Мазутное хозяйство БТЭЦ-2

Содержание

1.      

2.     Назначение мазутного хозяйства

На отопительных газифицированных котельных с установленной мощностью свыше 20 МВт в качестве резервного топлива используется мазут. В соответствии со СНиП 11-35-76 «Котельные установки» запасы мазута на котельных должны составлять не менее десятисуточного расхода при доставке по железной дороге и пятисуточного автомобильным транспортом. Работа котельных на мазуте осуществляется очень редко (в периоды ограничения потребления газового топлива), поэтому его обновление растягивается на длительное время. При длительном хранении мазут постепенно ухудшает свои качества и создает дополнительные технические сложности эксплуатационному персоналу. 

Мазутное хозяйство БТЭЦ-2 предназначено для приёма, хранения и подачи мазута на сжигание в котлах. Так как  мазут топливо достаточно дорогостоящее, крупные электростанции, в том числе и Березниковская  ТЭЦ-2 работает на газе, а жидкое топливо -  мазут используется как резервное. Режим работы мазутного хозяйства предусмотрен как аварийно-растопочный, при ограничении подачи газа, во время аварийной ситуации на газовом оборудовании растопка котлов производится топочным мазутом.

Мазутное хозяйство предназначается для следующих работ:

- приём железнодорожных цистерн с мазутом;

- разогрев вагонов-цистерн;

- слив мазута из цистерн;

- хранение мазута в резервуарах;

- подготовка и обработка мазута перед подачей его к насосам и форсункам;

- учёт потребляемого мазута;

 Мазутное хозяйство может работать в двух режимах – в  холодном или горячем резерве.

Холодный резерв – это, когда оборудование мазутонасосной остановлено и лишь, в зависимости от продолжительности простоя, периодически включается схема внутренней циркуляции для поддержания температуры в резервуарах мазута в пределах от 300 С до 800 С.

Горячий резерв – мазутопроводы заполнены мазутом и осуществляется постоянный проток мазута подогретого до Т = 750 до 800 С по главному напорному мазутопроводу, мазутному кольцу котельного отделения, трубопроводу рециркуляции (возврата) в зависимости от выбранной схемы.

Выбор схемы мазутоснабжения котельной находится в зависимости от ряда местных условий: рельефа территории, ёмкости резервуаров, способа подачи мазута из топливохранилища к форсункам котельной и других.

При разогреве мазута в открытом расходном баке во избежание вспенивания его температура не должна превышать 90С. Подогрев мазута, подаваемого в форсунки, производится в отдельно стоящих подогревателях. Подачу топлива из складских резервуаров к форсункам, как правило, рекомендуется осуществлять с непрерывной циркуляцией мазута. При этом часть мазута, не менее 50%  от расхода на все рабочие котлы, возвращается в резервуары и служит для разогрева мазута в них.

2. Физико-химическая характеристика мазутов

МАЗУТ - густая темно-коричневая жидкость; остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций. Применяют как жидкое котельное топливо, для производства моторных топлив и смазочных масел, битумов, кокса[1].

С 1 января 1965 года введён ГОСТ 10585-63, который распространяется на нефтяное топливо, предназначаемое для транспортных и стационарных котельных установок и промышленных печей. Для котельных промышленных предприятий предназначается топочный мазут марок М 40, М100, М200.

Мазут топочный М200 поставляется по согласованию с потребителями, он подаётся с нефтеперерабатывающих заводов только по трубопроводам. Разогрев его открытым паром запрещён.

Мазут на БТЭЦ-2  может поступать двух марок – М40 и М100, которые доставляются в цистернах железнодорожным транспортом. 

Степень текучести жидкого топлива характеризуется его вязкостью.

Она измеряется специальным прибором – вискозиметром. Для достижения хорошей текучести, необходимой при сливе, транспортировке по трубам, распылении в форсунках, мазут необходимо подогревать, снижая тем самым его вязкость. По этой же причине необходимо организовать подогрев мазута в резервуарах, так как при этом увеличивается скорость осаждения механических примесей и отстаивания мазутов от воды, а также создаются условия для перекачки.

Температура вспышки – это такая температура, при которой выделяемые при нагреве пары мазута образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки характеризует пожарную безопасность жидкого топлива. Температура воспламенения при определении в открытом тигле должна находиться в пределах 90-1400 С.

Температура застывания мазута - это такая температура, при которой он застывает настолько, что при наклоне пробирки под углом 450 уровень его остаётся неизменным в течение 1 минуты. Так же как вязкость, температура застывания влияет на выбор способа слива мазута и системы обогрева мазутопроводов.

