СПОСОБ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
METHOD FOR BOILER UNIT OPERATION

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для сжигания топлива, преимущественно жидкого, в топках котлов, печей и может быть использовано для сжигания мазута и любых других жидких топлив в разных топливосжигающих устройствах.
Известен способ работы котельного агрегата, в котором мазут сжигают путем его смешивания с воздухом или паром, при этом проводят вторичное смешивание полученной первично топливно-воздушной смеси с мазутом, который дополнительно подают закрученным встречным потоком под острым углом к направлению подачи топливно-воздушной смеси (см. патент РФ №2190156, 2002 г.).
Известен также способ работы котельного агрегата, включающий распыление жидкого топлива и подачу его в топку котла в смеси с соответствующим количеством воздуха и сжигание (см. патент РФ №2013694, 1994 г.).
При использовании высоковязких тяжелых топлив, особенно в условиях низких наружных температур, в процессе запуска котельного агрегата, бесперебойная (эффективная) подача такого топлива по топливопроводам, зачастую, становится невозможной, и невозможен запуск котлоагрегата.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение бесперебойного запуска котельного агрегата в работу независимо от температуры окружающей среды и вязкости тяжелого топлива.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении запуска котельного агрегата в работу независимо от температуры окружающей среды и вязкости тяжелого топлива, повышении ресурса работы распылителей форсунок, например ротационных горелочных устройств, используемых в котельных агрегатах за счет уменьшения эррозии малых прожимных отверстий распылителей.
Поставленная задача решается тем, что способ работы котельного агрегата, включающий распыление жидкого топлива и подачу его в топку котла в смеси с соответствующим количеством воздуха и сжигание, отличается тем, что в процессе запуска котельного агрегата используют маловязкое жидкое топливо, до прогрева топочного объема, при этом параллельно с прогревом топочного объема прогревают высоковязкое жидкое топливо до температуры 80-100°C и, после прогрева топочного объема до температуры 50-60°C воды в трубах котла постепенно сокращают до нуля подачу маловязкого жидкого топлива, восполняя ее подачей прогретого высоковязкого жидкого топлива, после чего в нормальном режиме работы котельного агрегата, в нем сжигают прогретое высоковязкое жидкое топливо, кроме того, в процессе остановки котельного агрегата постепенно сокращают до нуля подачу высоковязкого жидкого топлива, восполняя ее подачей маловязкого жидкого топлива, причем процесс остановки котельного агрегата завершают при сжигании только маловязкого жидкого топлива. Кроме того, в нормальном режиме работы котельного агрегата используют водотопливную эмульсию, которую получают диспергированием нефтесодержащих вод и высоковязкого жидкого топлива.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач:
Признак «…в процессе запуска котельного агрегата используют маловязкое жидкое топливо…» обеспечивает эффективную очистку от мазутного топлива, оставшегося в системе топливоподачи и гарантирует розжиг высоковязкого жидкого топлива независимо от температуры воздуха, подаваемого на горение, и степени прогрева этой системы.
Признаки, указывающие, что подачу маловязкого жидкого топлива ведут «до прогрева топочного объема» и признаки, указывающие, что «параллельно с прогревом топочного объема прогревают высоковязкое жидкое топливо до температуры 80-100°C», обеспечивают в дальнейшем эффективное сжигание высоковязкого жидкого топлива.
Признаки, указывающие, что «после прогрева топочного объема до температуры 50-60°C воды в трубах котла постепенно сокращают до нуля подачу маловязкого жидкого топлива, восполняя ее подачей прогретого высоковязкого жидкого топлива», обеспечивают плавный переход котельного агрегата на работу на высоковязком жидком топливе.
Признаки, указывающие, что «в нормальном режиме работы котельного агрегата, в нем сжигают прогретое высоковязкое жидкое топливо», обеспечивают эффективное сжигание высоковязкого жидкого топлива при использовании ротационных горелочных устройств.
Признаки, указывающие, что «в процессе остановки котельного агрегата постепенно сокращают до нуля подачу высоковязкого жидкого топлива, восполняя ее подачей маловязкого жидкого топлива, причем процесс остановки котельного агрегата завершают при сжигании только маловязкого жидкого топлива», исключают наличие остатков высоковязкого жидкого топлива в топливной системе после остановки котельного агрегата.
Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают возможность утилизации нефтесодержащих вод и нефтеостатков.
На чертеже показана принципиальная схема котельного агрегата, которая позволяет осуществить способ.
