УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРООБЕССОЛИВАНИЯ ЖИДКОГО НЕФТЕПРОДУКТА, СПОСОБНОГО К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ В КАЧЕСТВЕ ГАЗОТУРБИННОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для обессоливания жидкого газотурбинного топлива (ГТТ) на тепловых электростанциях (ТЭС) с газотурбинными и паротурбинными установками. Данная полезная модель может относиться также к другим отраслям промышленности, использующим жидкие нефтепродукты при наличии условий, близких к условиям работы паротурбинных электростанций, в частности, при наличии химводоочистки (ХВО), а также источников пара и конденсата.
Поставляемые на ТЭС в качестве ГТТ жидкие нефтепродукты при содержании в них Na, Ka и Са выше допустимых норм для предотвращения коррозии и образования отложений в рабочем тракте газовых турбин нуждаются в обессоливании. На нефтеперерабатывающих предприятиях обычно обессоливают сырую нефть путем ее смешения с использованием в качестве промывной сырой воды, в том числе речной, с последующим отделением отработавшей воды в электродегидраторах (ЭДГ).
Известна установка для электрообессоливания жидкого нефтепродукта (сырой нефти) на оборудованном хранилищем указанного продукта промышленном предприятии, содержащая по меньшей мере один ЭДГ с установленным в его верхней части по меньшей мере одним предохранительным клапаном, линию подвода к по меньшей мере одному ЭДГ смеси исходного нефтепродукта с промывной водой, соединенную через смесительный клапан с линиями подвода исходного нефтепродукта и промывной воды, линии отвода от ЭДГ обессоленного нефтепродукта и отработавшей промывной воды, а также установленный на линии подвода исходного нефтепродукта теплообменник с линиями подвода греющего пара и отвода его конденсата [1] - прототип. Такая установка применительно к промывке ГТТ не обеспечивает достаточной степени его ГТТ обессоливания. Это связано с тем, что в качестве промывной воды согласно [1] используется вода из естественного водоема или из системы оборотного водоснабжения.
Такая вода сама по себе уже обладает определенным исходным солесодержанием, что не позволяет обеспечить обессоливание с ее помощью ГТТ до степени достаточно глубокой для предотвращающей коррозию и образование отложений в газотурбинном тракте. Кроме того, отработавшая промывная вода согласно [1] направляется в отстойник, из верхней части которое ее возвращают в линию подачи на обессоливание нефтепродукта, а из нижней части - сбрасывают в промканализацию. Однако, поскольку отработавшая промывная вода из верхней части отстойника обладает более высоким солесодержанием, по сравнению с солесодержанием исходной воды, смешение этих вод приведет к дальнейшему уменьшению эффективности обессоливания нефтепродукта. Сброс же воды из нижней части отстойника в промканализацию требует дополнительных очистных сооружений.
Достигаемым результатом полезной модели является повышение глубины обессоливания нефтепродукта, уменьшение потребного количества промывной воды и уменьшение затрат на очистку отработавшей промывной воды.
Указанный результат обеспечивается тем, что установка для электрообессоливания жидкого нефтепродукта на оборудованном хранилищем указанного продукта промышленном предприятии, содержащая по меньшей мере один ЭДГ с установленным в его верхней части по меньшей мере одним предохранительным клапаном, линию подвода к по меньшей мере одному ЭДГ смеси исходного нефтепродукта с промывной водой, соединенную через смесительный клапан с линиями подвода исходного нефтепродукта и промывной воды, линии отвода от ЭДГ обессоленного нефтепродукта и отработавшей промывной воды, а также установленный на линии подвода исходного нефтепродукта теплообменник с линиями подвода греющего пара и отвода его конденсата, согласно полезной модели размещена на тепловой электростанции с по меньшей мере одним паротурбинным блоком, снабженным хранилищем турбинного конденсата и системой ХВО, линия подвода промывной воды соединена с хранилищем турбинного конденсата и с линией отвода конденсата от теплообменника, а линия отвода отработавшей промывной воды - со входом системы ХВО. При этом каждый электродегидратор может быть оборудован подключенной к его
нижней части линией опорожнения, соединенной с хранилищем исходного нефтепродукта, а выходы предохранительных клапанов электродегидраторов могут быть соединены со всасывающей стороной по меньшей мере одного сырьевого насоса.
