрах - подогревателях;

технологию замкнутой схемы нагрева мазута с возвратом конденсата в цикл котельной.

Необходимо разработать аппаратно - программный комплекс измерительных устройств, позволяющих с учетом динамики изменения свойств поступающего и расходуемого мазута определять автоматически его массу.

В энергетической стратегии развития России до 2020 г. предусматривается не только рост объемов добычи нефти, но и одновременное увеличение глубины ее переработки, что приведет к ухудшению качества мазута.

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический Институт

Кафедра: «Т и ГГД»

МАЗУТНОЕ ХОЗЯЙСТВО КОТЕЛЬНЫХ

Студентка ТЭ 07-05 __________ Голубева Е.А.

	Назначение мазутного хозяйства.......................................................
	Физико-химическая характеристика мазутов...................................
	Основное оборудование мазутного хозяйства..................................
	3.1. Оборудование для приема мазута..............................................
	3.2. Мазутохранилище........................................................................
	3.3. Мазутонасосная............................................................................
	3.4. Эксплуатация трубопроводов.....................................................
	Техническая характеристика насосов подающих мазут на сжигание
	Заключение …………………………………………………………...
	Список использованной литературы ………………………………

Назначение мазутного хозяйства

На отопительных газифицированных котельных с установленной мощностью свыше 20 МВт в качестве резервного топлива используется мазут. В соответствии со СНиП 11-35-76 «Котельные установки» запасы мазута на котельных должны составлять не менее десятисуточного расхода при доставке по железной дороге и пятисуточного автомобильным транспортом. Работа котельных на мазуте осуществляется очень редко (в периоды ограничения потребления газового топлива), поэтому его обновление растягивается на длительное время. При длительном хранении мазут постепенно ухудшает свои качества и создает дополнительные технические сложности эксплуатационному персоналу.

Мазутное хозяйство БТЭЦ-2 предназначено для приёма, хранения и подачи мазута на сжигание в котлах. Так как мазут топливо достаточно дорогостоящее, крупные электростанции, в том числе и Березниковская ТЭЦ-2 работает на газе, а жидкое топливо - мазут используется как резервное. Режим работы мазутного хозяйства предусмотрен как аварийно-растопочный, при ограничении подачи газа, во время аварийной ситуации на газовом оборудовании растопка котлов производится топочным мазутом.

Мазутное хозяйство предназначается для следующих работ:

Приём железнодорожных цистерн с мазутом;

Разогрев вагонов-цистерн;

Слив мазута из цистерн;

Хранение мазута в резервуарах;

Подготовка и обработка мазута перед подачей его к насосам и форсункам;

Учёт потребляемого мазута;

Мазутное хозяйство может работать в двух режимах - в холодном или горячем резерве.

Холодный резерв - это, когда оборудование мазутонасосной остановлено и лишь, в зависимости от продолжительности простоя, периодически включается схема внутренней циркуляции для поддержания температуры в резервуарах мазута в пределах от 30 0 С до 80 0 С.

Горячий резерв - мазутопроводы заполнены мазутом и осуществляется постоянный проток мазута подогретого до Т = 75 0 до 80 0 С по главному напорному мазутопроводу, мазутному кольцу котельного отделения, трубопроводу рециркуляции (возврата) в зависимости от выбранной схемы.

Выбор схемы мазутоснабжения котельной находится в зависимости от ряда местных условий: рельефа территории, ёмкости резервуаров, способа подачи мазута из топливохранилища к форсункам котельной и других.

2. Физико-химическая характеристика мазутов

МАЗУТ - густая темно-коричневая жидкость; остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций. Применяют как жидкое котельное топливо, для производства моторных топлив и смазочных масел, битумов, кокса .

С 1 января 1965 года введён ГОСТ 10585-63, который распространяется на нефтяное топливо, предназначаемое для транспортных и стационарных котельных установок и промышленных печей. Для котельных промышленных предприятий предназначается топочный мазут марок М 40, М100, М200.

Мазут топочный М200 поставляется по согласованию с потребителями, он подаётся с нефтеперерабатывающих заводов только по трубопроводам. Разогрев его открытым паром запрещён.

