Доставка на ТЭС и разгрузка.

Лекция 13

Транспортировка мазутов, их хранение и подготовка к сжиганию

Классификация схем мазутных хозяйств.

Мазутные хозяйства различаются:

- по способу доставки топлива;

- по способу использования и своему назначению;

- по способу подвода топлива к котлам.

Основное мазутное хозяйство сооружается на тепловых станциях, для которых мазут является основным видом сжигаемого топлива, а газ сжигается как буферное топливо в период сезонных его избытков.

Резервное мазутное хозяйство создается на тепловых электрических станциях, где основным топливом является газ, а мазут сжигается в период его отсутствия.

Аварийное мазутное хозяйство предусматривается на станциях, для которых основной и единственный вид топлива – газ, а мазут используется только при аварийном прекращении его подачи.

Растопочное мазутное хозяйство предусматривается на всех электростанциях, использующих твердое топливо при камерном способе сжигания. Мазут служит для растопки и подсветки факела в топках котлов. В случае установки на таких станциях газомазутных пиковых водогрейных котлов их мазутное хозяйство объединяется с растопочным.

Технологические схемы подготовки мазута.

Принципиальные технологические схемы мазутных хозяйств одинаковы. Подготовка мазута к сжиганию заключается:

- в удалении механических примесей и, по возможности, влаги;

- в повышении давления мазута и его подогрева, необходимых для снижения потерь энергии на транспортировку его к котельным установкам и для его хорошего распыления в форсунках горелочных устройств.

В соответствии с этими требованиями мазутное хозяйство и технологический тракт подготовки мазута на ТЭЦ должны включать:

1. приемно-сливное устройство;

2. основные резервуары для хранения постоянного запаса мазута;

3. мазутно-насосную систему;

4. группа мазутоподогревателей.

Технологическая схема подачи мазута может быть одно и двухступенчатая. Схема выбирается в зависимости от требуемого давления мазута перед форсунками котельной установки. Типовой в настоящее время является двухступенчатая схема подачи мазута. По этой схеме подготовки топлива к сжиганию осуществляется за счет насосов первой ступени с Р=10 кг/см² и насосов второй ступени с Р=35-45 кг/см².

Доставка на ТЭС и разгрузка.

Из-за способности мазутов застывать при температуре окружающей среды приходится перекачивать их по трубопроводам только в нагретом состоянии, а значит - лишь на небольшие расстояния (в пределах территории ТЭС или близко расположенного от НПЗ).

На электростанцию мазут, как правило, доставляют железнодорожным транспортом, в цистернах емкостью до 90 т.

Для слива поступившего топлива в топливно-транспортных цехах (ТТЦ) электростан­ций и на территории котельных сооружают­ся железнодорожные пути, соединенные с магистральными путями. Протяженность путей, вдоль которых раз­мещаются сливоналивные устройства, определяется объемом и характером операции и не должна превышать максимальную длину одного маршрутного состава вагонов-цис­терн. Сливоналивные устройства в совокуп­ности с железнодорожными путями принято называть сливоналивным фронтом.

Слив мазута из цистерн в топливно-транспортных цехах электростанций производит­ся на сливных эстакадах.

В комплекс сливных устройств для мазутных хозяйств входит эстакада, оборудованная па­ровыми стояками для подогрева нефтепродук­тов в вагонах-цистернах, устройствами для подъема и перемещения переносных подогре­вателей и откидными мостиками.

На рис. 1 представлена односторонняя металлическая эстакада на четыре железно­дорожные цистерны. Эстакада оборудована четырьмя откидными мостиками, четырьмя устройствами для разогрева цистерн и паро­вым коллектором. Разогрев мазута в данном случае производится свежим паром.

 

Рис. 1. Односторонняя эстакада на четыре железнодорожные цистерны: 7 — сливной канал (лоток); 2— откидной мостик; 3— подогревательное ус­тройство; 4 — паровой коллектор; 5 — ось железнодорожного пути; 6, 7 — ра­бочее и нерабочее положения рукава подогревательного устройства; 8, 9 — поднятое и опущенное положения мостика

 

В соответствии с нормативными докумен­тами на пунктах приема и слива топлива необходимо провести тщательную зачистку цистерн. Обес­печить отсутствие остатков топлива в них в силу большого разнообразия конструкций сливных приборов и самих цистерн без спе­циального оборудования для подогрева мазута практически невозможно.

