До питання про мазутному господарстві, публікація в журналі «молодий вчений»

З відкриттям великих родовищем газу в другій половині 60-х років, почалося масове будівництво котелень та теплових електростанцій, що працюють на «блакитному паливі». Численні запаси і низька собівартість газу, стали основною причиною реконструкції котелень та ТЕЦ у зв'язку з переведенням їх на газове паливо.

В якості резервного (аварійного) палива використовувався мазут, проте в ті роки ставка на енергозбереження не здійснюються робилася, так як паливно-енергетичні ресурси країни здавалися безмежними. Тому дослідженням в області проведення розрахунків і проектування мазутного господарства не додавалося особливого значення.

Домінуючими енергоносіями вУкаіни є нафта і газ. Незважаючи на зміну структури паливно-енергетичного балансу з заміщенням нафти і газу, вугіллям і ядерним паливом ще не один десяток років електростанціями буде використовувати мазут.

Слід зазначити, що в даний час значна частина електростанцій використовує мазут, як основне паливо, а ТЕС і котельні, що працюють на газі, мають резервне мазутова господарство. У котельних, що працюють на твердому паливі, мазут застосовують для підсвічування факела і розпалювання.

Основна вимога до електростанцій це надійність, тобто безперебійна робота обладнання, що не допускає короткочасного зупину. Як наслідок, високі вимоги до топлівоподаче і обов'язкова наявність резервного (аварійного) мазутного господарства.

Головне завдання мазутного господарства - це забезпечення безперервної подачі до казанів, попередньо відфільтрованого і підігрітого мазуту в необхідному обсязі, з відповідним теплофізичними характеристиками.

Мазутне господарство ТЕС - це комплекс споруд, обладнання та трубопроводів, для будівництва якого потрібні значні капіталовкладення. Чимала частина теплової енергії на власні потреби станції споживається мазутним господарством. Незважаючи на те, що мазутова господарство відноситься до допоміжного обладнання ТЕС, з урахуванням вищевикладеного, мазутова господарство повинно розглядатися нарівні з основними системами і обладнанням.

Мазутні господарства підрозділяються:

- за способом доставки (автомобільний, залізничний або водний транспорт, трубопроводи);

- за призначенням (розпалювальний, резервне, основне або аварійне);

- за схемою підключення до котелень агрегатів (тупикова, циркуляційна, змішана).

Розміри мазутного господарства і обсяг мазутохраніліще котельні або ТЕС безпосередньо залежить від перерахованих вище факторів, від цього ж в свою чергу залежить кількість теплової енергії, необхідне для роботи мазутного господарства.

Резервуари для зберігання мазуту виробляються різної ємності. Основні види: циліндричні залізобетонні і металеві, а також прямокутні залізобетонні резервуари.

Згідно з Енергетичною стратегією України до 2030 року нереалізований потенціал організаційного та технологічного енергозбереження на момент її розробки склав 40% загального обсягу внутрішнього енергоспоживання, питома вага електроенергетики оцінюється як 13-15%. Частка цього резерву може бути заповнена за рахунок експлуатації мазутних господарств.

Питанню мазутного господарства присвячені праці таких вчених Геллер З. І. Кривоногов Б. М. Назмеев Ю. Г. ляндія І. М. Адамов В. А. Причиною стала відсутність єдиної методики розрахунків підігріву мазуту в резервуарах мазутова господарства. По даній тематиці в роботі використовувалися наукові праці ряду українських вчених і фахівців, таких як Геллер З. І. Назмеев Ю. Г. Казайкін К. Ф. Даміна А. З. Шинкевич Т. О. Лопухов В. В. Іванов Н. В . Осипов Г. Т. Такташов Р. Н. Шагеев М. Ф ..

Підвищення ефективності теплотехнологічної схеми мазутного господарства теплових електростанцій є важливим завданням. На даний момент в мазутних господарствах ТЕСУкаіни застосовується циркуляційна схема підігріву палива в резервуарах.

Однак існуючі математичні моделі і методи розрахунку циркуляційного підігріву мазуту в резервуарних парках мазутних господарств ТЕС не враховують можливі компонувальні рішення по обв'язки резервуарного парку, схеми руху потоків робочих середовищ, номенклатуру резервуарів і підігрівачів мазуту [1].

Створена [2] математична модель теплогідравлічних процесів циркуляційного підігріву мазуту, на прикладі роздільних одноступінчатих схем для чотирьох резервуарів. Розглянуто питання циркуляційного підігріву одного резервуара, а також паралельної роботи, з урахуванням підтримки заданої температури палива в кожному резервуарі при необхідному витраті палива.

Проведені дослідження [2] показують, що при використанні роздільного циркуляційного контуру є помітний ресурс. У разі переведення мазутного господарства Нижнєкамської ТЕЦ-1 на дану схему виходить економія енергоресурсів (табл.1).

Економія енергоресурсів мазутного господарства

Питання про прийняття методики розрахунку [2], як узагальненої методики для мазутних господарств і ТЕС, залишається відкритим.

Розглянемо принципову одноступенчатую схему мазутонасосних котельні, що працює на газі, резервних паливом є мазут (рис. 1).