Мазут на БТЭЦ-2 может поступать двух марок - М40 и М100, которые доставляются в цистернах железнодорожным транспортом.

Степень текучести жидкого топлива характеризуется его вязкостью.

Она измеряется специальным прибором - вискозиметром. Для достижения хорошей текучести, необходимой при сливе, транспортировке по трубам, распылении в форсунках, мазут необходимо подогревать, снижая тем самым его вязкость. По этой же причине необходимо организовать подогрев мазута в резервуарах, так как при этом увеличивается скорость осаждения механических примесей и отстаивания мазутов от воды, а также создаются условия для перекачки.

Температура вспышки - это такая температура, при которой выделяемые при нагреве пары мазута образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки характеризует пожарную безопасность жидкого топлива. Температура воспламенения при определении в открытом тигле должна находиться в пределах 90-140 0 С.

Температура застывания мазута - это такая температура, при которой он застывает настолько, что при наклоне пробирки под углом 45 0 уровень его остаётся неизменным в течение 1 минуты. Так же как вязкость, температура застывания влияет на выбор способа слива мазута и системы обогрева мазутопроводов.

Вода и механические примеси представляют собой балласт, снижающий теплоту сгорания топлива, а также экономические показатели котельных агрегатов. Наличие воды в мазуте, подаваемом в топку, имеет и другое отрицательное значение. Чем больше паров воды в продуктах сгорания, тем больше выпадение кислоты на поверхностях нагрева в области низких температур и разъедание металла котлоагрегатов. Допустимо содержание влаги в товарном мазуте до 2%, а при сливе при разогреве открытым паром 5%. Механические примеси в мазуте марок М40 и М100 составляют 1-2,5%. Очень важно отсутствие волокнистых и абразивных механических примесей, вызывающих быстрое засорение, износ фильтров, форсунок и арматуры.

Зола, в состав которой входят соединения ванадия и натрия вызывает коррозию высокотемпературных поверхностей нагрева и их зашлакование. Отстаивание воды и её слив позволяют удалить из мазута вредные соединения натрия. При этом снижается зольность мазута.

Испаряемость мазута, при которой, прежде всего обращаются в пар наиболее ценные углеводороды предотвращают транспортировкой и хранением в закрытых цистернах и резервуарах.

Взрывоопасность мазута возникает когда нефтяные пары в определённой концентрации с воздухом образуют взрывоопасные смеси и при соприкосновении с пламенем, накалённым металлом, электрической искрой и другим может произойти взрыв этой смеси. Поэтому все операции в мазутном хозяйстве должны проводиться со строгим соблюдением правил противопожарных мероприятий и техники безопасности.

Из-за токсичности паров нефтяного топлива может происходить отравление людей нефтяными парами от вдыхания их при ремонте и очистке резервуаров, а также в не6достаточно вентилируемых помещениях мазутного хозяйства. По мере повышения температуры подогрева токсичность увеличивается.

3. Основное оборудование мазутного хозяйства

3.1. Оборудование для приёма мазута

Оборудование для приёма мазута состоит из двух путевой эстакады, длинной 90 метров, сливных лотков и канала объёмом 400 м 3, помещения, где установлены перекачивающие нефтяные насосы типа 12 НА22х6, системы трубопроводов с запорной арматурой. Мазут из цистерн сливается в межрельсовые приёмно-сливные лотки и самотёком подаётся в промежуточную ёмкость, которая предназначена для сглаживания неравномерности слива мазута, поднятия его температуры до определённых пределов (разность температур в промёмкости и температуры в резервуарах мазута не должна превышать 20 С) и перекачки его в мазутохранилище.

Для перекачивания мазута в помещении установлены перекачивающие нефтяные насосы типа 12НА22х6, перекачивающий мазутопровод диаметром 326 мм с установленной на нём запорной арматурой.

