Спосіб приготування котельних палив та підготовки їх до спалювання

1 Спосіб приготування котельних палив та підготовки їх до спалювання, який включає змішування високов'язких котельних палив з легкими фракціями нафтопродуктів, із забрудненою нафтопродуктами водою та присадками, який відрізняється тим, що змішування високов'язкого котельного палива з низькокиплячими компонентами, водою та присадками здійснюється у неперервній двофазній системі "пара-рідина" 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що потік суміші пари з рідиною закручується під кутом 15 60° 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що тиск у камері змішування та диспергування дорівнює або нижче тиску насиченої пари низькокиплячого компонента або води 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що тиск у камері змішування та диспергування регулюється подачею у неї низькокиплячого компонента, води або присадки в КІЛЬКОСТІ 0 - 10% об'ємних і додавання компонентів здійснюється на відстані 0,5 - 1 діаметра камери змішування від входу до неї 5 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що на змішування та диспергування низькокиплячий компонент, вода та присадки подаються при температурі, що дорівнює температурі високов'язкого палива, для чого здійснюється попереднє змішування компонентів 6 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що котельне паливо після одно-трикратної обробки подається безпосередньо на форсунки від входу в камеру змішування 7 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що низькокиплячий компонент або воду подають на змішування з високов'язким паливом в КІЛЬКОСТІ 0 50% об'ємних Винахід відноситься до приготування та використання котельного палива на теплоенергетичних установках і може бути використаний в нафтопереробній, нафтохімічній, ХІМІЧНІЙ, харчовій, теплоенергетичній галузях промисловості При приготуванні та використанні тяжких високов'язких котельних палив з високою температурою застигання, для поліпшення температурних і в'язкісних характеристик палив в них додаються більш легкі фракції нафтопродуктів з температурою кипіння 100 - 400°С та різні присадки Підготовка високов'язких мазутів до спалювання потребує виведення води з палива шляхом відстоювання, збору та подавання забрудненої води у систему очистки Очистка води від нафтопродуктів потребує додаткових витрат, а скидання забрудненої води без очистки погіршує екологічні показники навколишнього середовища При відстої в тяжких високов'язких паливах, значна частка води залишається у мазуті у вигляді лінз та прошарків, що знижує надійність експлуа тації теплоенергетичних установок, а ІНОДІ приводить до аварійних ситуацій В той же час спалювання обводнених мазутів у вигляді дрібнодисперсної (1 - Юмкм ) водоналивної емульсії не зменшує техніко-економічні показники при спалюванні палива Спільною ознакою процесів приготування та підготовки високов'язких котельних палив до спалювання є операція змішування з низько киплячими компонентами, водою і присадками, чим і обумовлена єдність винаходу Відомий спосіб одержання паливних композицій, у якому мазут та вода подаються при масовому відношенні 100 5 - 25 в диспергатор на ротор, який обертається, при цьому вода і мазут подаються окремо, при чому, по осьовій лінії подають усю воду, мазут же подають частково (40 - 80%) по осьовій, а частково (40 - 80%) по радіальній лінії під кутом 25 - 35 градусів до радіальної лінії виводу готового продукту, (RU2136721 СІ, 10 09 99) 00 со Ю 51318 Відомий спосіб підготовки рідкого палива до спалювання, за як м дозування, змішування та емульгування проводять у ВІДВОДІ паливної магістралі, що приєднується до форсунки теплового агрегату, при цьому тиск води, підведеної до відводу паливної магістралі, установлюють вище тиску палива, при цьому, величину перепаду тиску води та палива установлюють в залежності від величини міжфазного натягу рідин та дисперсності води, (RU2043574C1, 10 09 95) Відомий спосіб обеззаражування механічно та ХІМІЧНО забруднених вод, по якому змішування палива та