2012-04-16
Система Подготовки Топлив для наиболее эффективного сжиганияАвтором статьи подтверждена на практике актуальность применения в теплоэнергетике Системы Подготовки Топлив (СПТ), которая осуществляет их диспергацию с образованием Сверхстойких Водо-Топливных Эмульсий (СВТЭ), а также фильтрацию и подогрев до оптимальной для сжигания в горелках котлов температуры. СВТЭ получаются путём прокачки смеси исходных компонентов через ВОЛНОВОЙ ДИСПЕРГАТОР, в корпусе которого на неподвижной оси под действием потока топлива вращаются две турбины во взаимно противоположных направлениях. Высокие характеристики дисперсности СВТЭ подтверждены микроскопическими наблюдениями в Национальном ядерном центре (г. Астана, Республика Казахстан). Стойкость СВТЭ к расслоению доказана автором совместно с Евразийским национальным университетом им. Гумилёва (г. Астана) их центрифугированием, а высокие теплотехнические и экологические свойства – сжиганием в течение длительного времени на одном из котлов котельной того же Университета. Изучение использования водотопливных и, в частности, водомазутных эмульсий (ВМЭ) в энергетике, началось в СССР в 60-х годах прошлого века [1]. С тех пор не зафиксирован хотя бы один случай аварий, сопряженных с приготовлением и применением ВМЭ. Напротив, помещённый ниже список профильных публикаций со всей очевидностью свидетельствует об экологической и экономической эффективности использования ВМЭ в различных странах. Определение ВМЭ и требования к ним приведены в Руководящем документе «РД 34.44.215-96. Нормативные документы для тепловых электростанций и котельных. Методы определения качества водомазутных эмульсий, используемых в виде жидкого котельного топлива. Москва 1997г.» С тех пор было проведено много исследований[2-14], но качественные показатели эмульсий менялись мало, пока не был изобретён ВОЛНОВОЙ ДИСПЕРГАТОР [15] – устройство принципиально нового типа, позволяющее получать СВТЭ. Ниже описаны результаты, полученные на усовершенствованном волновом диспергаторе в феврале – марте 2012г. (цитируемый выше источник описывает результаты работ в Москве в первом квартале 2010г.). За прошедшее время был не только усовершенствован пилотный образец волнового диспергатора, но и разработана опытно – промышленная СПТ, внедрённая на реальном объекте – котельной, ранее работавшей на дизельном топливе (которое в 2,5 раза дороже, чем ВМЭ). Следует особо подчеркнуть, что данная СПТ – первая в Казахстане, а успешная проверка стойкости СВТЭ методом центрифугирования – первая в СНГ (ни в одном из приведённом источников не указана стойкость ВТЭ, определяемая методом центрифугирования). В то время как автор подтвердил стойкость полученной ВМЭ на центрифуге «Eppendorf», в том числе на критическом режиме, обеспечивающем отделение ДНК из клеток). Центрифугирование проводил профессор Рустем Омаров в НИИ Клеточной биологии и молекулярной генетики, г.Астана. Далее показано, что СПТ является ключом к экономии расходов на топливо, энергосбережению и улучшению экологии. Волновой диспергатор обеспечивает повышение эффективности сжигания обычных жидких топлив (мазута, дизельного топлива, тёмного печного топлива), а также обеспечивает создание альтернативных жидких углеводородных топлив из нефтешламов, сильно обводнённых подтоварных вод, промышленных отходов. Система предусматривает фильтрацию топлив, их подогрев и регулируемую степень обводнённости. В результате проделанных работ достигнуто техническое обеспечение условий для занятия достойного места на рынке (как оборудования для обработки топлив, так и самих топлив). Области применения:
Как работает СПТ. Обводнённые нефтепродукты (содержание воды 20% и выше) прокачиваются через ДИСПЕРГАТОР. В результате получается однородная СВТЭ (фото2 – эмульсия под микроскопом, цена деления 65микрон), ВОДА НЕ ОТДЕЛЯЕТСЯ даже через 10 минут обработки эмульсии на центрифуге EPPENDORF (фото3) при частоте 13 000 оборотов/мин. Это подтверждает качество СВТЭ и практическую эффективность ВОЛНОВОГО ДИСПЕРГАТОРА (в котором объединены сразу четыре метода физического воздействия на жидкости- интенсивная турбулизация, кавитационное воздействие, гидроудары высокой амплитуды прямого типа, трибостатический эффект). При этом удельное энергопотребление на создание СВТЭ не превышает 0,2 кВт/т топлива. Механизм сгорания водомазутной эмульсии. Большая часть обычного мазута находится в агрегатированном (связанном) состоянии. При поджигании этой смеси процесс горения начнется на активной стороне каждого большого, «слипшегося» полимерного звена - кластера. При этом процесс горения будет тормозиться при столкновении с водяными кластерами, а сгорание парафинов или серы будет неполным (что приводит к токсичным выбросам). Несгоревший мазут откладывается на поверхностях теплообменников и резко снижает КПД котла. Простое перемешивание такой смеси (даже интенсивное) не приводит к созданию мелкодисперсной эмульсии. ВОЛНОВАЯ ДИСПЕРГАЦИЯ обводнённого мазута влечёт целый ряд положительных последствий.
В СВТЭ вода разбивается на капли размером 4-15 мкм, капли воды равномерно распределяются по всему объему топлива и становятся диполем. На этот диполь происходит налипание фрагментов углеводородных молекул и образуются мицеллы (капля воды внутри топливной оболочки, Рис.4). Капли воды не соединяются в более крупные из - за наличия углеводородной оболочки, а оболочка не сходит с капли из – за наличия в ней заряда. Высокодисперсная структура ВМЭ обеспечивает вторичный распыл топлива в пламени (Рис.5). Мицелла, попавшая в зону горения, начинает нагреваться. Тмпературы кипения воды и мазута существенно отличаются (примерно на 200 град. С). Вода резко вскипает, а мазут в это время остается пока еще в жидком состоянии и препятствует испарению капель воды. При достижении внутри мицеллы критического давления происходит микровзрыв (водяной пар разрывает свою оболочку и распыляет ее). Происходит многократное увеличение площади соприкосновения топлива с кислородом воздуха, что равнозначно распылению топлива при давлении на форсунках в 150-300 кг/см2. Экономия происходит за счет более полного сгорания исходного мазута. Кроме того во время горения эмульсии снижается температура отходящих газов (без снижения температуры в топке и производительности котла), это говорит об увеличении КПД самого котла. Становится возможным приготавливать топливные эмульсии задолго до момента их сжигания, превращать обводнённые нефтешламы и отработанные масла в полноценное топливо для котлов и печей с длительным сроком хранения (много месяцев). Предлагаемая технология позволяет перевести котельные, ранее работавшие на дизельном топливе, на ВМЭ. Это экономически выгодно, поскольку дизельное топливо существенно дороже, а водомазутная СВТЭ по калорийности не уступает исходному топливу и сгорает с минимальными выбросами вредных газов и сажи в атмосферу. На Фото 6 – котёл дизельной котельной, переведённый на водомазутную СВТЭ, приготовленную с помощью ВОЛНОВОГО ДИСПЕРГАТОРА(г.Астана). Котёл, работающий на новом топливе, оборудован красной горелкой. На Фото7 – пламя горящей в котле водомазутной СВТЭ (вид через смотровой глазок на передней панели котла), 25 февраля 2012г. Список профильных публикаций: |
Статьи пользователя на сайте:
|
Комментарии (0)