3.2. Мазутохранилище

Мазутохранилище служит для хранения, подготовки к сжиганию мазута (подогрев, перемешивание) и представляет собой два однотипных металлических резервуара объёмом 5000 м 3 , цилиндрической формы диаметром 22,8 м и высотой 11,92 м. Резервуар мазута включает в себя: два люка-лаза, расположенных с двух сторон по диагонали цилиндра, служащие для производства ремонтных работ, многомаршевую шахтную лестницу для подъема на крышу резервуара. На крыше находится два световых люка, замерный люк и два дыхательных клапана. Световые люки служат для осмотра внутренней поверхности резервуара, замерный - для физического замера уровня мазута.

К резервуару подведены следующие трубопроводы:

перекачивающий мазутопровод из промёмкости диаметром 300мм
всасывающий мазутопровод насосов рециркуляции диаметром 300 мм
всасывающий мазутопровод основных насосов диаметром 350 мм
всасывающий мазутопровод дренажных насосов диаметром 100 мм
напорный мазутопровод основных насосов диаметром 100 мм
напорный мазутопровод насосов рециркуляции диаметром 200 мм
напорный мазутопровод диаметром 100 мм дренажных насосов.

Внутренне оборудование резервуара: днище выполнено с уклоном 2 0 к всасывающим трубопроводам; центральная стойка для удерживания крыши; коллектор напора трубопровода перекачиваемого мазута из промёмкости с соплами по всему коллектору расположенными через 2 метра. По высоте резервуара через каждые 2,5 метра, начиная с отметки 2,5 м, установлены термодатчики для определения температуры мазута в резервуаре в разных точках.

Оптимальная температура хранения мазута в резервуарах 60 0 С. Максимальный нагрев мазута в резервуаре должен быть на 15 0 С ниже вспышки мазута и не превышать 90 0 С.

При понижении температуры мазута в резервуаре до 40 0 С при «холодном» хранении необходимо включать разогрев.

При работе наружной (через котельное отделение) рециркуляции мазута, температура мазута должна поддерживаться в пределах 75-80 0 С.

При заполнении резервуара от отметки 9,5 метров должен работать только один перекачивающий насос, во избежание перелива ведётся наблюдение за поднятием уровня мазута через каждые 5 минут.

Очистка резервуаров от донных отложений и его внутренний осмотр производится один раз в 5 лет с момента ввода в эксплуатацию.

При появлении течей мазута из резервуара, а также арматуры со стороны резервуара, он должен быть опорожнён полностью, пропарен, устранены дефекты и проведено гидравлическое испытание.

3.3. Мазутонасосная

Мазутонасосная обеспечивает следующие операции:

приём мазута и перекачку его в хранилище
циркуляционный подогрев мазута в резервуарах
подачу топлива к форсункам котлов

Для этого в здании мазутонасосной размером 12х60 метров установлено основное и вспомогательное оборудование, а также узлы управления ими. Подогрев мазута по всей системе мазутоснабжения производится паром, подаваемым из котельной. Работа мазутонасосной автоматизирована, для того чтобы она осуществлялась без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Оператор мазутонасосной должен присутствовать при поступлении мазута и при перекачке его из приёмной ёмкости в резервуар, в остальное время он проводит только периодическое наблюдение за работой.

Для подачи топлива на сжигание и создания давления перед форсунками котлов служат основные насосы № 1, 2, 3, типа 5Н5х4, для бесперебойной работы которых в мазутонасосной установлены фильтры грубой и тонкой очистки, отличающиеся количеством отверстий. Фильтры грубой очистки установлены на всасывающей линии насосов, подающих топливо в котельную или перекачивающих его из промежуточной ёмкости в топливохранилища. Фильтры тонкой очистки установлены после подогревателей, нагревающих мазут для подачи к котлам.

Для подогрева мазута в насосных и котельных применяются закрытые подогреватели. В мазутонасосной БТЭЦ-2 установлены подогреватели типа ПМ10-120 и ПМ40-30, представляющие собой металлический сосуд цилиндрической формы, состоящий из корпуса, двух сферических крышек и трубной системы. Пар, омывая трубную часть, нагревает идущий по трубам мазут до заданной температуры, конденсируется и сбрасывается в конденсатную линию. Подогреватели подлежат гидравлическому испытанию корпуса, трубной системы, установленной на них арматуры, внутреннему осмотру в установленные сроки.

