экономия мазут печное топливо активатор мазут

горение стандартного мазута

Эмульгатор для обработки и экономи мазута, дизельного и печного топлива.

Наши результаты - экономия топлива 5-11%, снижение вредных выбросов до 70%, дымности, прекращение образования и устранение старого нагара.

Улучшение сгорания обводненного и коксохимического мазута.

экономия мазут печное топливо активатор мазут

сжигание водномазутной эмульсии

Оценка общей эффективности использования водномазутной эмульсии

Водотопливные эмульсии (ВТЭ)

Промтов М.А., д.т.н., профессор
Зав. каф. «Машины и аппараты химических производств»
Тамбовского государственного технического университета.

Россия, 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, Тамбовский государственный технический университет, тел.

В настоящее время актуальны задачи энергосбережения и экологической безопасности при работе энергетических топливных установок. Для решения этих задач интерес представляют водотопливные эмульсии: вода - мазут, вода - дизельное топливо, вода – бензин, вода – мазут – угольная пыль.
В высоковязких мазутах наблюдается повышенное содержание воды в виде отдельных местных скоплений, обусловленное процессами перевозки, перекачки, хранения и подогрева топлива. Использование в качестве топлива специально приготовленных водомазутных эмульсий является одним из эффективных методов, позволяющих устранить негативные последствия этого явления [1-22]. К проблемам, осложняющим экологическую обстановку, относится и непрерывное накопление сотен тысяч тонн балластных вод, содержащих нефтепродукты. Их источником являются промышленные предприятия, морской и речной флот.
Содержание воды в топочном мазуте во многих случаях существенно превышает предельно допустимые значения (вместо 1,5% по норме обводненность доходит до 12-16%, а в отдельных случаях – до 20 – 35%). Из-за того, что плотности мазута и воды мало отличаются, вода не оседает на дне емкости, а располагается неравномерно слоями в массе топлива. Это приводит к срыву факела и затуханию форсунок, а иногда вообще не удается зажечь форсунку. Попытки вторичного пуска котлоагрегатов сопровождаются сильными хлопками и разрушением топок вследствие накопления в них горючих газов.

Согласно нормативным документам водность подаваемого на сжигание мазута не должна превышать 0,3% - 1% . В традиционном плане подготовка мазута к сжиганию сводится в основном к двум операциям: обезвоживанию и нагреву [21, 22].

Мероприятия по осушению мазута испарением воды энергоемки и ведут к потере летучих компонентов топлива. Обезвоживание выполняется в основном путем отстаивания. Разделение фаз мазут-вода в накопителях-отстойниках требует достаточно большого времени и малоэффективно из-за близости плотностей мазута и воды. Проблема утилизации или очистки таких вод не решается химическими и биологическими методами, т.к. они требуют больших дополнительных площадей, капитальных и эксплуатационных затрат [3].

При сжигании ВТЭ получают существенный экономический эффект, повышение КПД на 3-5% и снижение эмиссии загрязняющих веществ (СО, сажи, окислов азота, бензапирена и других канцерогенных полициклических ароматических углеводородов) в атмосферу.

Кавитационная обработка водо-мазутной эмульсии с добавлением кальция, и ее последующее сжигание позволяет уменьшить в дымовых газах концентрацию окислов азота в 2-5 раз, концентрацию сернистого ангидрида в 2-3 раза, оксида углерода в 2-2,5 раза. Происходят глубокие структурные изменения в молекулярном составе углеводородов, повышение степени дисперсности асфальтенов, карбенов, карбоидов до размерного ряда частиц 2-3 мкм. Длинные молекулярные цепи преобразовываются в легкие углеводородные радикалы газовых, дистиллятных топливных фракций [1-22].

Наибольший экономический эффект и одновременное снижение газовых выбросов обеспечивает добавление в топливо 10-15% воды, а наибольший экологический эффект в части утилизации загрязненных органическими продуктами вод реализуется при уровне водной фазы до 50%.

Обеспечивается возможность сжигания некондиционных высоковязких и обводненных мазутов. В качестве водной фазы можно использовать загрязненные промышленные стоки предприятий. При повышении содержания воды в эмульсии свыше 20% по объему, качественные показатели процесса горения снижаются по сравнению с горением чистого топлива.

Однако если учесть, что процесс сгорания ВТЭ достаточно стабилен при более высоком содержании воды (до 40-50%) в зависимости от вида топлива, открывается возможность уничтожения (огневого обезвреживания) жидких стоков производства.

При этом стоки, даже если они не содержат горючих веществ, можно использовать в качестве водной фазы в мазутных эмульсиях и сжигать их, имея основной задачей именно их уничтожение, а не теплофизические параметры процесса [4].

