EA013093B1 - Способ получения водотопливной эмульсии и композиционного многокомпонентного топлива - Google Patents
Способ получения водотопливной эмульсии и композиционного многокомпонентного топлива Download PDFInfo
- Publication number
- EA013093B1 EA013093B1 EA200900610A EA200900610A EA013093B1 EA 013093 B1 EA013093 B1 EA 013093B1 EA 200900610 A EA200900610 A EA 200900610A EA 200900610 A EA200900610 A EA 200900610A EA 013093 B1 EA013093 B1 EA 013093B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- fuel
- oil
- water
- emulsion
- fuel oil
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
- C10L1/328—Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
- B01F23/41—Emulsifying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
- B01F23/41—Emulsifying
- B01F23/414—Emulsifying characterised by the internal structure of the emulsion
- B01F23/4145—Emulsions of oils, e.g. fuel, and water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
- B01F23/49—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/70—Pre-treatment of the materials to be mixed
- B01F23/708—Filtering materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/45—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
- B01F25/452—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces
- B01F25/4521—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces the components being pressed through orifices in elements, e.g. flat plates or cylinders, which obstruct the whole diameter of the tube
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/10—Maintenance of mixers
- B01F35/145—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means
- B01F35/1452—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means using fluids
- B01F35/1453—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means using fluids by means of jets of fluid, e.g. air
Abstract
Изобретение относится к получению углеводородного топлива, применяемого в качестве технологического топлива на промышленных предприятиях, в частности теплоэлектростанциях, металлургических комбинатах, химических заводах и в других теплоэнергоемких структурах, и может быть использовано для получения топлива из обводненного мазута, печного топлива, нефтешламов, тяжелых остаточных фракций переработки нефти, а также каменноугольных масел и смол с одновременной утилизацией подтоварных вод, загрязненных углеводородами. Технический результат - упрощение способа, обеспечение возможности получения высококачественной водотопливной эмульсии и композиционного многокомпонентного топлива из углеводородного сырья - мазута, печного топлива, нефтешламов, тяжелых остаточных фракций переработки нефти, а также каменноугольных масел и смол, с одновременной утилизацией подтоварных вод, загрязненных углеводородами, и исключение необходимости введения газообразных углеводородов, что повышает эффективность способа. Указанный результат достигается тем, что в способе получения водотопливной эмульсии и композиционного многокомпонентного топлива, включающем разогрев исходного углеводородного сырья и обработку под давлением в эмульгирующем устройстве, согласно изобретению исходное углеводородное сырье с содержанием воды до 50% нагревают до температуры 50-120°С и подвергают кавитационной обработке под давлением до 50 атм для образования тонкодисперсной водотопливной эмульсии, содержащей частицы воды размером 0,5-5,0 мкм.
Description
Изобретение относится к получению углеводородного топлива, применяемого в качестве технологического топлива на промышленных предприятиях, в частности теплоэлектростанциях, металлургических комбинатах, химических заводах и в других теплоэнергоемких структурах, и может быть использовано для получения топлива из обводненного мазута, печного топлива, нефтешламов, тяжелых остаточных фракций переработки нефти, а также каменноугольных масел и смол с одновременной утилизацией подтоварных вод, загрязненных углеводородами.
Известен способ получения газомазутного топлива для отопления сталеплавильной печи, включающий замещение части подаваемого мазута водой и получение водомазутной эмульсии, подачу к горелочному устройству печи горючего газа, например природного, полученной водомазутной эмульсии, вентиляторного и компрессорного воздуха и технического кислорода, сжигание горючих компонентов в факеле и отвод продуктов горения. Водомазутную эмульсию получают путем подачи мазута и воды в роторное устройство для гидроакустической обработки жидкостей, содержащее лопастное рабочее колесо в виде несущего и покрывающего дисков с периферийной кольцевой стенкой, снабженной рядом выходных отверстий, и образованную периферийной кольцевой стенкой рабочего колеса и сплошной коаксиальной стенкой статора кольцевую резонансную полость, сообщенную со сборной камерой. Содержание воды в водомазутной эмульсии регулируют в зависимости от температуры и излучательной способности факела таким образом, чтобы они сохранялись, по крайней мере, на уровне температуры и излучательной способности факела при работе на чистом мазуте. Вязкость водомазутной эмульсии снижают в зависимости от содержания в ней воды путем повышения температуры водомазутной эмульсии на входе в горелочное устройство таким образом, чтобы она сохранялась, по крайней мере, на уровне вязкости мазута при работе на чистом мазуте (патент РФ № 2253798, кл. Р23С 1/00, 2005).
