Топливоснабжение промышленных предприятий: мазутные хозяйства ТЭЦ и котельных, назначение

Мазутные хозяйства

Свыше 30% добываемой нефти в процессе ее переработки переходит в топочный мазут, основным потребителем которого являются электростанции и промышленные котельные.

Основное назначение мазутного хозяйства тепловой электрической станции или промышленной котельной – обеспечение бесперебойной подачи к котлам подогретого отфильтрованного мазута в необходимом количестве и с соответствующим давлением и вязкостью. Необходимое количество мазута определяется нагрузкой котлов. Давление в линиях подачи мазута и его вязкость определяются режимами работы форсунок.

В состав мазутного хозяйства входят: приемно-сливное устройство, мазутохранилища (приемные и основные емкости); мазутонасосная (с насосами, подогревателями, фильтрами); паромазутопроводы; система хранения и подачи жидких присадок; система пожаротушения.

Мазут доставляется потребителям по трубопроводам, в случае, если последние расположены вблизи с НПЗ или МНП. Автомобильным транспортом мазут доставляется в котельные и

небольшие электростанции при незначительных расстояниях от

места получения топлива. Доставка потребителю мазута водным транспортом производится только при отсутствии других возможностей, так как, несмотря на дешевизну этого способа (в 4…5 раз дешевле по сравнению с другими), сезонность его в связи с замерзанием водоемов вызывает необходимость строительства больших емкостей

для хранения топлива в зимний период.

Чаще всего мазут доставляют железнодорожным транспортом в цисцернах большой вместимости. Мазут сливают из цисцерн самотеком после предварительного подогрева, который нужен для того, чтобы температура топлива была выше температуры застывания и для снижения вязкости, чтобы сократить продолжительность разгрузки.

Для нагревания мазута в цисцернах применяют различные способы: обогрев цисцерн снаружи в специальных камерах – «тепляках», прокачку через цисцерны предварительно нагретого в специальных теплообменниках мазута, подачу водяного пара в глубь слоя мазута. Последний способ, называют «острым» нагреванием или «открытым» паром. Он обеспечивает наибольшую скорость прогрева мазута, т.е. минимальное время простоя цисцерн на разгрузке. Но он имеет и существенные недостатки. Конденсат пара смешивается с мазутом и в некоторых случаях плохо поддается отделению, т.е. мазут приобретает повышенную влажность. Вода, отделившаяся от мазута, сильно загрязнена и требует обязательной очистки.

Из цисцерн мазут сливается в обогреыаемый лоток, по которму поступает в приемную емкость, откуда насосами откачивается в резервуары мазутохранилища, шде постоянно поддерживается повышенная температура для сохранения текучести мазута.Подогревают его обычно в циркуляционной системе: насосом непрерывно откачивают мазут из резервуара, прогоняют его через трубчатый теплообменник и возвращают обратно в резервуар.

Мазут подают из хранилища в котельную насосами по магистральным трубопроводам, снабженными паровыми «спутниками» - параллельно проложенными трубами, в которые поступает пар. Мазутопровод и трубу-спутник покрывают общей теплоизоляцией. Перед поступлением мазута в магистральный мазутопровод он проходит через подогреватель и фильтр грубой очистки, затем фильтр тонкой очистки. Подогреватель обеспечивает оптимальную температуру, а следовательно, и вязкость; фильтры задерживают примеси, способные забивать узкие каналы мазутных форсунок. Степень нагрева мазута перед горелками определяют в каждом конкретном случае в зависимости от принятого режима его подготовки к сжатганию (она может составлять 150°С и даже выше).

Система подготовки мазута к его сжиганию может включать устройства для его гомогенизации и ввода в мазут жидких присадок, повышающих однородность топлива и уменьшающих интенсивность коррозии котлов, обусловленной наличием в мазуте серы и других примесей.

Мазутные хозяйства по своему назначению подразделяются на основные, резервные, аварийные и растопочные.

Основное мазутное хозяйство сооружается на тепловых станциях или котельных, для которых мазут является основным видом сжигаемого топлива, а газ сжигается как буферное топливо в период его сезонных избытков. Если основным топливом является газ, а мазут сжигается в периоды его отсутсвия (как правило в зимние месяцы), то мазутное хозяйство называется резервным.

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

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

По способу подвода топлива к котлам схемы мазутного хозяйства бывают: тупиковые, циркуляционные и комбинированные.

Тупиковая схема применяется, как правило, для небольших котельных, работающих на маловязких мазутах марок М20 и М40 в качестве аварийного или растопочного топлива, а также для котельных, потребляющих жидкое топливо как основное, резервное или аварийное.

Подогрев топлива при такой схеме до температуры 85-90°С осуществляеься в расходном баке. Высота от пола котельной до низшего уровня мазута в баке должна быть не менее 5 м. Это необходимо для того, чтобы давление мазута перед форсункой было не менее 0,03 МПа.

При использовании типовой тупиковой схемы мазутного хозяйства мазут из основной емкости в «холодном» состоянии подается в расходную емкость. При этом топливо очищается в фильтрах грубой очистки. В расходной емкости мазут подогревается змеевиковым подогревателем до температуры 85-90°С. Расходные емкости запрещается устанавливать над котлами и экономайзерами, а рекомендуется размещать в котельной или вне ее. Затем мазут самотеком поступает через фильтры грубой очистки к насосам.

Насосы подают мазут в мазутные подогреватели. Излишки его подаются в расходную емкость, где он находится в подогретом состоянии. После подогревателей топливо поступает на сжигает в горелки. Перед сжиганием мазут проходит последнюю стадию очистки в фильтрах тонкой очистки. Для поддержания постоянной температуры мазута в схеме предусмотрена его циркуляция по циркуляционному мазутопроводу к расходной емкости.

