Система Подготовки Топлив (СПТ) для более действенного сжигания
Геллер С.В.
Система Подготовки Топлив (СПТ) для более действенного сжигания
Инструкция
Создателем статьи доказана на практике актуальность внедрения в теплоэнергетике Системы Подготовки Топлив (СПТ), которая производит их диспергацие с образованием Сверхстойких Водо-Топливных Эмульсий (СВТЭ), их фильтрацию и обогрев до хорошей для сжигания в горелках котлов температуры. СВТЭ получаются оковём прокачки консистенции начальных компонент через ВОЛНОВОЙ ДИСПЕРГАТОР, в корпусе которого на недвижной оси под действием потока горючего крутятся две турбины, в обратном направлении. Высочайшие свойства дисперсности СВТЭ доказаны микроскопичными наблюдениями в Государственном ядерном центре (г. Астана, Республика Казахстан). Стойкость СВТЭ к расслоению подтверждена создателем вместе с Евразийским государственным институтом им. Гумилёва (г. Астана) их центрифугированием, а высочайшие теплотехнические и экологические характеристики – сжиганием в течение долгого времени на одном из котлов котельной такого же Института.
Исследование использования водотопливных и, а именно, водомазутных эмульсий (ВМЭ) в энергетике, началось в СССР в 60-х годах прошедшего века [1]. С того времени не зафиксирован хотя бы один случай аварий, сопряженных с изготовлением и применением ВМЭ. Напротив, помещённый ниже перечень профильных публикаций со всей очевидностью свидетельствует об экологической и экономической эффективности использования ВМЭ в разных странах. Определение ВМЭ и требования к ним приведены в Руководящем документе РД 34.44.215-96. Нормативные документы для термических электрических станций и котельных. Способы определения свойства водомазутных эмульсий, применяемых в виде водянистого котельного горючего. Москва 1997г.
С того времени было проведено много исследований[2-14], но высококачественные характеристики эмульсий изменялись не достаточно, пока не был изобретён ВОЛНОВОЙ ДИСПЕРГАТОР [15] – устройство принципно нового типа, позволяющее получать СВТЭ. Ниже описаны результаты, приобретенные на улучшенном волновом диспергаторе в феврале – марте 2012г. (цитируемый выше источник обрисовывает результаты работ в Москве в первом квартале 2010г.). За прошедшее время был не только лишь усовершенствован пилотный эталон волнового диспергатора, да и разработана опытно – промышленная СПТ, внедрённая на реальном объекте – котельной, ранее работавшей на дизельном горючем (которое в 2,5 раза дороже, чем ВМЭ). Следует особо выделить, что данная СПТ – 1-ая в Казахстане, а удачная проверка стойкости СВТЭ способом центрифугирования – 1-ая в СНГ (ни в каком из приведённом источников не указана стойкость ВТЭ, определяемая способом центрифугирования). В то время как создатель подтвердил стойкость приобретенной ВМЭ на центрифуге Eppendorf, в том числе на критичном режиме, обеспечивающем отделение ДНК из клеток). Центрифугирование проводил доктор Рустем Амаров в НИИ Клеточной биологии и молекулярной генетики, Астана.
Дальше показано, что СПТ является ключом к экономии расходов на горючее, сбережению энергии и улучшению экологии. Волновой диспергатор обеспечивает увеличение эффективности сжигания обыденных водянистых топлив (мазута, дизельного горючего, тёмного печного горючего), также обеспечивает создание других водянистых углеводородных топлив из нефтешламов, очень обводнённых подтоварных вод, промышленных отходов. Система предугадывает фильтрацию топлив, их обогрев и регулируемую степень обводнённости.
В итоге проделанных работ достигнуто техническое обеспечение критерий для занятия достойного места на рынке (как оборудования для обработки топлив, так и самих топлив).
Области внедрения:
котельные ЖКХ и промышленных объектов.
термические электростанции на мазуте.
-металлургические комбинаты (подогрев мартеновских и доменных печей).
-топливо для ДВС тепловозов, судов и грузовых автомобилей.
-утилизация нефтешламов, подтоварных вод мазутохранилищ и танкеров.
-огневое обезвреживание водянистых промышленных отходов.
