СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ТОПОЧНОГО МАЗУТА К СЖИГАНИЮ Российский патент 2014 года по МПК B01F3/08 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для улучшения физико-химических и эксплуатационных характеристик топочных мазутов на тепловых электрических станциях, в котельных промышленных предприятий, котельных агропромышленного комплекса и ЖКХ.

В связи с увеличением глубины переработки нефти наблюдается ухудшение качества котельного топлива, которое отрицательно влияет на хранение, подготовку, сжигание мазутов, увеличивает объемы выбрасываемых вредных продуктов в атмосферу, увеличивает отложения на поверхностях теплоэнергетического оборудования, увеличивает затраты на собственные нужды, снижает КПД парогенератора, следовательно, снижает КПД котельных и ТЭС в целом. Введение специальных веществ-многофункциональных присадок способствует улучшению качества топочных мазутов, улучшению его физико-химических и эксплуатационных свойств.

Известен способ подготовки топочного мазута к сжиганию, включающий слив мазута из цистерн в приемные резервуары, циклическое прокачивание мазута через подогреватели и подачу мазута на сжигание в котельные агрегаты (Г.С.Степанов и др. Рациональное использование мазута в паровых котлах предприятий пищевой промышленности. Легкая и пищевая промышленность, М., 1981, с.127).

Недостатком способа является то, что высокая вязкость сжигаемого мазута приводит к неэффективному распылу, снижению КПД котельных установок.

Наиболее близким техническим решением к настоящему изобретению является способ подготовки топочного мазута к сжиганию и устройство для его осуществления (патент РФ №2143312, МПК B01F 3/08, 27.12.1999).

Способ включает эмульгирование смеси мазута с водой и подогрев, при этом в состав топлива до или в процессе эмульгирования вводят пиролизную смолу в количестве 2-10 мас.%, а эмульгирование осуществляют путем гидродинамической кавитационной обработки при определенных режимах. Устройство содержит нагреватель, кавитационные аппараты, магистраль рециркуляции. Нагреватель установлен в магистрали подачи топлива на сжигание.

Основным недостатком известного способа является сложность технологической схемы подготовки топочного мазута к сжиганию из-за наличия четырех гидродинамических кавитационных аппаратов.

Задачей настоящего изобретения является упрощение технологической схемы подготовки топочного мазута к сжиганию.

Технический результат достигается тем, что в способе подготовки топочного мазута к сжиганию, включающем приготовление присадки с механическим и циркуляционным перемешиванием, измерение расхода присадки, измерение расхода мазута в линии основного потока мазута, подогревание потока мазута, подачу присадки в мазут, смешивание присадки и мазута, подачу смеси мазута и присадки в линию основного потока мазута, согласно настоящему изобретению, из всего объема основного потока мазута отбирают объем бокового потока мазута, равный 1,5-2% объема основного потока мазута, который направляют в линию бокового потока мазута, параллельно подключенной к линии основного потока мазута, при этом подогревание потока мазута, смешивание присадки и мазута осуществляют в линии бокового потока мазута, причем смешивание объема бокового потока мазута и присадки осуществляют без участия подвижных механических устройств посредством смесителя, выполненного в виде устройства статического перемешивания мазута и присадки, а присадку подают в линию бокового потока мазута до процесса статического перемешивания мазута и присадки.

В качестве присадки используют деэмульгатор «Дипроксамин-157» (ТУ 6-14-614-76), который вводят в объем бокового потока мазута до процесса статического перемешивания мазута и присадки в количестве 0,15-0,25 мас.%.

В процессе приготовления присадки осуществляют ее подогревание до температуры 20-50°С, а подогревание бокового потока мазута осуществляют до температуры 80-90°С.

При этом осуществляют автоматизацию приготовления однородной смеси мазута и присадки, и ее добавления в мазут посредством программирующего логического контроллера, который отслеживает расход присадки, уровень присадки и расход мазута.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема системы, реализующей предлагаемый способ подготовки топочного мазута к сжиганию.