Эксплуатация трубопроводов

Главным условием, обеспечивающим правильную эксплуатацию мазуто-, паро- и конденсатопроводов является постоянное наблюдение обслуживающего персонала за техническим состоянием трубопроводов, запорной арматуры, всех деталей, относящихся к ним, а также изоляции.

Трубопроводы должны быть герметичными, особенно тщательно необходимо следить за плотностью фланцевых и муфтовых соединений. Вследствие коррозии в трубах могут появиться свищи, а в сварных стыках образоваться мельчайшие трещины, которые при обычных осмотрах трудно обнаружить. При длительной остановке мазут во избежание его застывания должен быть слит из трубопроводов, а также фильтров. В соответствии с производственной инструкцией БТЭЦ-2 периодически производится продувка паром мазутопроводов, фильтров, подогревателей.

Техническая характеристика насосов,

подающих мазут на сжигание в котлах

Для подачи топлива и создания давления перед форсунками котлов, а также создания рециркуляции мазута через мазутное кольцо котельного отделения при аварийно-растопочном режиме мазутного хозяйства служат основные мазутные насосы № 1, 2, 3, типа 5Н5х4.

Характеристика насоса:

Производительность насоса - 70м 3 /час

Развиваемое давление -40 атм

Число оборотов - 2950 об./мин.

Ток переменный

Напряжение - 380 В.

Вращение левое.

Допустимая температура нагрева обмотки электродвигателя 140.

Устройство и работа основных мазутных насосов:

Насосы выполнены горизонтальными, четырёхступенчатыми с рабочими колёсами одностороннего входа. Диски каждой пары ступеньки установлены навстречу друг другу и радиальные усилия, возникшие вследствие неравномерности давления в нагнетательной камере, уравновешивают друг друга. Всасывающий и напорный патрубки насоса расположены в нижней части корпуса, благодаря чему при снятии верхней части корпуса возможен доступ к его внутренней части.

Герметичность разъема корпуса обеспечивается паронитовой прокладкой. Основные детали проточной части выполнены из чугуна. В верхней части корпуса на переточном патрубке имеется отверстие для установки манометра, служащего для определения давления между ступенями насоса. В верхнюю часть также ввёрнуты штуцера подвода охлаждающей воды на корпус насоса и муфтовый сальник. В нижней части корпуса имеются два отверстия для полного опорожнения насоса от остатков мазута при подготовке к ремонту. Рабочие колёса крепятся на валу насоса. Вал опирается со стороны муфты на опорно-упорный подшипник, с торцевой стороны на бронзовую втулку. Смазка подшипника производится жидким маслом, поступающим из корпуса на вал по плавающему кольцу. Смазка бронзовой втулки производится перекаченным мазутом. Замена смазки подшипника производиться через 850 часов работы насоса. Корпус подшипника охлаждается водой. Регулировка подачи воды на корпус подшипника, корпус насоса, сальник производится вентилями на напорном трубопроводе подвода охлаждающей воды. Для предотвращения нагрева и испарения, а также при малом расходе мазута на сжигание или при схеме рециркуляции на насосе установлен разгрузочный трубопровод с линии напора на всасывающую линию с запорным вентилем для сброса мазута во всасывающую линию.

Правила пуска в работу основных насосов :

Прогреть насос паром соблюдая температуру прогрева до температуры мазута в резервуаре не более чем на 40 С.
Залить масло в подшипник насоса до среднего уровня по маслоуказателю.
Открыть вентиль на напорном и обратном трубопроводе охлаждающей воды.
Открыть вентиля на охлаждение корпуса насоса, корпуса подшипника, сальника, муфтового подшипника электродвигателя, торцевого подшипника электродвигателя.
Приоткрыть задвижку.
Заполнить насос мазутом.
Закрыть задвижку.
Включить электродвигатель.
При достижении рабочего давления на насосе медленно, избегая гидроударов и толчков, открыть задвижку и заполнить напорный мазутопровод мазутом.

