В.И. Шелехов

В условиях энергетического кризиса и постоянного роста цен на жидкое топливо актуальными являются проблемы повышения эффективности сжигания топлива и расширения топливной базы за счёт использования нефтесодержащих отходов.

Давно известно, что повысить интенсивность и полноту сгорания жидкого топлива – мазута в топках и уменьшить содержание вредных выбросов (окислов азота, серы, окиси углерода) в продуктах сгорания можно за счёт эмульгирования мазута с водой. При подаче топливно- эмульсионной смеси (ТЭС) в топку в факеле пламени взрываются капельки воды, покрытые плёнкой мазута. Вследствие этого распыление топлива осуществляется не только в форсунке, но и во всём объёме факела. В результате происходит резкое увеличение суммарной площади окисления топлива, устраняется его химический и механический недожог. Чем меньше размеры капель, тем выше эффективность сгорания топлива в топке. Установлено оптимальное содержание воды в водомазутных эмульсиях – 8…15%. При этом КПД котла (печи) возрастает на 4…5%, обеспечивая экономию топлива на 3…4%.

Однако широкого распространения ТЭС пока не получили из-за отсутствия надёжных технологий и оборудования для приготовления топливных эмульсий.

ТЭС представляет собой обратную эмульсию, в которой жидкое топливо (например, мазут) представляет собой дисперсионную среду, а измельчённая до капель размером от 1 до 10 мкм вода является дисперсной фазой. Для стабилизации эмульсии используются специальные эмульгирующие добавки.

За рубежом для приготовления эмульсий широко используются коллоидные мельницы, в которых дробление диспергируемых смесей производится при прохождении их через зазор между неподвижным статором и вращающимся ротором. Чем меньше зазор между статором и ротором и больше скорость вращения ротора, тем выше дисперсность смеси.

В НПП «Бистром» (г. Одесса) создана первая отечественная коллоидная мельница для приготовления битумных эмульсий. На этой мельнице были проведены испытания по диспергированию обводнённого мазута. В результате испытаний получена высокодисперсная ТЭС, а выбранные эмульгирующие добавки обеспечили высокую стабильность системы: срок хранения ТЭС не менее трёх месяцев.

Нефтесодержащие отходы (НСО) образуются при зачистке и промывке резервуаров, железнодорожных и автомобильных цистерн, танков судов и других устройств, предназначенных для перевозки и хранения нефтепродуктов. Промывочные воды вместе с НСО сбрасываются в специальные пруды-отстойники, где за счёт разности плотностей происходит отделение воды от нефтепродуктов. Такие отстойники, например, имеются на территории Промывочно-пропарочной станции Одесской железной дороги.

С помощью отстойников из НСО удаётся удалить только часть воды. Массовая доля воды в НСО после отстойников колеблется от 20 до 50%. Ошибочно считали, что отобранная из прудов-отстойников смесь представляет готовую эмульсию и поэтому её можно использовать в качестве топлива, добавив в неё мазут для получения оптимального содержания воды. Фактически такая смесь эмульсией не является из-за наличия в ней крупных капель воды, которые при транспортировке и хранении смеси ещё более укрупняются, резко ухудшая процесс горения в топке.

Испытания по приготовлению ТЭС из НСО проводились НПП «Бистром» на специально созданной экспериментальной установке, смонтированной на ППС Одесской железной дороги.

Для приготовления эмульсии использовали НСО из прудов-отстойников ППС с содержанием воды до 25%. После подогрева до температуры 90…95°С и смешения с эмульгирующими добавками НСО направляли в экспериментальную коллоидную мельницу. На выходе из мельницы получена устойчивая высокодисперсная гомогенная эмульсия, которая не распадается при транспортировке и длительном хранении

Испытания по сжиганию приготовленных ТЭС проводились НПП «Бистром» совместно с пусконаладочной организацией «Технопромсервис» в экспериментальной горелке с соплом диаметром 1,2 мм при следующих параметрах смеси: температура 60…75°С, давление 2,5 кгс/см² и с предварительно разогретой камерой сжигания.

Несмотря на большое содержание воды в ТЭС (24,4%) при сжигании её в экспериментальной горелке получено устойчивое горение без срыва факела.

Окончательный вывод об эффективности использования ТЭС из НСО можно сделать после длительного сжигания их в топке промышленного теплового агрегата (котёл или печь) и снятия полных теплотехнических и экологических параметров его работы. В настоящее время на бывшей ППС Одесской железной дороги создаётся опытно-промышленная линия для приготовления ТЭС из НСО.

В начало

На главную E - mail