Способ подготовки высоковязких углеводородных жидких топлив к эксплуатации
Использование: эксплуатация судов, электростанций, Сущность изобретения: топливо фильтруют, подогревают и продавливают через регулируемый зазор в струйно-кавитационном режиме со скоростью 20-40 м/с. Давление в топливной системе на выходе из зазора 0,5-0,7 кгс/см .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ()9) (ll) (5!)5 С 10 1 1/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ (л о О
1ю
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4864783/04 (22) 10.09.90 (46) 07.10.92. Бюл. ¹ 37 (71) Ленинградский филиал Института машиноведения им, А.А.Благонравова (72) Л.С.Венцюлис, B,Т.Томашевский, И.И.Петий, И,Р.Дубровин, Е,P.Äóáðîâèí, Д.А.Романов и В,А.Некрасов (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 777733006677, кл. С 10 1 1/04, 1979.
Иванов В.M. и Канторович Б,B. "Топливные эмульсии и суспензии", 1963, 55-57, 65, .-.Изобретение относится к эксплуатации котлотурбинных энергетических установок, например судовых, может быть использовано при эксплуатации судов, электростанций на жидком топливе и т.д.
Известен способ предварительной подготовки высоковязких углеводородных топлив, например мазутов перед подачей на сжигание в топку котлов с использованием для их обработки ультразвуковых колебаний (см. Зубрилов С.П., Селиверстов В.М„
Браславский М.И. Ультразвуковая кавитационная обработка топлив на судах. Л.: Судостроение, 1988, с, 23 — 43), включающий фильтрацию, подогрев топлива и обработку его ультразвуком большой мощности. Указанный способ, не обеспечивая значимого снижения концентрации вредных канцерогенных соединений в газообразных продуктах сгорания мазута, выбрасываемых в атмосферу, предопределяет использование сложного дорогостоя щего технологического оборудования, малопроизводителен и тре(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ВЫСОКОВЯЗКИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЖИДКИХ ТОПЛИВ К ЭКСПЛУАТАЦИИ (57) Использование: эксплуатация судов, электростанций, Сущность изобретения: топливо фильтруют, подогревают и продавливают через регулируемый зазор в струйно-кавитационном режиме со скоростью
20-40 м/с, Давление в топливной системе на выходе из зазора 0,5-0,7 кгс/см, 2 бует высокой квалификации обслуживающего персонала, Известен способ получения низкозастывающих малосернистых котельных топлив (патент США № 4138227, 1979), включающий вакуумную перегонку продуктов крекинга без их движения. Способ обеспечивает снижение температуры застывания котельных топлив, принципиально не обеспечивая улучшения условий их сжигания и экологическую чистоту продуктов сгорания, Известен также способ обработки углеводородных жидких топлив перед сжиганием в котлотурбинных установках (см.
Селиверстов В.М„Браславский M,È, Методы обработки тяжелых топлив, тезисы докл адов Всесоюзн ой научно-технической конференции "Актуальные проблемы технического прогресса судовых турбинных установок". Л,: Судостроение, 1989, с. 136), включающий фильтрацию топлива, его подо рев и вторичную фильтрацию топлива
1766949 после подогрева. Способ обладает рядом и ринципиал ьн ых недостатков. Не обеспечивает разложение углеводородов с длинными цепями (не выше С о — C - Наиболее близкими к изобретению по технической сущности-являются способ обработки углеводородных жидких топлив перед сжигаййем в котлотурбинных установках (см. Иванов С.М и Канторович Б,В..Топливные эмульсии и суспензии, М.: Энергоатомиздат, 1963, с. 55 — 57, 65) и способ облагораживания остаточных нефтепродуктов (авт. св. СССР ¹ 773067, 1980), включающий фильтрацию, подогрев и продавливание топлива через регулируемую щель при 15 — 35 С cd скоростью 50 — 130 м/с, Анализируемый способ, обладая несомненн ыми технологическими достоинствами (нет необходимости в дорогостоящем технологическом оборудовании, высокой квалификации обслуживающего персонала), не решает основную в настоящее время задачу снижения выброса в атмосферу канцерогенных составляющих продуктов сгорания углеводородных топлив, Технологически указанное обусловлено тем, что способ не обеспечивает высококачественной обработки топлива. Асфальтеносмолистые соединения, которые реально всегда присутствуют в углеводородном жидком топливе (например, по ГОСТ 10585-75 во флотском мазуте Ф-5, Ф-12 допускается до 507; асфальтеносмолистых веществ), не гомогенезируются на близмолекулярном уровне, что приводит к нарушению процесса горения в топке котла, химическому и механическому недожогу топлива в котле и, .