Заключение

Это в конечном итоге приводит к снижению экономичности, надежности, ухудшению экологии, к уменьшению межремонтного цикла котельного агрегата в целом.

Список используемой литературы

Аргунов П. П., Гидроэлектростанции, М:, 1980.
Рыжкин В. Я., Тепловые электрические станции, М., 1976.
Инструкция № 35 по эксплуатации мазутного хозяйства БТЭЦ-2.

Тепловая схема котельной со стальными водогрейными котлами

Тепловая схема котельной со стальными паровыми котлами

Тепловые схемы котельных установок

На рис. 53 дана принципиальная тепловая схема отопительно-производственной котельной с водотрубными котлами, работающей на закрытую систему теплоснабжения. Тепловая схема типична для котельных с котлами ДКВР, КЕ, ДЕ и другими котлами среднего давления, имеющими докотловую обработку воды.

Рис. 53. Тепловая схема котельной со стальными паровыми котлами:

1 – котел; 2 – главный паропровод; 3 – редукционная установка; 4 – пароводяной подогреватель; 5 – охладитель конденсата; 6 – перемычка; 7 – сетевой насос; 8 - конденсатный бак; 9 – конденсатный насос; 10 – подпиточный насос; 11 – деаэратор; 12 – паровой питательный насос; 13 – питательный насос с электроприводом; 14 – охладитель выпара; 15 – охладитель продувочной воды; 16 – ХВО; 17 – подогреватель сырой воды; 18 – продувочный колодец; 19 – насос сырой воды; 20 – сепаратор непрерывной продувки; 21 – экономайзер; 22, 23, 24 - редукционный клапан; 25 – паропровод собственнных нужд.

Пар с котлов 1 поступает в главный паропровод 2, откуда он направляется на производство, для нагревания воды в сетевой установке (СУ).

СУ состоит из пароводяного подогревателя, охладителя конденсата 5 и сетевого насоса 7 и редукционной установки 3. Вода из тепловой сети с расчетной температурой 70 0 С вначале подогревается конденсатом в охладителе конденсата, а затем, окончательно, паром в пароводяном подогревателеи и с расчетной температурой 130-150 0 С поступает в тепловую сеть. Движение воды в тепловой сети и через теплообменники СУ производит сетевой насос 7.

СУ получает пар от редукционной установки, которая снижает давление пара до 0,6-0,7 МПа и поддерживает его постоянным при изменении расхода пара. Во избежание поступления пара в тепловую сеть при разгерметизации трубок подогревателей давление пара должно быть ниже давления сетевой воды на 0,1-0,2 МПа.

Отдав свою теплоту сетевой воде, пар в установке превращается в конденсат, который имеет давление 0,6-0,7 МПа и температуру 160-165 0 С. Для предотвращения вскипания конденсата в деаэраторе 11 конденсат охлаждается в 5 до температуры 80-90 0 С. Для обеспечения надежной работы СУ количество пароводяных подогревателей, охладителей конденсата и сетевых насосов принимается не менее двух по каждому виду оборудования.

Конденсат с производства возвращается в конденсатный бак 8, откуда конденсатным насосом 9 подается в деаэратор.

Потери воды в котельной и тепловой сети восполняются исходной водой с помощью насоса19.

До поступления в котлы сырая вода умягчается в фильтрах химводоочистки 16 (ХВО) и освобождается от коррозионно-агрессивных газов в питательном деаэраторе 11.

Для предотвращения запотевания трубопроводов и оборудования исходная вода перед ХВО подогревается паром до 15-20 0 С в теплообменнике 17.

В деаэраторе 11 газы выделяются из кипящей воды при температуре 102-104 0 С и давлении 0,12 МПа. Для нагревания воды используется пар из вспомогательного паропровода 25 с давлением не более 0,2 МПа.

Питание паровых котлов водой производится от групповой питательной установки, включающей центробежные насосы 13 с электроприводом и паровые поршневые насосы 12. Насосы забирают воду из деаэратора и через индивидуальные питательные водяные экономайзеры 21 подают ее в котлы.