Цифрами на чертеже обозначены:

1 - емкость хранения и приготовления присадки;

2 - линия циркуляции присадки;

3 - циркуляционный насос;

4 - линия подачи присадки в мазут;

5 - линия основного потока мазута;

6 - расходомер мазута;

7 - насос перекачки мазута;

8 - подогреватель мазута;

9 - датчик температуры мазута;

10 - смеситель;

11 - датчик уровня присадки;

12 - мешалка;

13 - выпускной клапан;

14 - датчик температуры присадки;

15 - фильтр;

16 - насос-дозатор присадки;

17 - расходомер присадки;

18- обратный клапан;

19 - линия бокового потока мазута;

20 - программирующий логический контроллер;

21 - электрогенераторы.

Система, реализующая способ подготовки топочного мазута к сжиганию, содержит технологически связанные между собой емкость 1 хранения и приготовления присадки, линию 2 циркуляции присадки с циркуляционным насосом 3, линию 4 подачи присадки в мазут, линию 5 основного потока мазута с расходомером 6 мазута, а также насос 7 перекачки мазута, подогреватель 8 мазута с датчиком 9 температуры и смеситель 10.

Емкость 1 хранения и приготовления присадки имеет датчик 11 уровня, мешалку 12, выпускной клапан 13 и датчик 14 температуры присадки.

Линия 4 подачи присадки в мазут включает в себя последовательно соединенные фильтр 15, насос-дозатор 16 присадки, расходомер 17 присадки и обратный клапан 18.

Система, реализующая предлагаемый способ подготовки топочного мазута к сжиганию, снабжена линией 19 бокового потока мазута, соединенной с линией 4 подачи присадки в мазут, и параллельно подключенной к линии 5 основного потока мазута, а также программирующим логическим контроллером 20.

Программирующий логический контроллер 20 соединен с расходомером 1 7 присадки, датчиком 11 уровня присадки и расходомером 6 мазута.

Принцип действия программирующего логического контроллера 20 основан на преобразовании электрических сигналов напряжения, силы постоянного тока и активного сопротивления первичных измерительных преобразователей (датчиков) в унифицированные сигналы постоянного тока или напряжения с последующим аналого-цифровым преобразованием и передачей измерительной информации к персональному компьютеру.

Линия 19 бокового потока мазута включает в себя последовательно соединенные указанные насос 7 перекачки мазута, подогреватель 8 мазута с датчиком 9 температуры и смеситель 10.

Смеситель 10 выполнен в виде устройства статического перемешивания мазута и присадки (статического миксера).

Приготовление однородной смеси мазута и присадки, осуществляемое в смесителе 10 (статическом миксере), являющемся устройством непрерывного смешивания, не нуждается в дополнительных энергозатратах, т.к. не имеет никаких движущихся частей, что повышает его надежность.

Способ подготовки топочного мазута к сжиганию включает приготовление присадки с механическим и циркуляционным перемешиванием, измерение расхода присадки, измерение расхода мазута в линии 5 основного потока мазута, подогревание потока мазута, подачу присадки в мазут, смешивание присадки и мазута, подачу смеси мазута и присадки в линию 5 основного потока мазута.

Отличием предлагаемого способа подготовки топочного мазута к сжиганию является то, что из всего объема основного потока мазута отбирают объем бокового потока мазута, равный 1,5%-2% объема основного потока мазута, который направляют в линию 4 бокового потока мазута, параллельно подключенной к линии 5 основного потока мазута, при этом подогревание потока мазута, смешивание присадки и мазута осуществляют в линии 4 бокового потока мазута, причем смешивание объема бокового потока мазута и присадки осуществляют без участия подвижных механических устройств посредством смесителя 10, выполненного в виде устройства статического перемешивания мазута и присадки, а присадку подают в линию 4 бокового потока мазута до процесса статического перемешивания мазута и присадки.

В качестве присадки используют деэмульгатор «Дипроксамин-157» по ТУ 6-14-614-76, который вводят в объем бокового потока мазута до процесса статического перемешивания мазута и присадки в количестве 0,15-0,25 мас.%.

В процессе приготовления присадки осуществляют ее подогревание до температуры 20-50°С, а подогревание бокового потока мазута осуществляют до температуры 80-90°С.