води здійснюють шляхом безперервного диспергування палива водою, використовуючи прісну або морську забруднену воду і подачу суміші на спалювання у топку здійснюють у вигляді висококонцентрованої 50 - 55% дрібнодисперсної водоналивної емульсії з розміром глобул 5 - 1 0 мікрон (SU182049А1, 07 06 93) Найближчим до способу, що пропонується, є спосіб приготування котельного палива (RU2139917C1, 20 10 99), за якім легкі фракції вводяться в процесі спільної гідродинамічної кавітаційної обробки вихідної суміші нафтопродуктів та легких фракцій, при цьому вміст легких фракцій підтримують у діапазоні 14 - 20% об'ємних, крім цього, передгідродинамічною кавітаційною обробкою в суміш нафтопродуктів додають воду у КІЛЬКОСТІ до 10% об'ємних і гідродинамічну кавітаційну обробку здійснюють при температурі 75 - 85°С ВІДОМІ способи приготування котельних палив і підготовки їх до спалювання досить складні в експлуатації, потребують високої кваліфікації обслуговуючого персоналу, вимагають використання додаткового обладнання, енергоємні, та обмежують технологічні можливості Цілями винаходу є підвищення якості високов'язкого палива, зменшення енергетичних і трудових витрат, спрощення системи управління технологічним процесом, підвищення надійності експлуатації і універсальність способу для приготування та підготовки високов'язких котельних палив без переналагоджування устаткування і систем управління, утилізація забрудненої нафтопродуктами води і зменшення КІЛЬКОСТІ ТОКСИЧНИХ ВИКИДІВ Ці задачі у запропонованому винаходу вирішуються шляхом змішування тяжких високов'язких компонентів котельного палива з низько киплячими компонентами, водою та присадками, диспергування і гомогенізації суміші у неперервній двофазовій системі "пара-рідина" При цьому суміш пари з рідиною закручується під кутом 1 5 - 6 0 градусів для збільшення поверхні контакту пари з рідиною і зменшення поверхневих натягів У закручуваному потоці збільшується інтенсивність масопередачі за рахунок збільшення швидкості потоку у зоні біля стінок, збільшення інтенсивності турбулентності, макро і мікро вихрових течій Молекули пари, які мають більш високу енергію, ніж молекули рідких компонентів, інтенсивно розтрощують великі структури і молекули рідких компонентів та дифундують в них Процеси змішування проходять на молекулярному рівні, в результаті чого створюється дрібнодисперсна суміш пари і рідини рівномірного складу з рівномірною структурою,що і визначає СТІЙКІСТЬ у часі заново одержаних характеристик палива На змішування та диспергування подається суміш високов'язкого палива з низько киплячим компонентом, водою або присадкою, попередньо змішаною для вирівнювання температури усіх компонентів На стадію попереднього змилування подається 0 - 50% низько киплячих компонентів або води Температура суміші, яка подається на стадію змішування та диспергування,залежіть від марки мазуту і дорівнює 40 - 80°С Тиск перед стадією змішування та диспергування підтримують у межах 0 5 - 1 5МПа, В камері змішування та диспергування підтримується тиск, який дорівнює або менший тиску насиченої пари низько киплячого компонента або води При вході у камеру змішування та диспергування тиск регулюється шляхом перепуску частини потоку з виходу попереднього змішувача на його вхід Коригування тиску у камері змішування та диспергування здійснюється подаванням необхідної КІЛЬКОСТІ низько киплячого компонента, води або присадки безпосередньо у камеру змішування та диспергування на відстані від 0 5 до одного діаметра від входу в камеру змішування Додавання низько киплячого компонента, води або присадки в зону коригування тиску може бути від 0 до 10% об'ємних від розходу палива через камеру змішування та диспергування Суміш пари і рідини після камери змішування та диспергування надходить в зону підвищеного тиску, де мікро бульбашки вибухають, додатково змішуючи та диспергуючи паливо Далі частина палива надходить на рециркуляцію в зону попереднього змішування, частина палива подається до спалювання, і, при необхідності, - на відвантаження або на зберігання