Котельный агрегат содержит воздухоподводящий тракт 1 с дутьевым вентилятором 2, магистраль 3 подачи высоковязкого топлива, например мазута, от ее расходной емкости 4, содержащую средства подачи 5 мазута к топливному насосу 6, фильтрующий узел 7, топливоподогреватель 8, установленный перед топливным насосом 6, распыливающее устройство 9, камеру сгорания 10 с газоотводящим трактом 11, снабженным дымовой трубой 12 с конфузором 13, блок 14 управления установкой. Котельный агрегат содержит также емкость 15 для маловязкого жидкого топлива, например дизельного, связанную дополнительным топливопроводом 16 с топливным насосом 6. Выход дымовой трубы 12 связан посредством газовой перемычки 17, снабженной регулировочной шиберной заслонкой 18 с входом воздухоподводящего тракта 1. Причем воздухоподводящий тракт 1 снабжен регулировочной шиберной заслонкой 19. Магистраль 3 подачи мазута снабжена диспергирующим аппаратом 20, гидравлически связанным с источником 21 нефтесодержащих вод, отработанных масел и нефтеостатков. На чертеже также показаны электрод 22 розжига и фотодатчик 23 и комплекс задвижек - электромагнитный клапан 24, быстрозапорный клапан (БЗК) 25, электромеханический клапан 26, редукционный клапан 27, электромагнитный клапан 28, механический клапан 29.
Способ осуществляют следующим образом.
При пуске в работу котельной установки вручную открывают механические клапана (не показаны), необходимые для работы схемы. Из емкости 15 маловязкое жидкое топливо, например дизельное, по дополнительному топливопроводу 16, через электромагнитный клапан 24, топливным насосом 6 под давлением через быстрозапорный клапан (БЗК) 25 поступает на распыливающее устройство 9 ротационного горелочного устройства (РГУ). Распыленное топливо в мелкодисперсном виде поступает в топочный объем под действием первичного и вторичного воздуха. Перед подачей топлива на распиливающее устройство 9 включают питание на электрод 22 розжига и фотодатчик 23. В топочном объеме образуется факел от горения дизельного топлива, топку прогревают и подготавливают для работы на высоковязком тяжелом топливе типа М-100, ТКМ и их разновидности. В это же время из расходной емкости 4 мазут через фильтрующий узел 7, средством подачи 5, через диспергирующий аппарат 20 (если необходима утилизация нефтесодержащих вод, то посредством известных средств дозировано подают в диспергатор из источника 21 нефтесодержащих вод) на топливоподогреватель 8. Далее, через электромеханический клапан 26 и редукционный клапан 27 высоковязкое жидкое топливо поступает в линию обратной подачи в расходную емкость 4, т.е. происходит рециркуляция топлива, нагревая его до заданной температуры и подготавливая для подачи на сжигание в объем топки.
При достижении прогрева топки (т.е. поверхностей нагрева) до температуры 50-60°C воды в трубах котла (контролируемой блоком управления 14), на дополнительном топливопроводе 16, блок управления 14 начинает закрывать электромагнитный клапан 24, а электромагнитный клапан 28 начинает открывать, электромагнитный клапан 26 на перемычке после электроподогревателя 8 закрывается, и мазут постепенно начинает поступать вместе с дизельным топливом на топливный насос 6, причем количество дизельного топлива постепенно уменьшается, а мазута растет. При достижении прогрева воды в трубах котла до температуры 50-60°C блок управления 14 закроет электромагнитный клапан 24 на дополнительном топливопроводе 16, и котельный агрегат начинает работать на высоковязком тяжелом топливе.
Вторичный воздух (окислитель) на горение дизельного топлива и мазута поступает от вентилятора 2. Температуру и количество газов, поступающих в вентилятор 2, регулируют шиберной заслонкой 19.
Механический клапан 29 служит для регулировки давления в схеме топливоподготовки, одновременно им можно регулировать расход топлива или производительность котла.
Для визуального и фиксированного изменения параметров котла и системы топливоподготовки установлены необходимые приборы.
При выводе камеры сгорания 10 из рабочего состояния (т.е. при нажатии кнопки «СТОП») блок 14 управления начинает отрабатывать обратную зависимость перехода с мазута на дизельное топливо. Блок 14 управления начинает постепенно закрывать электромагнитный клапан 28, а электромагнитный клапан 24 открывать. Таким образом, котельная установка переходит на сжигание дизельного топлива, при этом промывая подводящий трубопровод 3 от мазута, который может в нем застыть, т.к. температура застывания высоковязких тяжелых топлив лежит в диапазоне (15…24)°C.