При этом осуществляют автоматизацию приготовления однородной смеси мазута и присадки и ее добавления в мазут посредством программирующего логического контроллера, который отслеживает расход присадки, уровень присадки и расход мазута.

Пример конкретного выполнения.

Выгрузку присадки, в качестве которой используют деэмульгатор «Дипроксамин-157» по ТУ 6-14-614-76, и ее приготовление часто объединяют в один процесс.

Присадку приготавливают в емкости 1, снабженной датчиком 14, измеряющим температуру присадки. Изменение температурной среды приводит к изменению давления жидкости внутри датчика, которое в свою очередь через систему рычагов замыкает или размыкает контакты прибора. Нагрев присадки, находящейся в емкости 1, допускается до температуры не ниже 20°С и не выше 50°С.

Емкость 1 хранения и приготовления присадки оборудована перемешивающим устройством, в качестве которого используют механическую мешалку 12. Циркуляционное перемешивание осуществляют путем принудительной циркуляции присадки по линии 2 циркуляционным насосом 3. Циркуляционное перемешивание обеспечивает турбулентность и способствует эффективному массообмену.

Емкость 1 хранения и приготовления присадки имеет датчик 11 уровня, с помощью которого программирующий логический контроллер 20 отслеживает уровень присадки в емкости. Контроль уровня присадки в емкости 1 базируется на преобразовании изменения электрического сопротивления между стенкой емкости и электродом датчика 11 уровня в электрический сигнал. При погружении в контролируемую среду электрода датчика, данное сопротивление уменьшается и срабатывает реле соответствующего канала, загорается светодиод. Если среда отсутствует - сопротивление возрастает, реле обесточивается, светодиод гаснет.

В случае переполнения емкости 1 автоматически открывается выпускной клапан 13 и выводится излишек присадки.

Из емкости 1 жидкая присадка по линии 4 подачи присадки в мазут проходит через фильтр 15, который предназначен для ее очистки от механических примесей. Затем очищенную присадку перекачивают насосом-дозатором 16 по линии 4 в линию 19 бокового потока мазута.

На линии 4 подачи присадки в мазут установлен расходомер 17 присадки. По его показателям контроллер 20 отслеживает расход присадки перед подачей ее в мазутопровод линии 19 бокового потока мазута. На линии 4 подачи присадки в мазут также установлен обратный клапан 18, предотвращающий обратное течение присадки на линии 4.

На основном мазутопроводе линии 5 основного потока мазута установлен расходомер 6 мазута.

Из всего объема основного потока мазута отбирают объем бокового потока мазута, равный 1,5% - 2% объема основного потока мазута, который направляют по линии 19 для смешения с присадкой. Этот боковой поток мазута перекачивают насосом 7.

Перед добавлением присадки в боковой поток мазута, последний в свою очередь проходит через подогреватель 8, который предназначен для подогрева мазута до температуры 80-90°С и тем самым для предотвращения его застывания, а также для обеспечения необходимых значений вязкости.

После прохождения бокового потока мазута через подогреватель, датчиком 9 измеряют температуру мазута (80-90°С). Затем жидкую присадку по линии 4 подачи присадки в мазут добавляют в мазутопровод линии 19 бокового потока мазута (из расчета 0,15-0,25 мас.%).

Интенсивное перемешивание бокового потока мазута и присадки осуществляют посредством смесителя 10, выполненного в виде устройства статического перемешивания мазута и присадки (статического миксера).

Присадку подают в линию 4 бокового потока мазута до процесса статического перемешивания мазута и присадки.

Перемешивание мазута и присадки в статическом миксере осуществляют без участия подвижных механических устройств. Мазут и присадка перемешиваются лишь за счет энергии потока при участии неподвижно закрепленных смешивающих элементов, способствующих непрерывному разделению и перераспределению общего потока по сечению смесительного канала.

Далее смесь мазута и присадки подают в основной мазутопровод линии 5 основного потока мазута, откуда суспензию мазута с присадкой подают на сжигание в котельной установке.