Основным конструктивным недостатком цистерн с точки зрения неполноты слива яв­ляется наличие в них уклонов от сливного прибора к торцам и буртиков сливных пат­рубков, выступающих до 50 мм внутрь котла. Только за счет обратных уклонов в каждой цистерне может остаться до 30—40 кг нефте­продуктов (конструктивный остаток). При неравномерном или недостаточном прогре­ве технологический остаток доходит до со­тен и тысяч килограммов на одну цистерну.

Убытки крупной электростанции от непол­ного слива оплаченного топлива могут быть весьма значительны. В связи с этим вопросы сокращения потерь при транспортировке, сливе и хранении приобретают очень боль­шое значение.

Чтобы обеспечить ускоренный слив мазу­та в регламентируемые нормативными доку­ментами сроки, требуется подогреть его до 60 °С для мазу­та марки М100.

Для нормальной работы перекачивающих насосов температура топлива в приемной ем­кости должна быть равной 70 °С для мазута Ml00, что соответст­вует вязкости не выше 30 °ВУ. Нагрев мазута в цистерне до такой температуры обеспечи­вает достаточную скорость слива основной массы топлива, а для полного опорожнения цистерны необходим нагрев мазута до 70— 90 °С, для чего при прогреве только корпуса и сливного прибора температура этих эле­ментов должна быть равной 80—100 °С.

Все эти особенности реологического пове­дения мазутов используются в методах подо­грева при ускоренном сливе из цистерн. Принципиально их можно разделить на две группы (рис. 2):

1) методы, в основу которых положен про­грев всей массы топлива в цистерне;

2) методы с местным (локальным) прогре­вом части топлива, обычно пристенной.

 

 

Рис. 2. Классификация методов подогрева мазута при ускоренном сливе из цистерн

Слив с подогревом открытым способом. Этот способ часто называют подогревом све­жим паром. На рис. 3. представлено устройство, монтируемое на приемно-сливной эстакаде, для подогрева мазута открытым способом (свежим паром). Устройство имеет три гиб­ких герметичных рукава 1 с навинченными на них соплами 2 для подачи пара. Они при­соединяются к поворотной паровой трубе 3, смонтированной на эстакаде.

В некоторых устройствах вместо гибких металлических рукавов применяются штанги, изготовленные из перфорированных труб.

Сначала в цистерну подается центральный рукав, а затем, по мере прогрева мазута,— бо­ковые разогревательные штанги или рукава.

Струи пара, вытекающие из отверстий штанг с большой скоростью, способствуют перемешиванию его с мазутом. Несмотря на высокий коэффициент теплоотдачи при кон­денсации пара из-за высокой вязкости мазута зона эффективного подогрева распространя­ется лишь на ограниченный объем, прилега­ющий к отверстиям штанг. Скорость разогре­ва всей массы мазута в цистернах зависит от параметров пара и его расхода в единицу вре­мени на тонну топлива.

 

 

Рис. 3. Устройство для разогрева мазута свежим паром: 1 — гибкие герметичные рукава; 2 - сопла; 3 — поворотная паровая труба

Разогрев топлива свежим паром приводит к значительному обводнению мазута, дости­гающему нередко 6—10%, а также к длитель­ному простою железнодорожных цистерн под сливом.

Рекомендуют использование различных схем данного спосо­ба слива:

слив мазута М40 и Ml00 без предваритель­ного прогрева с последующей пропаркой ци­стерны (холодный слив);

слив мазута после его предварительного подогрева в течение 0,5—1,5 ч с последую­щим спуском и одновременным последую­щим подогревом в течение 1,5—4 ч (совме­щенный слив).

Как показали испытания, холодный слив позволяет уменьшить обводненность мазута, но затраты времени на слив и пропарку, а также расход теплоты на обработку цистер­ны в холодное время года увеличиваются. Кроме того, после слива мазут необходимо интенсивно подогревать в сливных лотках и приемной емкости с помощью поверхност­ных подогревателей или циркуляционным способом до температуры, при которой обес­печивается нормальная работа перекачиваю­щих насосов.

Слив топлива из цистерн данным способом является весьма тяжелой операцией, особен­но в зимних условиях, когда застывший в цис­тернах мазут имеет зачастую отрицательную температуру. Но это амый распространенный метод слива мазута из цистерн на станции.

Слив мазута с рециркуляционным подо­гревом. Принципиально технология слива мазута с рециркуляционным подогревом вы­глядит следующим образом. Перед сливом в цистерну опускается переносной паровой подогреватель, с помощью которого прогре­вают сливные устройства.