Мал. 1. Принципова схема одноступінчастої мазутонасосних: 1 мазутні рециркуляційні підігрівачі; 2 - основні мазутоподогревателі; 3 - фільтри тонкого очищення; 4 - фільтри грубої очистки; 5 - основні мазутні насоси; 6 - рециркуляційні насоси; 7 - конденсатні насоси; 8 - баки для конденсату

В даній схемі передбачена лінія рециркуляції, по-перше, для підтримки температури мазуту на заданому рівні, по-друге, це дозволяє уникнути влагоотстоя мазуту.

На розглянутій котельні встановлено 4 котли марки КВГМ-180, теплопродуктивністю 180 (209) Гкал / год (МВт), кожен котел обладнаний шістьма вихровими газомазутними пальниками з паромеханіческімі форсунками, які розташовані зустрічно трикутником з вершиною на бічних стінках вгорі.

Котли розраховані на спалювання природного газу і мазуту. Схема подачі мазуту - одноступенева циркуляційна (рис.1). Мазут поставляється залізничним транспортом в цистернах. Розігрів мазуту здійснюється парою з параметрами t = 200-250ºС і р = 0,8-1,2 МПа відкритим способом.

Паливо самопливом зливається в зливний жолоб, звідки за допомогою насоса марки МВН-6 (Q = 21,6 м³ / год, n = 24c -1. N = 21 кВт) перекачується в ємність для зберігання мазуту № 1. За рахунок рециркуляції мазут в резервуарі має температуру близько 70ºС.

На котельні встановлено сталевий циліндричний резервуар № 1, місткістю 1000 м³. Устаткування мазутного господарства, яке розташовується в мазутонасосних і біля неї:

- два фільтра грубої очистки 4 (5 отворів на 1 см²) марка ФМ-40-30-5, розташовані після рециркуляційних підігрівачів;

- два фільтри тонкого очищення 5 (40 отворів на 1 см²) марка ФМ-10-120-40, розташовані після основних підігрівачів;

- два мазутних насоса марки 6НК9х1 (Q = 110м³ / ч, Н = 55 м, n = 2950 об / хв, N = 37 кВт, Dр.к. = 235 мм), встановлені на основній лінії, які здійснюють перекачування мазуту через підігрівачі, фільтри тонкого очищення. Створюють, необхідний тиск палива перед форсунками котлів, і циркуляцію від мазутонасосних в котельню і назад;

- два мазутних насоса марки 4НК5х1 (Q = 45 м³ / год, Н = 38 м, n = 2950 об / хв, N = 15 кВт, Dр.к. = 180 мм), встановлені на рециркуляционной лінії;

- два основних підігрівача мазуту 2, марки ПМ-10-120, подача 120 т / год (один з яких резервний);

- два рециркуляційних підігрівача 1, марки ПМ-40-15, подача 15 т / год (один з яких резервний);

- система трубопроводів з арматурою, для перекачування мазуту з мазутонасосних в котельний цех;

- паропроводи з арматурою.

Схема внутрішньої рециркуляції закрита. З резервуара за допомогою насоса рециркуляції 6 (марка 4НК5х1), мазут, пройшовши фільтри грубої очистки (марка ФМ-40-30-5) надходить в рециркуляционний підігрівач мазуту ПМ-40-15, після чого направляється назад в резервуар.

Для подачі до казанів мазут проходить по іншому контуру, в якому встановлений основний підігрівач мазуту 2 (ПМ-10-120, подача 120 т / год). За мазутоподогревателем встановлений фільтр тонкого очищення ФМ-10-120-40. Даний підігрівач розташований поза будівлею мазутонасосних на відкритому майданчику.

Схема подачі палива (рис.1) розрахована на безперервну циркуляцію по замкнутому циклу резервуар - Мазутонасосна - котельний цех - резервуар.

Одноступінчата схема мазутонасосних з лінією рециркуляції дозволяє підтримувати температуру мазуту в резервуарі на рівні 70ºС, з подальшим нагріванням його в основних подогревателях. Рециркуляція дозволяє уникнути влагоотстоя мазуту, а також скоротити витрату пари і електроенергії на мазутова господарство.

Незважаючи на безліч розробок в даній області, які дали позитивні результати (економію) після впровадження, єдиної методики розрахунку теплотехнологічної схеми мазутного господарства поки немає.

У технічній літературі та існуючих методиках розрахунку стаціонарних мазутоподогревателей марки ПМ І ПМР не розглядається питання визначення гідравлічних характеристик, які залежать від режиму роботи підігрівача. Не в повній мірі висвітлені питання розрахунку процесів, що виникають при циркуляційному підігріві мазуту. Чи не повністю враховані теплові і гідравлічні режими підготовки мазуту і його зберігання, а так само варіанти компоновки теплообмінних апаратів.

Основні терміни (генеруються автоматично). мазутного господарства, підігріву мазуту, циркуляційного підігріву мазуту, мазутних господарств, мазутних господарств ТЕС, зберігання мазуту, влагоотстоя мазуту, підігріву мазуту в резервуарах, підігріву мазуту в резервуарних, підігріву мазуту в одноступінчатих, підігріву мазуту в роздільних, мазутова господарство, тонкого очищення, і підігрітого мазуту, зберіганні мазуту і підготовці, резервуарів і підігрівачів мазуту, схеми мазутного господарства, підтримки температури мазуту, циркуляційному підігріві мазуту, основних підігрівача мазуту.