Как работает СПТ
СПТ позволяет получать сверхстойкие водотопливные эмульсии (СВТЭ) на базе водянистых углеводородов. СВТЭ не теряют свойства при продолжительном (до 2 месяцев) хранении и отлично пылают, с высочайшей термический эффективностью и пониженным содержанием вредных отходящих газов. Такие характеристики горючего стало вероятным экономно получать на комплексе оборудовании, ядром которого является инноваторский волновой диспергатор (зарегистрированный как изобретение – патент Рф № 2347153), изображённый на Фото 1.
ФОТО 1
Обводнённые нефтепродукты (содержание воды 20% и выше) прокачиваются через ДИСПЕРГАТОР. В итоге выходит однородная СВТЭ (фото2 – смесь под микроскопом, стоимость деления 65микрон), ВОДА НЕ ОТДЕЛЯЕТСЯ даже через 10 минут обработки эмульсии на центрифуге EPPENDORF (фото3)при частоте 13 000 оборотов/мин
ФОТО 2
ФОТО 3
Это подтверждает качество СВТЭ и практическую эффективность ВОЛНОВОГО ДИСПЕРГАТОРА (в каком объединены сходу четыре способа физического воздействия на жидкостиинтенсивная турбулизация, кавитационное воздействие, гидроудары высочайшей амплитуды прямого типа, трибостатический эффект).
При всем этом удельное энергопотребление на создание СВТЭ не превосходит 0,2 кВт/т горючего.
Механизм сгорания водомазутной эмульсии.
Большая часть обыденного мазута находится в агрегатированном (связанном) состоянии. При поджигании этой консистенции процесс горения начнется на активной стороне каждого огромного, слипшегося полимерного звена — кластера. При всем этом процесс горения будет тормозиться при столкновении с водяными кластерами, а сгорание парафинов либо серы будет неполным (что приводит к ядовитым выбросам). Несгоревший мазут откладывается на поверхностях теплообменников и резко понижает КПД котла.
Обычное смешивание таковой консистенции (даже насыщенное) не приводит к созданию мелкодисперсной эмульсии.
ВОЛНОВАЯ ДИСПЕРГАЦИЯ обводнённого мазута влечёт целый ряд положительных последствий.
рвутся кластеры, при всем этом появляется огромное количество активных сторон молекул, которые вступают в процесс сгорании существенно резвее;
происходит разрыв слабеньких молекулярных связей, с образованием свободных радикалов, которые увеличивают полноту сгорания горючего;
вода перебегает в мелкодисперсное состояние (что не тормозит горение так, как большие вкрапления воды) с образованием свободных радикалов H и OH, которые участвуют в процессе горения как катализаторы.
В СВТЭ вода разбивается на капли размером 4-15 мкм, капли воды умеренно распределяются по всему объему горючего и становятся диполем. На этот диполь происходит налипание фрагментов углеводородных молекул и образуются мицеллы (капля воды снутри топливной оболочки, Рис.4). Капли воды не соединяются в более большие из — за наличия углеводородной оболочки, а оболочка не сходит с капли из – за наличия в ней заряда.
РИС.4
Высокодисперсная структура ВМЭ обеспечивает вторичный распыл горючего в пламени (Рис.5). Мицелла, попавшая в зону горения, начинает греться.Тмпературы кипения воды и мазута значительно отличаются (приблизительно на 200 град. С). Вода резко вскипает, а мазут в это время остается еще пока в водянистом состоянии и препятствует испарению капель воды. При достижении снутри мицеллы критичного давления происходит микровзрыв (водяной пар разрывает свою оболочку и распыляет ее). Происходит неоднократное повышение площади соприкосновения горючего с кислородом воздуха, что равнозначно распылению горючего при давлении на форсунках в 150-300 кг/см2. Экономия происходит за счет более полного сгорания начального мазута. Не считая того во время горения эмульсии понижается температура отходящих газов (без понижения температуры в топке и производительности котла), это гласит об увеличении КПД самого котла.
РИС.5
Становится вероятным приготовлять топливные эмульсии за длительное время до момента их сжигания, превращать обводнённые нефтешламы и переработанные масла в настоящее горючее для котлов и печей с долгим сроком хранения (много месяцев).
