СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ТОПОЧНОГО МАЗУТА К СЖИГАНИЮ

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована 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.
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.
Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности системы подготовки топочного мазута к сжиганию из-за отсутствия возможности перемешивания мазута с присадками, так как кавитационные аппараты предназначены, в основном, для приготовления водомазутных эмульсий, а также отсутствие автоматизации системы.
Задачей настоящей полезной модели является расширение технологических возможностей системы подготовки топочного мазута к сжиганию за счет обеспечения перемешивания мазута с присадками и обеспечение ее автоматизации.
Технический результат достигается тем, что система подготовки топочного мазута к сжиганию, содержащая технологически связанные между собой емкость хранения и приготовления присадки, линию циркуляции присадки с циркуляционным насосом, линию подачи присадки в мазут, линию основного потока мазута с расходомером мазута, а также насос перекачки мазута, подогреватель мазута с датчиком температуры и смеситель, при этом емкость хранения и приготовления присадки имеет датчик уровня, мешалку, выпускной клапан и датчик температуры присадки, а линия подачи присадки в мазут, включает в себя последовательно соединенные фильтр, насос-дозатор присадки, расходомер присадки и обратный клапан, согласно настоящей полезной модели, снабжена линией бокового потока мазута, а также программирующим логическим контроллером, соединенным с расходомером присадки, датчиком уровня присадки и расходомером мазута, при этом линия бокового потока мазута включает в себя последовательно соединенные указанные насос перекачки мазута, подогреватель мазута с датчиком температуры и смеситель, выполненный в виде устройства статического перемешивания мазута и присадки.
В качестве присадки используют деэмульгатор, который подают в количестве 0,15-0,25% масс., по линии подачи присадки в мазут в линию бокового потока мазута.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема предлагаемой системы 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 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.
Отличием предлагаемой системы подготовки топочного мазута к сжиганию является то, что она 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 17 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.
Линия 4 подачи присадки в мазут соединена с линией 5 бокового потока мазута перед смесителем 10, выполненным в виде устройства статического перемешивания мазута и присадки (статического миксера).
В качестве присадки используют деэмульгатор. который подают в количестве 0,15-0,25% масс., по линии подачи присадки в мазут в линию бокового потока мазута.
Система подготовки топочного мазута к сжиганию работает следующим образом.
Выгрузку присадки, и ее приготовление 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 осуществляется путем принудительной циркуляции жидкости по линии 2 циркуляционным насосом 3. Циркуляционное перемешивание обеспечивает турбулентность и способствует эффективному массообмену.
Емкость 1 хранения и приготовления присадки имеет датчик уровня 11, 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°C 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°C). 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).
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.
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.
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 настоящей полезной модели позволит, по сравнению с прототипом, упростить технологическую схему системы 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.