как следствие, выбросу в атмосферу канцерогенных соединений в продуктах сгорания, например, таких как бензопирен СиоН >z. Цель изобретения — снижение количества канцерогенных продуктов сгорания топлива в процессе его сжигания в котлотурбинных энергетических установках. Другой целью изобретения является снижение интенсивности саже- и коксообразований на поверхностях нагрева котла в процессе его эксплуатации. Укаэанная цель достигается тем, что после фильтрации и подогрева топлива, отвечающего требованиям ГОСТ 10585-75, ГОСТ 10439-75, ГОСТ 1667-68 по содержанию асфальтеносмолистых соединений, проводят его струйно-кавитационную обработку продавливанием его со скоростью 20-40 м/с с обеспечением 55 вакуума в топливной системе 0,5 — 0,7 кгс/см . Температура предварительного подогрева топлива, указанная в ГОСТ, соответствует марке используемого высоковязкого мазута. При этом повторную, как в способе-прототипе, фильтрацию топлива не йроизводят. Сопоставимый анализ предлагаемого способа с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается новыми действиями и их последовательностью, обуславливающими его эффективность: наличием струйного движения топлива; продавливанием жидкости (топлива) для получения ее струйного движения; наличием кавитационных явлений в струе продавливаемой жидкости; поддержанием вакуума 0,5 — 0,7 кгс/см г в зоне струйного движения для ускорения кавитационных явлений в струйном потоке топлива; разложением или диссоциацией топлива на близмолекулярном уровне вследствие кавитации. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию новизны. Сравнение предлагаемого технического решения не только с прототипом, но и с другими известными к настоящему времени техническими решениями в области эксплуатации котлотурбинного оборудования показывает, что предлагаемый способ отличается оригинальным подходом к процессу обработки углеводородного топлива перед сжиганием с использованием эффективных физических явлений, таких как струйно-кавитационная обработка с применением пропускания струи топлива через вакуум с фиксированными эффективными диапазонами изменения параметров скорости истечения. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию существенных отличий. С физической точки зрения снижение содержания при горении топлив в котлах канцерогенных углеводородов, например особенно опасного для здоровья человека и животных бензопирена С2оН1 обусловлено тем, что указанный способ обработки топлива, подаваемого к форсунке, обеспечивает стабильность процесса горения без срыва пламени и, как следствие, более полное окисление углеводородов топлива, Указанное подтверждается результатами многочисленных систематизированных экспериментальных исследований, подтвержденных актом, прилагаемым к материалам заявки. Примеры реализации способа, 1766949 Составитель Е,Дубровин Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т,Палий Редактор Т.Харина Заказ 3522 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Пример 1. Перед сжиганием по предлагаемому способу обрабатывали флотский мазут Ф-5 (ГОСТ 10585-75). После фильтрации и подогрева мазута до (+40)— (+60) С осуществляли его струйно-кавитационную обработку продавливанием со скоростью истечения смеси 28 м/с. После обработки мазут сжигали. Замеры концентрации химических компонентов в уходящих котельных газах показали, что в сравнении с прототипом содержание метана (СНд) равно нулю (прототип 0,07%), аммиака 4,5 мг/м (прототип — 9.,0 мг/м ), оксиды азота уменьшились на порядок (0,4 и 2,1 мг/м соответственно), углеводороды в 5-6 раз (0,32 — 0,33 и 1,8 мг/м соответственно), а бензопирен практически отсутствует (прототип 0,009 мг/м ). Глубина вакуума составляла 0,55 кгс/см . Пример 2. Струйно-кавитационной обработке продавливанием со скоростью 35 м/с с последующим сжиганием в топке котла подвергали подогретый до (+70) — (+90) С флотский мазут Ф-12 (ГОСТ 10585-75). Анализ проб газов осуществляли с помощью стационарного хромотографа "Биохрам". Установлено, что в уходящих газах резко снижено содержание углеводородов тяжелой группы. По сравнению со способомпрототипом содержание углеводородов типа С1г снижено в 1,5 раза, С 4 — на 10%, C15 — на 12%, углеводороды тяжелее С)9 отсутствуют совсем (у прототипа Сю 321 мг/м, С21 85 мг/м ), Диапазон изменения скорости продавливания смеси 20 — 40 м/с и глубина вакуума составляла 0,67 кгс/см . При скорости продавливания топлива менее 20 м/с и более 40 м/с содержание углеводородов в выбросах, а также аммиака и оксидов азота возрастает и при отклоне5 ниях от указанных крайних значений на 0,5 — 1 м/с увеличивается по сравнению с предлагаемым диапазоном на 5 — 10%. Таким образом, предлагаемый диапазон является оптимальным. 10 Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в ликвидации необходимости проведения научно-конструкторских разработок и создания обо рудо ва н ия (весьма дорогостоя щего по 15 очистке дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу от тяжелых углеводородов (в частности, канцерогенного бензопирена, окиси азота, аммиака и проведения мероприятий по экологической очистке воз20 душного бассейна в районах функционирования котельных установок, в частности электростанций, Формула изобретения 25 Способ подготовки высоковязких углеводородных жидких топлив к эксплуатации в топливной системе перед сжиганием в котлотурбинных энергетических установках, включающий фильтрацию, подогрев 30 топлива и его продавливание через регулируемый зазор, отличающийся тем, что, с целью снижения канцерогенных продуктов сгорания топлива, его продавливают в струйно-кавитационном режиме со скоро35 стью 20-40 м/с при давлении в топливной системе на выходе из зазора 0,5-0,7 кгс/cM . 