Предлагаемая разработка позволяет перевести котельные, ранее работавшие на дизельном горючем, на ВМЭ. Это экономически прибыльно, так как дизельное горючее значительно дороже, а водомазутная СВТЭ по калорийности не уступает начальному горючему и сгорает с наименьшими выбросами вредных газов и сажи в атмосферу. На Фото 6 – котёл дизельной котельной, переведённый на водомазутную СВТЭ, приготовленную при помощи ВОЛНОВОГО ДИСПЕРГАТОРА(г.Астана). Котёл, работающий на новеньком горючем, оборудован красноватой горелкой.
ФОТО 6.
На Фото7 – пламя пылающей в котле (Фото6) водомазутной СВТЭ (вид через смотровой глазок на фронтальной панели котла), 25 февраля 2012г.
ФОТО 7
Перечень профильных публикаций
1. Иванов В. М. Топливные эмульсии, М.: Изд-во АН СССР, 1962г.
2. Уменьшение вредных выбросов в атмосферу при сжигании водомазутной эмульсии в паровом котле/ В. Д. Юсуфова, А. Л. Гарзанов, С. Г. Каспаров, Р. М. Пар нас, — Промышленная энергетика, 1984, № 7.
3. Уменьшение вредных выбросов при сжигании водо мазутных эмульсий/ А. К. Харитонов, Н. В. Голубь, А. И. Попов и др.Энергетик, 1983, № 2.
4. Dгуег F. L., Water addition to practical combustion systems-concepts and applications. – 16-th Symposium (International) on Combustion. Cambridge, Massachusetts, Pittsburgh, Pa, 1976г.
5.Горбанов Т.Р. Особенности сжигания водотопливных эмульсий в котлах // Энергетика и энергоэффективные технологии: сб. докл. IV междунар. науч.-практ. конф., 28-30 окт. 2010. — Липецк: ЛГТУ, 2010. — С.11-12.
6. Sjogren A. Verbessere Heizoverbrennung mit wasser-Ol-und GasfeuerUng, 1978, Вd. 23, № 3.
7. Батуев С.П. Улучшение экономических и экологических характеристик котельных при сжигании водомазутных эмульсий // Анонсы теплоснабжения. — 2008. — N 12(100).
8. Юсуфова В.Д., Гарзанов А.Л. Увеличение эффективности использования водотопливных эмульсий на ТЭС с целью уменьшения вредных выбросов в атмосферу и утилизации нефтесодержащих сточных вод // Малои безотходные технологии в энергетике как средства защиты окружающий среды и увеличения эффективности топливоиспользования: матер. Всесоюзн. совещ., Москва, окт. 1984 г. В 2 ч. Ч.2. — М.: ЭНИН, 1985. — С.179-185.
9. Алибеков С.Я., Забродин А.Г. Устройство для подготовки к сжиганию обводненных водянистых топлив // Наука в критериях современности: сб. ст. проф.-препод. состава, докторантов, аспирантов и студентов по итогам науч.-техн. конф. МарГТУ в 2010 г. — Йошкар-Ола: МарГТУ, 2010. — С.94-96 (Наша родина).
10. Радаев В.В. Опыт сжигания водомазутных эмульсий в топках котлов // Энергетик. — 2004. — N 12. — С.26-27.
11. КОРЯГИН В. А, ШЕВЕЛЕВ К.В., БАТУЕВ С.П. Исследование содержания вредных веществ в продуктах сгорания водомазутных эмульсий. Журнальчик Промышленная энергетика, №4, 1988
12.Абдо Халед Мохамед Ахмед. Получение эмульсий типа вода/мазут и закономерности конфигурации их параметров с конфигурацией состава : дис. … канд. техн. наук : 05.17.07 Москва, 2007г. 136 с. РГБ ОД, 61:07-5/2198
13. В. ГРИДИН, М.ШАФОРОСТОВА, А. ХОХЛОВА. АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ ВОДО-МАЗУТНОЙ ЭМУЛЬСИИ. Донецкий государственный технический институт(Украина). Проблеми еколог . № 1-2, 2009.
14. Шагеев М.Ф., Лившиц С.А., Хайриева Э.М. Моделирование обогрева водомазутной эмульсии в технологических схемах // Соврем. наукоемкие технологии. — 2010. — N 7. — С.161-163.
15. Геллер C.В. Изготовление водомазутных эмульсий средством волновой диспергации. Журнальчик Анонсы теплоснабжения (Москва), № 4 (апрель), 2010 г.