Таким образом, использование настоящего изобретения позволит, по сравнению с прототипом, упростить технологическую схему подготовки топочного мазута к сжиганию за счет исключения четырех гидродинамичесих кавитационных аппаратов. При этом сохраняются высокие эксплуатационные характеристики топочного мазута за счет высокой гомогенизации вводимой присадки и мазута путем интенсивного смешения компонентов, и автоматизации приготовления однородной смеси мазута и присадки, и ее добавления в мазут, что обеспечит эффективную подготовку и сжигание жидкого топлива с выделением меньшего количества токсичных веществ, повысит надежность, экономичность и экологическую безопасность котельных установок.

Высокая гомогенизация вводимой присадки и мазута путем интенсивного смешения компонентов достигается без участия подвижных механических устройств посредством смесителя, выполненного в виде устройства статического перемешивания мазута и присадки.

Эффект интенсивного перемешивания и взаимодействия подаваемых веществ достигается за счет многократного деления и направляемого закручивания потока на укрепленных в устройстве элементах специальной насадки в процессе движения потока внутри статического миксера.

Автоматизация приготовления однородной смеси мазута и присадки и ее добавления в мазут осуществляется посредством программирующего логического контроллера, который отслеживает расход присадки, уровень присадки и расход мазута.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для улучшения физико-химических и эксплуатационных характеристик топочных мазутов на тепловых электрических станциях, в котельных промышленных предприятий, котельных агропромышленного комплекса и ЖКХ. В способе подготовки топочного мазута к сжиганию из всего объема основного потока мазута отбирают объем бокового потока мазута, равный 1,5 - 2% объема основного потока мазута. Основной поток мазута направляют в линию бокового потока мазута. Подогревание потока мазута, смешивание присадки и мазута осуществляют в линии бокового потока мазута, параллельно подключенной к линии основного потока мазута. Смешивание объема бокового потока мазута и присадки осуществляют без участия подвижных механических устройств посредством смесителя, выполненного в виде устройства статического перемешивания мазута и присадки. Присадку подают в линию бокового потока мазута до процесса статического перемешивания мазута и присадки. Техническим результатом изобретения является упрощение технологической схемы с сохранением высоких эксплуатационных характеристик топочного мазута за счет высокой гомогенизации вводимой присадки и мазута путем интенсивного смешения и автоматизации приготовления однородной смеси мазута и присадки, эффективная подготовка и сжигание жидкого топлива с выделением меньшего количества токсичных веществ, повышение надежности, экономичности и экологической безопасность котельных установок. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ подготовки топочного мазута к сжиганию, включающий приготовление присадки путем механического и циркуляционного перемешивания, измерение расхода присадки, измерение расхода мазута в линии основного потока мазута, подогревание потока мазута, подачу присадки в мазут, смешивание присадки и мазута, подачу смеси мазута и присадки в линию основного потока мазута, отличающийся тем, что из всего объема основного потока мазута отбирают объем бокового потока мазута, равный 1,5%-2% объема основного потока мазута, который направляют в линию бокового потока мазута, при этом подогревание потока мазута, смешивание присадки и мазута осуществляют в линии бокового потока мазута, параллельно подключенной к линии основного потока мазута, причем смешивание объема бокового потока мазута и присадки осуществляют без участия подвижных механических устройств посредством смесителя, выполненного в виде устройства статического перемешивания мазута и присадки, а присадку подают в линию бокового потока мазута до процесса статического перемешивания мазута и присадки.

2. Способ подготовки мазута к сжиганию по п.1, отличающийся тем, что в качестве присадки используют деэмульгатор «Дипроксамин-157», который вводят в объем бокового потока мазута до процесса статического перемешивания мазута и присадки в количестве 0,15-0,25 мас.%.

3. Способ подготовки мазута к сжиганию по п.1 или 2, отличающийся тем, что в процессе приготовления присадки осуществляют ее подогревание до температуры 20-50°С, а подогревание бокового потока мазута осуществляют до температуры 80-90°С.

4. Способ подготовки мазута к сжиганию по п.1 или 2, отличающийся тем, что осуществляют автоматизацию приготовления однородной смеси мазута и присадки и ее добавления в мазут посредством программирующего логического контроллера, который отслеживает расход присадки, уровень присадки и расход мазута.