Вода и механические примеси представляют собой балласт, снижающий теплоту сгорания топлива, а также экономические показатели котельных агрегатов. Наличие воды в мазуте, подаваемом в топку, имеет и другое отрицательное значение. Чем больше паров воды в продуктах сгорания, тем больше выпадение кислоты на поверхностях нагрева в области низких температур и разъедание металла котлоагрегатов. Допустимо содержание влаги в товарном мазуте до 2%, а при сливе при разогреве открытым паром 5%. Механические примеси в мазуте марок М40 и М100 составляют 1-2,5%. Очень важно отсутствие волокнистых и абразивных механических примесей, вызывающих быстрое засорение, износ фильтров, форсунок и арматуры.

Зола, в состав которой входят соединения ванадия и натрия вызывает коррозию высокотемпературных поверхностей нагрева и их зашлакование. Отстаивание воды и её слив позволяют удалить из мазута вредные соединения натрия. При этом снижается зольность мазута.

Испаряемость мазута, при которой,  прежде всего обращаются в пар наиболее ценные углеводороды предотвращают транспортировкой и хранением в закрытых цистернах и резервуарах.

Взрывоопасность мазута возникает когда нефтяные пары в определённой концентрации с воздухом образуют взрывоопасные смеси и при соприкосновении с пламенем, накалённым металлом, электрической искрой и другим может произойти взрыв этой смеси. Поэтому все операции в мазутном хозяйстве должны проводиться со строгим соблюдением правил противопожарных мероприятий и техники безопасности.

Из-за токсичности паров нефтяного топлива может происходить отравление людей нефтяными парами от вдыхания их при ремонте и очистке резервуаров, а также в  не6достаточно  вентилируемых помещениях мазутного хозяйства. По мере повышения температуры подогрева токсичность увеличивается.

3. Основное оборудование мазутного хозяйства

3.1. Оборудование для приёма мазута

Оборудование для приёма мазута состоит из двух путевой эстакады, длинной 90 метров, сливных лотков и канала объёмом 400 м3, помещения, где установлены перекачивающие нефтяные насосы типа 12 НА22х6, системы трубопроводов с запорной арматурой. Мазут из цистерн сливается в межрельсовые приёмно-сливные лотки и самотёком подаётся в промежуточную ёмкость, которая предназначена для сглаживания неравномерности слива мазута, поднятия его температуры до определённых пределов (разность температур в промёмкости и температуры в резервуарах мазута не должна превышать 20 С) и перекачки его в мазутохранилище.

Для перекачивания мазута в помещении установлены перекачивающие нефтяные насосы типа 12НА22х6, перекачивающий мазутопровод диаметром 326 мм с установленной на нём запорной арматурой.

3.2. Мазутохранилище

Мазутохранилище служит для хранения, подготовки к сжиганию мазута (подогрев, перемешивание) и представляет собой два однотипных металлических резервуара объёмом 5000 м3, цилиндрической формы диаметром 22,8 м и высотой 11,92 м. Резервуар мазута включает в себя: два люка-лаза, расположенных с двух сторон по диагонали цилиндра, служащие для производства ремонтных работ, многомаршевую шахтную лестницу для подъема на крышу резервуара. На крыше находится два световых люка, замерный люк и два дыхательных клапана. Световые люки служат для осмотра внутренней поверхности резервуара, замерный - для физического замера уровня мазута.

К резервуару подведены следующие трубопроводы:

·                   перекачивающий мазутопровод из промёмкости диаметром 300мм

·                   всасывающий мазутопровод насосов рециркуляции диаметром 300 мм

·                   всасывающий мазутопровод основных насосов диаметром 350 мм

·                   всасывающий  мазутопровод дренажных насосов диаметром 100 мм

·                   напорный мазутопровод основных насосов диаметром 100 мм

·                   напорный мазутопровод насосов рециркуляции диаметром 200 мм

·                   напорный мазутопровод диаметром 100 мм дренажных насосов.

Внутренне оборудование резервуара: днище выполнено с уклоном 20 к всасывающим трубопроводам; центральная стойка для удерживания крыши; коллектор напора трубопровода перекачиваемого мазута из промёмкости с соплами по всему коллектору расположенными через 2 метра. По высоте резервуара через каждые 2,5 метра, начиная с отметки 2,5 м, установлены термодатчики для определения температуры мазута в резервуаре в разных точках.

Оптимальная температура хранения мазута в резервуарах 600 С. Максимальный нагрев мазута в резервуаре должен быть на 150 С ниже вспышки мазута и не превышать 900 С.

При понижении температуры мазута в резервуаре до 400 С при «холодном» хранении необходимо включать разогрев.

