Топливное хозяйство котельных, работающих на жидком топливе

Мазутное хозяйство включает комплекс сооружений, состоящий из приемно-сливных устройств, мазутохранилищ, мазутонасосной станции, соединительных трубопроводов между насосной и зданием котельной и мазутопроводов в пределах котельной (рис. 7.12). Эти устройства выбирают с учетом основных физических свойств топлива (вязкости, температуры застывания, вспышки и воспламенения, содержания воды, механических примесей, серы), они должны обеспечивать безотказную приемку, хранение и подачу требуемого количества мазута в котельную с соответствующей подготовкой его для надежного сжигания в топках котлов (подогрев, отстой от воды и механических примесей).

Жидкое топливо (мазут и другие продукты переработки нефти) может доставляться по трубопроводам, нефтеналивными судами (при расположении котельной вблизи судоходной реки), железнодорожными цистернами или автомобильным транспортом.

Рис. 7.12. Схема мазутного хозяйства с наземным мазутохранилищем: 1 – железнодорожная цистерна; 2 – эстакада; 3 – переносной лоток; 4 – сливной желоб; 5 – отводящая труба; 6 – приемные емкости; 7 – мазутохранилище; 8, 11 – фильтры тонкой очистки; 9, 12 – насосы; 10 – фильтры грубой очистки; 13 – подогреватели; 14 – горелки котлов; 15 – линия рециркуляции

Мазут может быть основным топливом, резервным (например, в зимние месяцы), аварийным, позволяющим быстро перейти в случае необходимости с одного вида топлива на другой, или как топливо для подсвечивания факела твердого топлива при растопке. Если мазут является основным топливом, то объем мазутохранилищ выбирают из расчета
10-суточного запаса, если как аварийное – 3-суточного запаса.

Объем мазутохранилища, м³, определяют по формуле

,

где В_р – расход топлива в котельной установке, кг/с; 3600 – число секунд в 1 ч; 24 – число часов в 1 сут.; t – количество суток, на которое рассчитано хранилище; r – плотность мазута.

Слив мазута из железнодорожных цистерн и перекачка из нефтеналивных судов возможны только при подогреве его до 40 – 60°С. Для подогрева могут применяться следующие способы:

· открытым паром; в цистерну вводится штанга, через которую подается пар. Затем по мере прогрева вводятся гибкие шланги, через которые также подается пар до момента разжижения мазута. Этот способ вызывает обводнение мазута до 6 – 10 %;

· циркуляционный подогрев; предварительно подогревают отверстие в центре цистерны; затем мазут центробежным насосом прокачивается через наружный теплообменник для подогрева топлива на 10 – 20 °С ниже температуры вспышки и подается в цистерну. Рециркуляцию производят до полного слива мазута из цистерны;

· подача пара в цистерны, оборудованные паровой рубашкой; через несколько минут после начала подачи пара стенки корпуса нагреваются до температуры 80 °С, и холодный мазут начинает скользить по горячей поверхности к сливному патрубку. При этом температура мазута в прилегающем слое повышается, а вязкость резко падает;

· слив мазута под избыточным давлением; на люк колпака цистерны герметично устанавливают съемную крышку, имеющую специальные патрубки, через которые подается водяной пар или сжатый воздух и постоянно измеряется давление в цистерне;

· разогрев железнодорожных цистерн с помощью тепляков-сараев, в которые подается горячий воздух с температурой до 120 °С;

· виброподогрев, позволяющий существенно повысить эффективность теплообмена между поверхностью нагрева, вводимой в цистерну, и обогреваемым мазутом;

· индукционный; через катушку пропускают электрический ток, благодаря чему возникают токи Фуко, разогревающие цистерну. При этом способе требуется сложное электрическое оборудование;

· электрический обогрев с помощью двух электрорефлекторов, устанавливаемых с двух сторон цистерны. Этот способ требует большого расхода электроэнергии.

При подготовке жидкого топлива его подогревают для уменьшения вязкости, подвергают механической очистке от твердых примесей (фильтрованию) для предотвращения забивания отверстий форсунок и распыливанию.

Рециркуляция мазута применяется для предупреждения застывания мазута в трубопроводах при уменьшении или прекращении его потребления. При рециркуляции избыток мазута возвращается в мазутохранилище по специальному трубопроводу. Если мазут используется периодически (для растопки), то циркуляция его осуществляется по замкнутому контуру: мазутные баки - насосная - котельная - мазутные баки. При этом мазут подогревается и по мере необходимости подается к форсункам.

Мазутопроводы прокладывают с уклоном не менее 0,01 для слива мазута в приямки, располагаемые в мазутонасосной. Для перекачки мазута устанавливают поршневые, роторно-зубчатые и центробежные насосы. Подача всех рабочих насосов должна обеспечивать не менее 150 % фактически необходимого расхода. Давление, создаваемое насосами, выбирают от 0,02 до 3,5 МПа, исходя из типа применяемых форсунок.

Для нормальной работы мазутных насосов, предотвращения засорения форсунок и подогревателей используют фильтры грубой и тонкой очистки. Фильтры грубой очистки необходимо размещать до насосов, а тонкой очистки – после подогревателей мазута. Следует устанавливать не менее двух фильтров каждого назначения, в том числе один резервный.

При расчете трубопроводов скорость движения мазута в них принимают 0,8 – 1,0 м/с для всасывающих линий и 1,0 – 1,5 м/с – для нагнетательных. Для ликвидации появившихся пробок застывшего мазута мазутопроводы продувают паром.

Обычно в мазутонасосной станции размещают следующее оборудование:

· технологическое (мазутные насосы, фильтры, подогреватели, трубопроводы с арматурой, измерительную аппаратуру – счетчики, манометры, термометры);

· энергетическое (двигатели для насосов, задвижек, пусковую аппаратуру для двигателей, электрические устройства и осветительную аппаратуру);

· санитарно-техническое (вентиляционные установки, отопительные приборы);

· грузоподъемное (мостовые краны, монорельсы с тельферами, блоки, лебедки).

Запас мазута содержится в резервуарах, число которых, как правило, принимают не менее двух. Применяется следующий нормальный ряд мазутохранилищ – 100, 200, 500, 1000, 2000, 3000, 5000, 10 000, 20 000 м. Резервуары должны обеспечивать безопасность хранения топлива в пожарном отношении, обладать полной герметичностью, несгораемостью, долговечностью, коррозионной стойкостью против воздействия агрессивных грунтовых вод и хранимого топлива, обеспечивать удобство обслуживания и очистки (от отстоя и осадков) и возможность установки внутри резервуара подогревающих устройств и другого технологического оборудования.

Мазутохранилища разделяют на наземные, полуподземные (заглубленные) и подземные. Резервуары мазутохранилища обычно выполняются железобетонными или металлическими.

При эксплуатации мазутного хозяйства необходимо обеспечивать исправность и постоянную готовность средств противопожарной защиты, а также предусматривать обучение персонала методам тушения пожара. Каждый отдельно стоящий резервуар оборудуется химическими огнетушителями, ящиком с песком объемом 0,5 м³ и лопатой. Для тушения пожара мазутонасосная оборудуется устройствами для подачи в помещение насыщенного пара. Категорически запрещается тушить горящий мазут из брандспойта или заливать его водой, так как мазут всплывает и, разливаясь, увеличивает площадь, охваченную горением. Имеется ряд специальных инструкций по обеспечению безопасной эксплуатации мазутного хозяйства.