Затем мазут центробежным насосом пода­ется в наружный теплообменник и греется до высокой температуры, далее насосом под высоким давлением он перекачивается в цис­терну. Горячая струя подаваемого насосом мазута размывает застывший продукт в цис­терне, перемешивается с ним и нагревает его. Подогретый мазут из цистерны откачи­вается насосом, одна часть сливается в хра­нилище, а другая — направляется в теплооб­менник для подогрева и последующего раз­мыва. Эта операция производится до полно­го опорожнения вагона-цистерны.

Известно несколько теплотехнологических схем циркуляционного подогрева мазута при сливе.

Конструкция серийно выпускаемой установ­ки для циркуляционного подогрева, слива и зачистки остатков мазута из цистерн приведе­на на рис. 4.

Перед сливом мазута из цистерны 6 в слив­ной патрубок 7 вставляется стакан 8 с паро­вой рубашкой, к патрубку механизмом 5 при­соединяется шланг 9 от теплообменника 10. В стакан и теплообменник пускается пар и от­крывается клапан сливного патрубка. Мазут из вагона-цистерны поступает в теплообмен­ник, откуда нагретый до 40—50 °С забирается насосом 11 и по стояку со шлангом 2 через ус­тройство 1 с раскладывающимися трубами-соплами подается внутрь вагона-цистерны. Вытекая из непрерывно двигающихся вдоль днища цистерны труб-сопел под давлением 1—1,2 МПа, горячий мазут интенсивно пере­мешивается с холодным и разогревает его.

Насос приводится в действие электромо­тором 12. Положение стояка со шлангом ре­гулируется краном-укосиной 3 с лебедкой 4.

Рис.4 Установка для циркуляционного подогрева мазута при сливе из цистерн.

Перемещаясь вверх или вниз под давлением мазута, идущего на разогрев, поршень через шток и тягу поворачивает на опорах трубы-сопла. На концах труб-сопел устанавливаются скребки, которые при движении труб-сопел от середины вагона-цистерны складываются, а при обратном движении расправляются и счи­щают остатки. Слив мазута с зачисткой остат­ков производится за 2,5—5 ч.

Этот способ слива наиболее экономич­ный, хотя по расходу пара он уступает способам слива с подогревом стационарными зме­евиками и свежим паром, а по продолжи­тельности — сливу с подогревом стационар­ными змеевиками. Достоинство способа — отсутствие обводнения мазута.

Циркуляционный подогрев мазута в цис­тернах широкого распространения не полу­чил, в связи с тем что этот метод подогрева связан с использованием мощного оборудова­ния (теплообменника, насосов и др.), слож­ностью управления и значительными капи­тальными затратами. При этом способе воз­можно переполнение цистерн в начале разо­грева.

Слив под избыточным давлением. Избы­точное давление в цистерне над поверхнос­тью мазута создается с помощью пара или сжатого воздуха.

Этот способ находит достаточно широкое применение, так как большинство цистерн оборудовано герметическими люками и слив­ными устройствами.

Для создания давления (до 0,5 МПа) на люк колпака цистерны герметично устанавливают съемную крышку, на которой имеются патруб­ки для подвода пара или воздуха, для маномет­ра и предохранительного клапана. Кроме то­го, на крышке имеется патрубок, через кото­рый можно при необходимости подвести пар к подогревателю для ускорения слива и зачист­ки цистерны.

Применение избыточно­го давления уменьшает время слива на 50%.

Еще большее сокращение времени слива достигается при проведении этой операции под давлением с одновременным паровым подогревом сливного патрубка, однако при этом объем остатков мазута в цистерне такой же, как при сливе под давлением без подогре­ва сливного патрубка.

Обводненность мазута при сливе под дав­лением меньше, чем при применении свеже­го пара.

Слив мазута из цистерн с подогревом при помощи переносных подогревателей. Применение наружных переносных подо­гревателей ограничено конструктивной осо­бенностью железнодорожных цистерн — ма­лыми размерами люков.

Из погружных подогревателей наиболь­шее распространение получили перенос­ные подогреватели систем Гластовецкого и Чекмарева. Эти подогреватели опускаются в цистерну через люк рис.5.

 

 

Рис.5. Размещение переносных погружных змеевиковых подогревателей в цистерне:

1 — цистерна вместимостью 50 м3; 2— цистерна вместимостью 25 м3; 3 — кран-укосина; '/ — шланги для выпуска кон­денсата; 5 — опорная стойка; 6 — соединительная гайка; 7 — паропровод; 8 — ручная лебедка; 9 — шланги для подачи пара; 10— секция переносного подогревателя; 11 — положение секции подогревателя в цистерне.

В целом подогрев мазута в цистернах пере­носными подогревателями малоэффективен по времени слива мазута и остатку его в цис­тернах. Широкого применения этот метод не на­ходит.