При работе наружной (через котельное отделение) рециркуляции мазута, температура мазута должна  поддерживаться в пределах 75-800 С.

При заполнении резервуара от отметки 9,5 метров должен работать только один перекачивающий насос, во избежание перелива ведётся наблюдение за поднятием уровня мазута через каждые 5 минут.

Очистка резервуаров от донных отложений и его внутренний осмотр производится один раз в 5 лет с момента ввода в эксплуатацию.

При появлении течей мазута из резервуара, а также арматуры со стороны резервуара, он должен быть опорожнён полностью, пропарен, устранены дефекты и проведено гидравлическое испытание.

3.3. Мазутонасосная

Мазутонасосная обеспечивает следующие операции:

·                    приём мазута и перекачку его в хранилище

·                    циркуляционный подогрев мазута в резервуарах

·                    подачу топлива к форсункам котлов

Для этого в здании мазутонасосной размером 12х60 метров установлено основное и вспомогательное оборудование, а также узлы управления ими. Подогрев мазута по всей системе мазутоснабжения производится паром, подаваемым из котельной. Работа  мазутонасосной автоматизирована, для того чтобы она осуществлялась без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Оператор мазутонасосной должен присутствовать при поступлении мазута и при перекачке его из приёмной ёмкости в резервуар, в остальное время он проводит только периодическое наблюдение за работой.

 Для подачи топлива на сжигание и создания давления перед форсунками котлов служат основные насосы № 1, 2, 3, типа 5Н5х4, для бесперебойной работы которых в мазутонасосной установлены фильтры грубой и тонкой очистки, отличающиеся количеством отверстий. Фильтры грубой очистки установлены на всасывающей линии насосов, подающих топливо в котельную или перекачивающих его из промежуточной ёмкости в топливохранилища. Фильтры тонкой очистки установлены после подогревателей, нагревающих мазут для подачи к котлам.

Для подогрева мазута в насосных и котельных применяются закрытые подогреватели.  В мазутонасосной БТЭЦ-2 установлены подогреватели типа ПМ10-120 и ПМ40-30, представляющие собой металлический сосуд цилиндрической формы, состоящий из корпуса, двух сферических крышек и трубной системы. Пар, омывая трубную часть, нагревает идущий по трубам мазут до заданной температуры, конденсируется и сбрасывается в конденсатную линию. Подогреватели подлежат гидравлическому испытанию корпуса, трубной системы, установленной на них арматуры, внутреннему осмотру в установленные сроки. 

3.4.         Эксплуатация трубопроводов

Главным условием, обеспечивающим правильную эксплуатацию мазуто-, паро- и конденсатопроводов является постоянное наблюдение обслуживающего персонала за техническим состоянием трубопроводов, запорной арматуры, всех деталей, относящихся к ним, а также изоляции.

Трубопроводы должны быть герметичными, особенно тщательно необходимо следить за плотностью фланцевых и муфтовых соединений. Вследствие коррозии в трубах могут появиться свищи, а в сварных стыках образоваться мельчайшие трещины, которые при обычных осмотрах трудно обнаружить. При длительной остановке мазут во избежание его застывания должен быть слит из трубопроводов, а также фильтров. В соответствии с производственной инструкцией БТЭЦ-2 периодически производится продувка паром мазутопроводов, фильтров, подогревателей.

4.                Техническая характеристика насосов,

подающих мазут на сжигание в котлах

Для подачи топлива и создания давления  перед форсунками котлов, а также создания рециркуляции мазута через мазутное кольцо котельного отделения при аварийно-растопочном режиме мазутного хозяйства  служат основные мазутные насосы № 1, 2, 3, типа 5Н5х4.

Характеристика насоса:

Производительность насоса – 70м3/час

Развиваемое давление -40 атм

Число оборотов – 2950 об./мин.

Ток переменный

Напряжение – 380 В.

Вращение левое.

Допустимая температура нагрева обмотки электродвигателя 140.

Устройство и работа основных мазутных насосов:

Насосы выполнены горизонтальными, четырёхступенчатыми с рабочими колёсами одностороннего входа. Диски каждой пары ступеньки установлены навстречу друг другу и радиальные усилия, возникшие вследствие неравномерности давления в нагнетательной камере, уравновешивают друг друга.  Всасывающий и напорный патрубки насоса расположены в нижней части корпуса, благодаря чему при снятии верхней части корпуса возможен доступ к его внутренней части.