Давление в мазутопроводе регулируется клапаном. Расход топлива определяется мазутомером, в каестве которого применяется счетчик ротационного типа или специальное сужающее устройство. При работе котлов клапны на мазутопроводах за горелками закрыты. При остановке котлов эти клапаны открываются и включаются в работу линии рециркуляции на исходную емкость.

Тупиковая схема недостаточно надежна в эксплуатации и имеет ряд недостатков:

- из-за частого изменения расхода колебание давления в линии подачи мазута;

- при неполной загрузки котельной малые скорости движения топлива в магистрали;

- после ремонта или длительного останова котлов затруднения при подачи топлива из магистрали в форсунки;

- неблагоприятные условия работы крайних тупиковых форсунок, поэтому все мазутопроводы должны подогреваться с помощью паропроводов, заключенных в кожух с общей изоляцией;

- для спуска загрязненного топлива в самой низкой точке мазутопровода устраивается отвод с клапаном;

- мазутопровод должен иметь устройство для продувки паром.

К преимуществу можно отнести то, что при тупиковой схеме учет расхода топлива наиболее прост, т.к. ведется поодному мазутомеру перед котлами.

Тупиковая схема топливоподачи в настоящее время используется редко. Наиболее удобной в эксплуатации и широко применяемой в практике проектирования является циркуляционная схема.

Циркуляционная схема применятся при сжигании высоковязких мазутов, а также при работе котельной постоянно на мазуте и кратковременно на газе.

Типовая циркуляционная схема мазутного хозяйства

Доставка мазута осуществляется по железной дороге. Перед сливом необходим предварительный нагрев мазута в цистернах, который осуществляется свежим паром с давлением 0,8-1,3 МПа и температурой 200-250 °С, подаваемым из котельной. Из цистерн мазут самотеком сливается в межрельсовый сливной желоб (лоток), расположенный под эстакадой по всей ее длине. Так как сливные желоба имеют уклоны, то по ним мазут самотеком сливается в приемную емкость, которая снабжена трубчатым паровым подогревателем для поддержания необходимой температуры мазута. Пар в трубчатые паровые подогреватели поступает из котельной.

Конденсат пара поступает в сборник конденсата. Из приемной емкости мазут, пройдя фильтры грубой очистки, перекачиваются насосами в основную емкость (резервуар). В приемной емкости топливо подогревается местными секционными паровым подогревателями.

Из резервуара мазут насосами перекачивается в мазутные подогреватели (кожухотрубчатые или секционные), находящиеся в мазутонасосной. Перед подачей мазута в подогреватели он проходит первую ступень очистки от примесей и осадков в фильтрах грубой очистки. При циркуляционной схеме обязательна линия рециркуляции мазута из котельной в основную емкость и на всас насосов.

Основной недостаток данной схемы – неизбежность слива обработанного и подогретого мазута в емкости при останове котлов, иначе может быть вызван перегрев топлива на всасе насоса.

К преимуществам циркуляционной схемы следует отнести:

- наличие линии рециркуляции, позволяющей поддерживать мазут в резервуарах в «горячем» состоянии, что, в свою очередь, предотвращает расслоение его и влагоотстой;

- при продолжительном хранении мазута в резервуарах, чтобы поддерживать его температуру не ниже температуры застывания, предусматривается работа местных секционных паровых подогревателей;

- предотвращается застывание топлива в трубопроводах.

Циркуляционная схема в свою очередь, по способу подвода топлива к форсункам подразделяется на три:

а) одноступенчатая (раздельная) схема. Это схема с разделением контуров подачи мазута к котлам, циркуляционного разогрева и перемешивания мазута в резервуарах. Отличием ее является отсутствие насосов первого подъема.

Преимущество данной схемы – простота обслуживания и высокая надежность.

б) двухступенчатая раздельная схема. Это схема с разделением контуров подачи мазута в котельную, циркуляционного разогрева и перемешивания мазута в резервуарах.

Преимущества данной схемы:

- низконапорные насосы первого подъема обеспечивают циркуляционный подогрев в резервуарах и подачу мазута к высоконапорным насосам второго подъема;

- подогреватели мазута и фильтры находятся под давлением насосов первого подъема, что существенно упрощает их конструкцию;

- сокращается суммарный расход электроэнергии на привод насосов, т.к. насосы второго подъема работают на маловязком подогретом мазуте.

в) двухступенчатая совмещенная схема. Это схема с совмещением контуров подачи мазута в котельную, циркуляционного разогрева и перемешивания мазута в резервуарах. Насосами первого подъема осуществляется подача мазута к насосам второго подъема на циркуляционный разогрев и его перемешивание в резервуарах.

Преимуществами данной схемы по сравнению с одноступенчатой схемой являются:

- подогреватели мазута и фильтры, установленные между насосами первого и второго подъема, находятся под давлением низконапорных насосов первого подъема, что упрощает их эксплуатацию;

- существенно сокращается также суммарный расход электроэнергии на привод насосов, так как насосы второго подъема работают на подогретом мазуте с пониженной вязкостью.

Схема имеет следующие недостатки:

- данная схема сложнее и менее надежна, чем одноступенчатая из-за повышенного давления мазута перед форсунками;

- возможно обводнение мазута в подогревателях, т.к. в зависимости от его температуры давление пара может оказаться выше давления мазута.

В перечисленных схемах подогрев мазута, поступающего в котельную на циркуляционный разогрев и перемешивание в резервуарах, производится в выносных подогревателях мазута. Основное различие приведенных схем заключается в количестве устанавливаемого оборудования, его типах и марках.

Комбинированная (тупиково-циркуляционная) схема применяется при работе станции на переменных нагрузках, при частых переходах с газа на мазут, а также при работе со стабильными нагрузками на маловязких топливах.