Повышение глубины обессоливания при использовании установки согласно полезной модели обеспечивается за счет более высокой растворяющей способности конденсата и обессоленной химически очищенной воды, по сравнению с водой из естественного водоема или из системы оборотного водоснабжения. Уменьшение затрат на очистку отработавшей промывной воды обеспечивается использованием штатной ХВО ТЭС вместо сооружения специальных очистительных установок.
На чертеже изображена принципиальная технологическая схема установки согласно полезной модели для электрообессоливания в условиях ТЭС жидкого нефтепродукта, представляющего собой жидкое ГТТ.
Установка содержит два ЭДГ 1 и 2, в каждом из которых установлены два электрода 3, 4 (возможен вариант с тремя электродами), изолированные от корпуса ЭДГ изоляторами 5 и соединенных с источником переменного тока высокого напряжения (на чертеже не показан). Внутри нижней части корпуса каждого ЭДГ 1, 2 помещен раздающий коллектор 6, соединенный с линиями 7 или 8 подвода (при параллельном включении ЭДГ) смеси исходного ГТТ с промывной водой, в качестве которой используется турбинный конденсат и/или химически очищенная вода (ХОВ). Внутри верхней части указанного корпус помещен приемный коллектор 9, соединенный с линиями 10 или 11 отвода обессоленного ГТТ. Линии 7 и 8 подвода смеси исходного ГТТ с промывной водой соединены каждая через смесительные клапаны 12 или 13 с линией 14 подвода исходного ГТТ от сырьевого насоса (на чертеже не показан) и линией 15 промывной воды, оборудованной соответствующим насосом 16. В верхней части корпуса каждого ЭДГ 1, 2 с внешней стороны установлен предохранительный клапан 17. Каждый ЭДГ 1, 2 оборудован регулятором 18 уровня раздела фаз обессоленного ГТТ и отработавшей воды, электрически соединенным с датчиком 19 указанного уровня и регулирующим клапаном 20 на линиях 7, 8
подвода смеси исходного ГТТ с промывной водой. К линии 14 подачи исходного ГТТ подключена линия 21 с насосом 22 возможной подачи раствора деэмульгатора (ДЭ) из емкости 23, оборудованной перемешивающим устройством 24 и снабженной линиями 25, 26 подвода соответственно ДЭ и воды. К каждому ЭДГ 1, 2 подключены линии 27, 28 отвода отработавшей промывной воды, подключенные через линию 29 к линии 30 подачи этой воды в систему ХВО (на чертеже не показана). Линии 10 и 11 отвода обессоленного ГТТ подключены через линию 31 к линии 32 подачи его в соответствующий топливный бак (на чертеже не показан) для последующего сжигания в камерах сгорания газотурбинных установок ТЭС. На линиях 14, 29, 31 установлены теплообменники соответственно 33 - для нагрева исходного ГТТ паром, 34 - для охлаждения отработавшей промывной воды технической водой, 35 - для охлаждения обессоленного ГТТ технической водой. Теплообменники 34, 35 зашунтированы байпасными линиями соответственно 36, 37. Установка оборудована линией 38 аварийного сброса из предохранительных клапанов 17 на всас сырьевого насоса (на чертеже не показан), а также линией 39 опорожнения ЭДГ при пожаре или ремонтах, соединенной с хранилищем исходного ГТТ (на чертеже не показано). Для обеспечения возможности последовательного включения ЭДГ 1, 2 между линией 10 отвода обессоленного топлива от ЭДГ 1 и линией 14 подвода исходного ГТТ установлена перемычка 40. На линиях 14, 7, 8, 15, 21, 25, 26, 10, 11, 27, 28, 31, 37, 29, 36, 30, 40, установлены запорные клапаны соответственно 41-63.