Герметичность разъема корпуса обеспечивается паронитовой прокладкой. Основные детали проточной части выполнены из чугуна. В верхней части корпуса на переточном патрубке имеется отверстие для установки манометра, служащего для определения давления между ступенями насоса.  В верхнюю часть также ввёрнуты штуцера подвода охлаждающей воды на корпус насоса и муфтовый сальник. В нижней части корпуса имеются два отверстия для полного опорожнения насоса от остатков мазута при подготовке к ремонту.  Рабочие колёса крепятся на валу насоса. Вал опирается со стороны муфты на опорно-упорный подшипник, с торцевой стороны на бронзовую втулку. Смазка подшипника производится жидким маслом, поступающим из корпуса на вал по плавающему кольцу. Смазка бронзовой втулки производится перекаченным мазутом. Замена смазки подшипника производиться через 850 часов работы насоса. Корпус подшипника охлаждается водой. Регулировка подачи воды на корпус подшипника, корпус насоса, сальник производится вентилями на напорном трубопроводе подвода охлаждающей воды. Для предотвращения нагрева и испарения, а также при малом расходе мазута на сжигание или при схеме рециркуляции на насосе установлен разгрузочный трубопровод с линии напора на всасывающую линию с запорным вентилем для сброса мазута во всасывающую линию.

Правила пуска в работу основных насосов:

·                    Прогреть насос паром соблюдая температуру прогрева до температуры мазута в резервуаре не более чем на 40 С.

·                    Залить масло в подшипник насоса до среднего уровня по маслоуказателю.

·                    Открыть вентиль на напорном и обратном трубопроводе охлаждающей воды.

·                    Открыть вентиля на охлаждение корпуса насоса, корпуса подшипника, сальника, муфтового подшипника электродвигателя, торцевого подшипника электродвигателя.

·                    Приоткрыть задвижку.

·                    Заполнить насос мазутом.

·                    Закрыть задвижку.

·                    Включить электродвигатель.

·                    При достижении рабочего давления на насосе медленно, избегая гидроударов и толчков, открыть задвижку и заполнить напорный мазутопровод мазутом.

Заключение

В энергетической стратегии развития России до 2020 г. предусматривается не только рост объемов добычи нефти, но и одновременное увеличение глубины ее переработки, что приведет к ухудшению качества мазута.

В процессе добычи, транспортировки, хранения и глубокой переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах в состав высоковязких тяжелых топочных мазутов попадают твердые минеральные примеси, вместе с которыми в мазут переходят соли щелочных металлов, продукты коррозии трубопроводов, резервуаров и оборудования . В процессе переработки нефти образуются высокореакционные соединения непредельных углеводородов, в том числе асфальтосмолистые вещества, которые могут переходить в первоначальном виде или трансформироваться в процессе термокаталитического крекинга в асфальтены, карбены и карбоиды.

Необходимо отметить, что существующая на котельной технология подготовки мазута к сжиганию способствует повышению скорости полимеризации асфальтеносмолистых включений. Полимеризация асфальтеносмолистых включений приводит к росту коксования и появлению отложений на поверхностях нагрева подогревателей мазута, котлов. В результате появления отложений ухудшается эффективность работы подогревателей, увеличиваются потери тепла с уходящими газами, вследствие ухудшения коэффициента теплопередачи и появления дополнительного расхода топлива .

Образующийся нефтяной осадок обладает низкой текучестью, что затрудняет его всасывание и перекачку топливными насосами. Вместе с топливом насосы захватывают воду, приготавливая водо-мазутную смесь с неконтролируемым содержанием воды. Неоднородность состава, переменная вязкость и плотность перекачиваемой среды приводят к появлению нерасчетных, предельно - допустимых нагрузок в топливных насосах, которые начинают работать в неустойчивом пульсирующем режиме. Это приводит к снижению напорных характеристик с большими перепадами давления в топливоподающем трубопроводе и, как следствие, к снижению устойчивой надежной работы всей топливоподающей системы мазутного хозяйства котельной .

Кроме того, неоднородность состава мазута (переменная вязкость и плотность перекачиваемой среды) является причиной нарушения не только гидродинамических, но и тепловых процессов, происходящих в теплообменных аппаратах мазутного хозяйства, к повышенной коксуемости мазута, к снижению качества его распыливания, ухудшению функционирования горелочных устройств, к снижению качества процесса горения топлива в топках котлов.

Это в конечном итоге приводит к снижению экономичности, надежности, ухудшению экологии, к уменьшению межремонтного цикла котельного агрегата в целом .

Список используемой литературы

1.                 Аргунов П. П., Гидроэлектростанции, М:, 1980.

2.                 Рыжкин В. Я., Тепловые электрические станции, М., 1976.

3.                 Инструкция № 35 по эксплуатации мазутного хозяйства БТЭЦ-2.

[1] Современный словарь.