При прекращении электроснабжения котельной вода в котлы подается паровым насосом, что необходимо для предотвращения выхода котлов из строя из-за перегрева их поверхностей нагрева (для охлаждения котлов).

Работа паровых котлов сопровождается непрерывной продувкой их верхних барабанов. Для уменьшения потерь теплоты с продувочной водой используются сепаратор продувки 20 и охладитель продувочной воды 15. Давление в сепараторе поддерживается на уровне 0,17-0,2 МПа, что значительно ниже давления в котле. Поэтому котловая вода вскипает в сепараторе и образуется пар давлением 0,17-0,2 МПа и с температурой 115-120 0 С. Пар отводится в деаэратор, а вода охлаждается до 60-40 0 С в теплообменнике 7 и сбрасывается в продувочный колодец 18. Сюда же поступает и вода периодической продувки. Из продувочного колодца вода сливается в систему канализации объекта. Температура сливаемой воды ограничивается местными условиями и, как правило, не должна превышать 60 0 С.

Стальные водогрейные котлы работают на воде, прошедшей ХВО и деаэрацию. Из-за отсутствия в котельной пара применяется вакуумная деаэрация.

Для защиты котлов от низкотемпературной газовой коррозии применяется система рециркуляции сетевой воды вокруг котлов, обеспечивающая подогревание воды до 70 – 100 0 С на входе в котлы путем подмешивания в обратную сетевую воду горячей воды с котлов.

Рис. 54. Тепловая схема котельной со стальными водогрейными котлами:

1 –котел; 2 – рециркуляционный насос;3 – перемычка; 4 – подающий трубопровод; 5 – обратный трубопровод; 7 – насос сырой воды; 8 – подогреватель; 9 – ХВО; 10 – подогреватель; 11 – деаэратор; 12 – перекачивающий насос; 13 – бак-аккумулятор; 14 – подпиточный насос.

Котлы параллельно подключаются к подающей 4 и обратной 5 магистралям тепловой сети (рис. 54). Охлажденная вода с температурой 70 0 С из обратной магистрали забирается сетевыми насосами 6 и прокачивается через котлы. Нагретая в котлах вода с температурой 150 0 С по подающему трубопроводу поступает к потребителям. При понижении температуры обратной сетевой воды до значений, при которых возникает низкотемпературная газовая коррозия в хвостовых поверхностях нагрева котлов, часть горячей воды с помощью рециркуляционного насоса 9 подается на вход в котлы.

Для регулирования температуры прямой сетевой воды используется перепускная линия 3, по которой охлажденная обратная сетевая вода подмешивается в горячую воду.

В крупных котлах, например, типа ПТВМ каждый котел получает воду от своего сетевого насоса и имеет индивидуальные системы рециркуляции и подмешивания. В таких случаях дополнительно устанавливается один общий для всех котлов резервный сетевой насос.

Потери и утечки воды из тепловой сети компенсируются умягченной и деаэрированной водой, которая подается подпиточным насосом 14 во всасывающий коллектор сетевых насосов.

Для приготовления подпиточной воды используется сырая вода, которая подается в котельную насосом 7. Перед водоумягчительными фильтрами 9 и перед деаэратором 11 вода первоначально подогревается горячей водой с котлов в теплообменниках 8 и 10. Химочищенная вода вводится в деаэратор перегретой по отношению к температуре насыщения в деаэраторе на 6 – 9 0 С, что необходимо для интенсивного кипения ее при температуре 70 0 С при давлении 0,03МПа. Разрежение в деаэраторе создают водоструйные эжекторы.

При работе котельной на открытую систему теплоснабжения в тепловую схему включаются баки – аккумуляторы горячей воды и насосы, перекачивающие деаэрированную воду в эти баки..

