УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ВЫСОКОСЕРНИСТЫХ МАЗУТОВ К СЖИГАНИЮ

Полезная модель относится к области комплексной энерготехнологической подготовки жидких топлив на основе нефтяного сырья, в частности обессеривания высокосернистых тяжелых топлив и мазутов. Для эффективного сгорания мазута, подготовка к сжиганию в топках котлов на тепловых электрических станциях должна обеспечивать его необходимую температуру и вязкость, а так же уменьшение серосодержания.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство для обессеривания жидких топлив по заявке на изобретение RU №95111935, МПК C10G 15/08, 10.07.1997, содержащее камеру со съемной крышкой, изолированную решетку, на которой размещены подвижные электроды в виде угольков, неподвижные токоподводящие графитовые электроды, штуцер подачи сырья, патрубок выгрузки угольных электродов, сливной патрубок, штуцер вывода газа, при этом неподвижные токоподводящие электроды закреплены в съемной крышке в шахматном порядке, а между ними установлены промежуточные контактирующие графитовые электроды, не включенные в электрическую цепь.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность обессеривания мазута из-за выполнения подвижных электродов в виде угольков, что приводит к невысокой плотности электрических разрядов, и выполнения изолирующей решетки из дерева, что не исключает возможность пробоя электрического тока на корпус электродугового реактора.
Задачей полезной модели является повышение эффективности обессеривания мазута в электродуговом реакторе за счет увеличения плотности электрических разрядов во всем объеме мазута и исключения возможности пробоя электрического тока на корпус электродугового реактора.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для подготовки высокосернистых мазутов к сжиганию, содержащем электродуговой реактор, включающий в себя основание, крышку, штуцер подачи мазута, штуцер вывода обессеренного мазута, переливной штуцер, штуцер вывода газа, причем на крышке закреплены неподвижные электроды, подключенные к источнику тока, между которыми установлены неподвижные промежуточные электроды, неподключенные к источнику тока, а на основании установлена изолирующая решетка с размещенными на ней подвижными электродами, при этом штуцер подачи мазута соединен с напорным баком, а штуцер вывода обессеренного мазута, переливной штуцер, штуцер вывода газа соединены со сливным баком, согласно заявляемой полезной модели, подвижные электроды выполнены в виде графитовых шариков, а неподвижные электроды расположены вертикально, на расстоянии от изолирующей решетки, с возможностью свободновзвешенного перемещения графитовых шариков во всем объеме мазута, изолирующая решетка выполнена перфорированной из полимерного материала, обладающего диэлектрическими свойствами и высокой термостойкостью, размеры отверстий которой достаточны для прохождения мазута, но меньше размера графитовых шариков, источник тока выполнен в виде преобразователя электрического тока, имеющего выводы с положительным и отрицательным потенциалом, причем неподвижные электроды разделены на две группы, одна из которых подключена к выводу с положительным потенциалом, а другая - к выводу с отрицательным потенциалом, при этом штуцер подачи мазута дополнительно соединен с напорным баком байпасной линией, имеющей насос, а штуцер вывода газа дополнительно соединен с последовательно соединенными узлами охлаждения, первичной и вторичной очистки газа.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид устройства, на фиг.2 приведена электрическая схема подключения неподвижных электродов к преобразователю электрического тока, на фиг.3 изображена изолирующая перфорированная решетка (разрез А-А на фиг.1), на фиг.4 показана крышка электродугового реактора с неподвижными электродами (вид Б на фиг.1).
Устройство для подготовки высокосернистых мазутов к сжиганию содержит:
1 - электродуговой реактор;
2 - напорный бак;
3 - линия подачи мазута в напорный бак;
4 - узел вторичной очистки газа (адсорбер);
5 - узел охлаждения газа (холодильник);
6 - узел первичной очистки газа (барботер);
7 - счетчик газа;
8 - сливной бак;
9 - байпасная линия с насосом;
10 - источник тока (преобразователь электрического тока);
Электродуговой реактор 1 имеет:.
11 - подвижные электроды (графитовые шарики);
12 - основание;
13 - изолирующая перфорированная решетка;
14 - штуцер подачи мазута в электродуговой реактор;
15 - тройник;
16 - неподвижный промежуточный неподключенный электрод;
17 - неподвижный электрод, подключенный к выводу источника тока с положительным потенциалом;
18 - неподвижный электрод, подключенный к выводу источника тока с отрицательным потенциалом;
19 - крышка электродугового реактора;
20 - переливной штуцер;
21 - штуцер вывода обессеренного топлива;
22 - штуцер вывода газа.