Установка согласно полезной модели работает следующим образом. Процесс обессоливания ГТТ может производится при параллельном или последовательном включении ЭДГ 1, 2. При их параллельном включении исходное ГТТ подается в линию 14 с установленным на ней паровым теплообменником 33. Для повышения эффективности дегидратации смеси топлива с промывной водой в эту же линию из емкости 23 насосом 22 может подаваться раствор ДЭ. Из линии 14 подогретое ГТТ в смеси с ДЭ поступает при открытом клапане 54 по линиям 7 и 8 в смесительные клапаны соответственно 12 и 13, где дополнительно смешивается с поступающей по линиям 15 промывной водой, в качестве которой используется турбинный конденсат и/или ХОВ. Благодаря этому в промывную воду из ГТТ переходят растворенные в нем соли. Смесь ГТТ с ДЭ и
водой поступает в нижнюю часть ЭДГ 1, 2 через распределительные гребенки 6, где в результате воздействия переменного электрического поля и наличия ДЭ происходит разделение соляного раствора отработавшей промывной воды и очищенного от солей ГТТ, причем водяной раствор опускается вниз, а очищенное ГТТ поднимается вверх. Для предотвращения заброса воды в топливный тракт осуществляется контроль за границей раздела фаз с помощью регулятора 18, электрически соединенного с датчиком 19 и подающего регулирующее воздействие на клапан 20, установленный на линиях 7, 8 подвода смеси исходного ГТТ с ДЭ и промывной водой. Обессоленное ГТТ из верхней части ЭДГ 1, 2 при открытом клапане 53 и закрытом - 63 подается по линиям 10, 11 и 31 на охлаждение в водяной теплообменник 35, после чего направляется потребителю по линии 32. Предусмотрена возможность подачи обессоленного ГТТ потребителю без охлаждения по байпасной линии 37. Отработавшая промывная вода из нижней части ЭДГ 1, 2 по линиям 27, 28, 29 подается на охлаждение в водяной теплообменник 34, после чего направляется по линии 30 на ХВО. Предусмотрена возможность подачи отработавшей промывной воды на ХВО без охлаждения по байпасной линии 36. При последовательном включении ЭДГ 1, 2 закрываются клапаны 53, 54 и открывается клапан 63. При этом смесь исходного ГТТ с ДЭ и промывной водой поступает только в ЭДГ 1 первой ступени обессоливания, после чего частично обессоленное ГТТ направляется по линиям 10, 40 и 8 на вход ЭДГ 2 на вторую ступень обессоливания. При последовательной схеме включения ЭДГ отработавшая вода из второй ступени обессоливания в целях экономии может быть направлена в качестве промывной воды в ЭДГ 1 первой ступени обессоливания. На случай аварийных ситуаций при повышении давления в ЭДГ 1, 2 выше допустимого предусмотрено срабатывание предохранительных клапанов 17 со сбросом избытка обессоленного ГТТ по линии 38 на всас сырьевых насосов, а при пожаре и ремонтах - сброс всего содержимого из ЭДГ 1, 2 - в хранилище исходного ГТТ по линии 39. Это исключает необходимость сооружения отдельных емкостей для технологических сбросов, что уменьшает стоимость установки и упрощает ее эксплуатацию.
Таким образом, по меньшей мере применительно к ТЭС с газотурбинными и паротурбинными установками техническое решение согласно полезной
модели позволяет осуществлять обессоливание ГТТ с использованием имеющихся на таких ТЭС турбинного конденсата и ХВО, что обеспечивает повышение глубины обессоливания нефтепродукта, уменьшения потребного количества промывной воды, и уменьшение затрат на очистку отработавшей промывной воды.
Источник информации:
1. Технология обессоливания нефтей на нефтеперерабатывающих предприятиях./ Левченко Д.Н., Бергштейн Н.В., Николаева Н.М. // М., «Химия». 1985, с.94, рис.27.