Очень часто в котельных сжигающих мазут для разогрева мазута и деаэрации воды используется пар, вырабатываемый в паровых котлах, устанавливаемых в котельных. Использование пара позволяет повысить надежность работы деаэраторов и увеличить интенсивность подогрева мазута по сравнению с используемой для этих целей горячей водой

17. Топливное хозяйство котельных

17.1. Топливное хозяйство котельных, работающих на твердом топливе

Хранение и подача угля в котельную. Уголь доставляется на расходный склад железнодорожным или автомобильным транспортом. На складе уголь хранится в штабелях, высота которых зависит от марки угля. Для каменных углей высота штабелей ограничивается 6 –7 метрами. Угли, склонные к самовозгоранию, хранятся в штабелях высотой не более 4 м. Между штабелями оставляются проезды для транспорта. Для борьбы с пожарами склады оборудуются средствами пожаротушения.

Подача угля в котельную и к котлам зависит от способа сжигания угля и производится вручную (тележки, тачки, вагонетки) или с помощью различных механизмов (автопогрузчики, бульдозеры, ленточные транспортеры, подъемники и др.).

Котлы, имеющие полумеханические и механические топки, оборудуются индивидуальными бункерами, из которых уголь подается к забрасывателям угля в топку. Доставка угля в бункеры производится в большинстве случаев ковшовым подъемником (рис.55).

Рис. 55. Схема топливоподачи с ковшовым подъемником:

1 – дробилка; 2 – ковш; 3 – вертикальные направляющие; 4 – горизонтальные направляющие; 5 – опрокидыватели ковша; 10 – лебедка.

Ковш 2 установлен на вагонетке, которая перемещается по рельсам с помощью тягового каната и электролебедки 10. Ковш загружается дробленым углем, поступающим с дробилки 1, поднимается на уровень бункеров котлов и по горизонтальным направляющим 4 перемещается до соответствующего бункера котла. Разгрузка ковша в бункер производится посредством его опрокидывания. Емкость ковша составляет 0,5 – 1,5 м 3 , а емкость бункера котла рассчитана на запас угля на 10 – 18 ч работы.

Находят применение также и системы топливоподачи с ленточными транспортерами.

Мазутное хозяйство состоит из склада и системы подачи мазута к форсункам. Мазут поступает на склад в автомобильных или железнодорожных цистернах и сливается в приемную емкость 3 (рис.57). Для разогрева мазута в железнодорожных цистернах используется пар, непосредственно вводимый в объем мазута через разогревающее устройство. Температура подогрева мазута зависит от его марки и составляет 30- 40 0 С. Из приемной емкости мазут перекачивается в резервуары 5 топливохранилища, оборудованные паровым подогревом.

Рис.57. Принципиальная циркуляционная схема мазутного хозяйства:

1 – железнодорожная цистерна; 2 – сливной лоток; 3 – приемная емкость; 4 – перекачивающие насосы; 5 – резервуары топливохранилища; 6 – вентиляционные трубы резервуаров; 7 – фильтр грубой очистки; 10 – топливные насосы; 11- перепускная линия; 12- подогреватель; 13 – фильтр тонкой очистки; 14 – напорная магистраль; 15 – обратная магистраль; 16 – перепускные клапаны; 17 – форсунки котлов; 18 - котлы

К форсункам 17 мазут подается по циркуляционной схеме, когда к котлам мазута подается больше, чем сжигается, и излишки мазута обратно возвращаются в резервуары. Постоянное движение мазута по всем мазутопроводам исключает застывание мазута во временно неработающих участках мазутопроводов и обеспечивает быстрое включение в работу резервных котлов. Кроме того, струя горячего мазута, возвращающегося в резервуар, интенсивно разогревает мазут и размывает донные отложения в резервуаре.

На пути к форсункам мазут подогревается в подогревателе 12 до температуры, необходимой для качественного распыливания. В зависимости от марки мазута эта температура достигает 80 – 120 0 С. Чтобы избежать засорения форсунок, мазут очищается от механических примесей в фильтрах грубой 7 и тонкой 13 очистки. Фильтры имеют одинаковую конструкцию и отличаются друг от друга размером ячейки фильтрующей сетки.

Для перекачки мазута и его подачи к форсункам используются шестеренчатые, ротационно-зубчатые и скальчатые насосы. Насосы совместно с подогревателями мазута и фильтрами устанавливаются в отдельном здании, называемом мазутонасосной.