Устройство для подготовки высокосернистых мазутов к сжиганию работает следующим образом.
Предварительно подогретый мазут, поступая из линии 3 подачи мазута, попадает в напорный бак 2, после чего, за счет разности гидростатических давлений напорного бака 2 и электродугового реактора 1, поступает по трубопроводу в тройник 15, а затем через штуцер 14 подачи мазута в электродуговой реактор 1. Для поддержания и возможного увеличения давления мазута, в случае снижения его температуры до нижнего предела текучести, штуцер 14 подачи мазута соединен с напорным баком 2 байпасной линией 9, имеющей насос.
В электродуговом реакторе 1 обессеривание мазута происходит в электрической дуге, вызванной колебательными движениями подвижных электродов 11, выполненных в виде графитовых шариков, между неподвижными электродами 16, 17, 18 из нержавеющей стали (см. фиг..1). В электродуговом разряде под воздействием высоких температур, достигающих в искре 1500°С, происходит избирательное разрушение сернистых соединений с последующим их переходом в парогазовое состояние. В электродуговом реакторе 1, подвергают десульфированию сернистые топлива в межэлектродном промежутке в электродуговом разряде подвижных электродов 11, расположенных над изолирующей перфорированной решеткой 13 из полимерного материала, обладающего диэлектрическими свойствами и высокой термостойкостью (см. фиг.3). При этом неподвижные электроды 16, 18 электрически соединены с преобразователем 10 электрического тока (см. фиг.2) и расположены вертикально на расстоянии достаточном для свободного перемещения графитового электрода (см. фиг.1). Электродуговой реактор 1 имеет четыре подключенных «положительных» 17, четыре подключенных «отрицательных» 18 и четыре неподключенных промежуточных 16 неподвижных электродов из нержавеющей стали (см. фиг.2), верхние концы которых закреплены непосредственно в его крышке 19 (см. фиг.4), а их нижние концы находятся над слоем подвижных электродов (графитовых шариков) 11.
Такой порядок размещения электродов стабилизирует микроразряды, увеличивая их в объеме, поскольку одновременно возникает множество центров параллельных и перекрестных микродуг в промежутках между соседними электродами. Более того, плотность электрических разрядов в объеме мазута увеличивается за счет образования множества электродуг не только около нижних концов неподвижных электродов 17, 18, но и при контакте их по всей рабочей длине с взвешенными в жидкой фазе графитовыми твердыми частицами подвижных электродов 11. Значительная часть графитовых подвижных электродов 11 постоянно находится во взвешенном состоянии под действием восходящего потока мазута, поступающего в электродуговой реактор 1 снизу через изолирующую перфорированную решетку 13, которая имеет отверстия достаточные для прохождения мазута, но меньшие размером по сравнению с графитовыми шариками 11, что исключает их попадание в трубопровод при остановке электродугового реактора 1 и изолирует его основание 12 от возможного пробоя электрического тока на корпус. Установка четырех промежуточных контактирующих неподвижных электродов 16, неподключенных к преобразователю 10 электрического тока, позволяет обеспечить равномерное распределение электрических дуг по контурам в искровых промежутках неподвижных электродов 17, 18. Наличие неподвижных промежуточных неподключенных электродов 16, между противостоящими основными неподвижными электродами 17, 18 повышает кратность контактирования с подвижными электродами 11, и следовательно, позволяет повысить надежность дискретной разрядки в системе.
При прохождении мазута через электродуговой реактор 1, происходит его разделение на две части - жидкую и газообразную. Жидкая составляющая представляет собой обессеренный мазут, который направляется через штуцер 21 вывода обессеренного топлива в сливной бак 8. В случае неконтролируемого расхода топлива предусмотрен переливной штуцер 20, позволяющий эффективно регулировать процесс прохождении мазута через электродуговой реактор 1. Газообразная часть имеет низкую плотность и направляется в расположенный в крышке 19 электродугового реактора 1 штуцер 22 вывода газа, затем в узел охлаждения газа (холодильник) 5, после чего проходит первичную очистку в узле первичной очистки газа (барботере) 6, и после определения объема газа в счетчике 7, направляется на вторичную очистку в узел вторичной очистки газа (адсорбер) 4.
Заявляемое устройство для подготовки высокосернистых мазутов к сжиганию обеспечивает сокращение времени контактирования мазута в области высоких температур, максимальную селективность процесса и достижение высоких коэффициентов тепломассообмена за счет высокой стабильности электрических дуг, что позволяет осуществить термический крекинг высокосернистого мазута без локального перегрева при оптимальном режиме обессеривания мазута без смолообразования. |