Использование гомогенизированной водно-мазутной смеси позволяет повысить коэффициент сжигания топлива, сэкономить мазут и уменьшить вредные выбросы NOx и COx в атмосферу при их сжигании. Механизм этого эффекта объясняется следующим обстоятельством. Мазут, поступая в горелку, распыляется форсункой. Дисперсность (размер капель) мазута составляет порядка 0,1-1 мм. Если в такой капле топлива находятся включения более мелких капелек воды (с дисперсностью около 1 мкм), то при нагревании происходит вскипание таких капелек с образованием водяного пара. Водяной пар разрывает каплю мазута, увеличивая дисперсность подаваемого в горелку топлива. В результате увеличивается поверхность контакта топлива с воздухом, улучшается качество топливо-воздушной смеси [21].

В высокотемпературной зоне топочной камеры капля эмульсии взрывается и происходит вторичное диспергирование топлива. В результате таких микровзрывов в топке возникают очаги турбулентных пульсаций и увеличивается число элементарных капель топлива, благодаря чему факел увеличивается в объеме и более равномерно заполняет топочную камеру, что приводит к выравниванию температурного поля топки с уменьшением локальных максимальных температур и увеличением средней температуры в топке; повышению светимости факела благодаря увеличению поверхности излучения; существенному снижению недожога топлива; позволяет снизить количество вдуваемого воздуха и уменьшить связанные с ним теплопотери [4].

Одновременно в факеле происходят каталитические реакции, ведущие к уменьшению вредных газовых выбросов. Возможность снижения количества вдуваемого воздуха при сжигании ВТЭ весьма важна, поскольку КПД котельного агрегата при уменьшении коэффициента избытка воздуха на 0,1% увеличивается на 1%. Время пребывания капель в реакционном объеме топки возрастает за счет удлинения их траектории в процессе турбулентного перемешивания, увеличивается удельная реакционная поверхность капель топлива.

Скорость сгорания топлива в виде мелких капель увеличивается и сопровождается выделением меньшего количества твердых продуктов, чем у крупных капель мазута, разрушаются смолисто-асфальтенновые структуры.

Факел горящего эмульгированного топлива в топочном пространстве сокращается в объеме, становится прозрачным. Температура уходящих газов уменьшается по сравнению с обезвоженным мазутом на 30-35оС. Изменение параметров процесса горения и состава уходящих газов свидетельствуют о повышении эффективности использования топлива.

Находящаяся в составе ВТЭ водная фаза может быть частично диссоциирована в ходе окисления топлива в предпламенных процессах. Затем, по мере повышения температуры в фазе активного сгорания, реакция диссоциации воды ускоряется. Образующийся при диссоциации избыток атомов водорода быстро диффундирует в область с избытком кислорода, где их реакция компенсирует затраты энергии на диссоциацию воды. Участие в реакции горения дополнительного количества водорода приводит к увеличению количества продуктов сгорания. Молекулы воды ускоряют ход реакций в окислительных процессах и вследствие возникновения полярного эффекта, существенно улучшающего ориентацию частиц активных радикалов топлива [22].

Гомогенизированная водно-мазутная смесь имеет заметно меньшую вязкость чем чистый мазут, поэтому облегчается процесс перекачки топлива [21]. При температурах выше 80оС вязкость водо-мазутной эмульсии влажностью 6% мало отличается от эмульсии с влажностью 40% [20].

Еще одним важным фактором, характеризующим эффективность использования ВТЭ, является повышение эффективности и долговечности топочного оборудования. По некоторым данным перерасход топлива из-за загрязнения поверхностей нагрева в котлах сажистыми и коксовыми частицами может превысить 30%-35%. При сжигании эмульсии часть капель долетает до поверхностей нагрева и взрывается на них, что способствует не только предотвращению отложений, но и очистке этих поверхностей от старых сажистых образований.

Одной из серьезных проблем, возникающих при сжигании топочных мазутов, является большое содержание в них серы. Соединения серы уносятся с поточными газами, загрязняя атмосферу, а при использовании высокосернистых мазутов в металлургии частично переходят в расплав.

Для предотвращения этого используют присадки, позволяющие связывать серу. Ввод этих присадок осуществляют в дымовые газы или в мазут. В металлургических процессах введение присадок в мазут при использовании высокосернистых мазутов обязательно. Поскольку большая часть присадок водорастворима, то добавление в эмульгируемую воду недорогих компонентов в количестве 1кг/1т мазута позволяет наиболее простым путем связывать серу и использовать низкокачественные мазуты [4].

Расширение дополнительных продуктов сгорания ВТЭ увеличивает работу газов в цилиндре дизельного двигателя. Благодаря более полному и ускоренному сгоранию топлива, постоянной газификации отложений углерода, детали цилиндро-поршневой группы, газовыпуского тракта не загрязняются продуктами сгорания, меньше подвержены абразивному износу. Повышение степени дисперсности остаточных фракций, расщепление углеводородных молекул на более легкие фракции, интенсивное перемешивание многокомпонентной среды в турбулентных вихрях способствует ускорению реакции горения, что позволяет компенсировать влияние ароматических углеводородов на задержку самовоспламенения топлива [22].