При цьому, відбір палива на спалювання може здійснюватися як після камери змішування та диспергування, так і до неї, з подаванням палива безпосередньо до форсунок котлів Принципова схема реалізації пропонованого способу приготування котельних палив та підготовки їх до спалювання зображена на фіг Котельне паливо зі сховища 1 і низько киплячий компонент зі сховища 2, забруднена нафтопродуктами вода з ємності 3 або присадка з ємності 4 подаються у необхідних кількостях на блок 5 для попереднього змішування та вирівнювання температур компонентів Груба суміш подається на вхід камери змішування та диспергування 6, де вона закручується під кутом від 15 до 60 градусів, утворюючи суміш пари і рідини В камері змішування та диспергування за рахунок інтенсивної турбулізації потоку і наявності парової фази здійснюється інтенсивний масообмін між молекулами пари низько киплячого компонента або води і структурами рідкого палива В результаті цього здійснюється диспергування великих структур мазуту, проникнення в них молекул пари і створення дрібнодисперсної суміші пари з рідиною Тиск перед камерою змішування та диспергування дорівнює 0 5 - 1,5МПа і регулюється запірним та регулювальним приладом 7, який встановлено на перетику палива з виходу на вхід блоку 5 попереднього змішування та вирівнювання температур компонентів 51318 Тиск у камері змішування та диспергування встановлюють нижче або рівним тиску насиченої пари низько киплячого компонента або води При необхідності тиск у камері змішування та диспергування коригується шляхом додавання у неї низько киплячого компонента, води або присадки через запірно регулювальний прилад 8 КІЛЬКІСТЬ компонентів, що додаються через прилад 8, може бути до 10% від розходу палива через камеру змішування та диспергування Вхід компонентів розміщують на відстані від 0 5 до 1-го діаметра від входу палива до камери Після камери змішування та диспергування частина обробленого палива додається на 1) рециркуляцію, на вхід блока 5, по трубопроводу 9, 2) циркуляцію у сховище палива по трубопроводу 10, 3) зберігання, відвантаження або на спалювання по трубопроводу 11 По трубопроводу 12 оброблене паливо може поступати безпосередньо на форсунки котлів від входу в камеру змішування та диспергування У такому разі відпадає необхідність у використанні насосів другого підйому Високов'язке котельне паливо, оброблене у двофазному закрученому потоці 'пара-рідина' сумісно з низько киплячим компонентом, водою і присадками набуває кращих характеристик, що дає підвищення техніко-економічного ефекту спалювання палива, зниження його вартості, підвищення надійності процесів спалювання, зниження викидів отруйних речовин, утилізацію забруднених нафтопродуктами вод Випробування способу приготування котельних палив та підготовки їх до спалювання з подачею у вигляді низько киплячого компонента, забрудненої нафтопродуктами води здійснювалась на мазутах марок М-40, М-100, М-200 Приклад 1 Показники роботи котла ДКВР-10-24-370 при спалюванні мазуту марки М-40 з додаванням різної КІЛЬКОСТІ ВОДИ ТЄХНІКО-ЄКОНОМІЧНІ та екологічні показники Питомий розхід умовного палива Питомий викид отруйних речовин Оксид вуглецю (СО) Оксиди азоту (NOx) Одиниця виміРУ кг/Гкал кг/Гкал -1-1-1-1 Приклад 2 Спалювався мазут марок М-100, М-200 з додаванням води 25%, Разом з поліпшенням показників горіння спостерігалось зниження викидів сажі Приклад З Спалювався мазут марки М-100 з додаванням забрудненої нафтопродуктами води до 55% об'ємних Спостерігалось стійке горіння й робота котлів При цьому утилізація забрудненої води дорівнювала 30м3/добу відсутність 199,31 36,33 1327,5 КІЛЬКІСТЬ води у паливі 7% 12% 171,1 170,4 21,9 370,0 8,0 282,1 14,5% 170,6 8,0 395 Список використаної літератури В К Щукин, А А Халатов «Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах» - М , "Машиностроение", 1982г RU2136721C1,10 09 99г, Бюл №25, RU2043574C1, 10 09 95г, Бюл №25, SU1820149A1, 07 06 93г, Бюл 21, RU2139917C1, 20 10 99г, Бюл №29 (Прототип) 51318 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71