Источники информации:

Промтов М.А. Пульсационные аппараты роторного типа: теория и практика. Монография. – М.: Машиностроение -1, 2001. – 260 с.
Волков А.Н, Сжигание газов и жидкого топлива в котлах малой мощности. – Л.: Недра, 1989. –160 с.
Павлов Б.П., Батуев С.П., Щевелев К.В. Подготовка водомазутных эмульсий для сжигания в топочных устройствах. В кн.: Повышение эффективности использования газообразного и жидкого топлива в печах и отопительных котлах. - Л.: Недра, 1983 –216 с.
http://www.is.svitonline.com
Селиверстов В.М., Браславский М.И. Экономия топлива на речном флоте. - М.: Транспорт, 1983. –231 с.
Зубрилов С.П., Селиверстов В.М., Браславский М.И. Ультразвуковая кавитационная обработка топлив на судах. – Л.: Судостроение, 1988. –80 с.
Зимин А.И. Влияние состава топливных эмульсий на концентрацию оксидов азота и серы в выбросах промышленных котельных// Экологическая защита городов: Тез. докл. научно-техн. конф.- Москва, 1996. - с. 77-79.
Зимин А.И., Юдаев В.Ф. Применение аппаратов с прерывистым режимом течения в процессе производства топливных эмульсий// Экологическая защита городов: Тез. докл. научно-техн. конф.- Москва, 1996. – с.80.
Зимин А.И., Старцев В.Н., Балабышко А.М. О влиянии стехеометрического соотношения Са/S в топливной дисперсии на степень очистки дымовых газов// Повышение эффективности теплофозических исследований технологических процессов промышленного производства и их метрологического обеспечения: Тез. докл. Второй Межунородн. теплофиз. школы. – Тамбов, 1995. – с. 110-111.
Зимин А.И., Старцев В.Н. Получение топливных дисперсий на основе жидкого топлива, ингибитора и поглотителя оксидов// Повышение эффективности теплофизических исследований технологических процессов промышленного производства и их метрологического обеспечения: Тез. докл. Второй Межунородн. теплофиз. школы. – Тамбов, 1995. – с. 112.
Зимин А.И., Старцев В.Н., Балабышко А.М. Влияние стехиометричесокго соотношения Са/S в топливной эмульсии на степень очистки дымовых газов от оксидов серы и азота// Проблемы безопасности труда на предприятиях с взрывопожароопасным производством: Тез. докл. Международн. науч. – техн. сем. – Минск, 1995. – с. 78-80.
Экспериментальная и промышленная практика применения роторных аппаратов с прерыванием потока в процессах приготовления топливно-дисперсных смесей для промышленных котельных //В.И. Биглер, А.И. Зимин, А.И. Сопин, В.Ф. Юдаев /Актуальные проблемы теории, практики и создания роторных аппаратов //Мат-лы Межресп. научно-практ. совещания (Москва, 1999). – СПб.: ИТИ–Центр, 1999. – с. 21-22.
Балабышко А.М., Зимин А.И., Ружицкий В.П. Гидромеханическое диспергирование. – М.: Наука, 1998. – 331 с.
Кавитационная технология / В.М. Ивченко, В.А. Кулагин, А.Ф. Немчин; Под ред. Г.В. Логвиновича. Красноярск: Изд-во КГУ, 1990. – 200 с.
Кулагин В.А. Суперкавитация в энергетике и гидротехнике. – Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. – 107 с.
Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Румынский А.А. Подготовка мазута к сжиганию для улучшения технико-экономических и экологических характеристик котельных установок. / Новости теплоснабжения, 2000, №4. - с.19-21.
Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Румынский А.А. Комплексная экосовместимая технология сжигания водо-мазутной эмульсии и природного газа с добавкой сбросных вод . / Теплоэнергетика, 1996, №9. - с. 13-17.
Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Румынский А.А. Влияние добавки влаги в топку на интенсивность лучистого теплообмена. / Теплоэнергетика , 1992, №1. - с. 41-44.
Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Ромакин С.С., Рудаков В.П., Шмырков О.В. Повышение экономичности сжигания топлива в паровых котлах изменением характеристик топливного факела в топке. / Энергосбережение и водоподготовка , 1997. №1. - с. 46-52.
http://www.samara.sibintek.ru
http://www.nwmtc.ac.ru.
http://www.energy-saving-technology.com/page-ru
2006 г.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Примечание - Промтов М.А., д.т.н., профессор
- один из наиболее серьезных исследователей кавитационных технологий в РФ, специализация - роторно-импульсные аппараты. Известен глубокими системными работами в области исследования конструкций различных кавитационных аппаратов, анализу их достоинств и недостатков и комплексными идеями их модернизаций, часть которых интуитивно легла в основу наших кострукций, а частью я благодарен автору и мне было очень приятно получить от него такую оценку -

"> С удовольствием
> ознакомился с Вашими последними материалами в интернете.
> Предполагаю, что Вы вкладываете очень много сил и времени, и
> результат Вашей работы впечатляющий."

назад

Google
Rambler's Top100
МЕТА - Украина. Рейтинг сайтов
eXTReMe Tracker