Недостатком данного способа является необходимость дополнительной подачи горючего газа, например природного, а также технического кислорода, что усложняет процесс получения топлива.
Известен способ получения топливной эмульсии и многокомпонентного композиционного топлива из мазута, включающий смешение подогретого мазута марки М100 и/или М40 и стабилизированного газового конденсата, при котором мазут топочный с температурой мазута 50°С и стабилизированный газовый конденсат с температурой 20°С под давлением до 3 атм в заданной пропорции подают в камеру смешения компонентов, затем полученная смесь поступает в эмульгирующее устройство, где она подвергается ультразвуковой обработке для получения из топливной смеси тонкодисперсной эмульсии, и последующее смешение двух и более потоков тонкодисперсной эмульсии топливной смеси с постоянно поддерживаемой температурой 50-60°С в камере интенсивного смешения за счет организации перемешивания встречными потоками под давлением и транспортировку готового продукта в емкости накопителей, объединенные системой циркуляции, подвергая готовый продукт постоянной циркуляции под давлением до 2 атм и прохождению через эмульгирующее устройство (патент РФ № 2278149, кл. С10Ь 1/04, 2006).
Данный способ предусматривает получение топливной эмульсии и многокомпонентного композиционного топлива из мазута и стабилизированного газового конденсата и не позволяет получать топливо только из тяжелых нефтяных остатков. Это снижает эффективность способа и его доступность, усложняет процесс получения топлива и повышает материальные затраты и трудозатраты на реализацию. Необходимость включения в состав топлива стабилизированного газового конденсата сужает технологические возможности способа, так как его реализация возможна только на тех объектах, где имеется газовый конденсат.
Задачей изобретения является разработка способа получения углеводородного топлива из обводненных нефтяных остатков, образующихся при переработке нефти, позволяющего снизить материальные затраты и трудозатраты на реализацию способа, а также обеспечить его доступность.
Технический результат - упрощение способа, обеспечение возможности получения высококачественной водотопливной эмульсии и композиционного многокомпонентного топлива из углеводородного сырья - мазута, печного топлива, нефтешламов, тяжелых остаточных фракций переработки нефти, а также каменноугольных масел и смол с одновременной утилизацией подтоварных вод, загрязненных углеводородами, и исключение необходимости введения газообразных углеводородов, что повышает эффективность способа.
Указанный результат достигается тем, что в способе получения водотопливной эмульсии и композиционного многокомпонентного топлива, включающем разогрев исходного углеводородного сырья и обработку под давлением в эмульгирующем устройстве, согласно изобретению, исходное углеводородное сырье с содержанием воды до 50% нагревают до температуры 50-120°С и подвергают кавитационной обработке под давлением до 50 атмосфер для образования тонкодисперсной водотопливной эмульсии, содержащей частицы воды размером 0,5-5,0 мкм.
Предлагаемый способ позволяет производить из углеводородного сырья - мазута, печного топлива, нефтешламов, других тяжелых остаточных фракций переработки нефти, а также каменноугольных масел и смол и подтоварной загрязненной нефтепродуктами воды высококачественное топливо, по своим характеристикам значительно превосходящее эксплуатационные мазуты. Получаемая эмульсия, образующая композиционное многокомпонентное топливо, остается стабильной более 12 месяцев, так как дис
- 1 013093 пергирование воды и мазута происходит на предмолекулярном уровне.
Размер частиц воды 0,5-5,0 мкм является оптимальным, при таких параметрах частиц силы поверхностного натяжения достаточны, чтобы сохранять стабильную дисперсность среды в течение длительного времени. Кроме того, заявленный размер частиц обеспечивает необходимую степень распыла топлива. При уменьшении размера частиц воды ниже 0,5 мкм образующиеся из нее пары при сжигании водотопливной эмульсии не обладают достаточной энергией для того, чтобы разорвать окружающую углеводородную оболочку и обеспечить процесс вторичного распыла. При увеличении размера частиц воды более 5,0 мкм не достигается требуемая устойчивость и высокая эффективность при сжигании.
Использование водотопливной эмульсии, полученной в соответствии с предлагаемым способом, позволит увеличить до 40% межремонтные сроки обслуживания котельного оборудования; значительно сократить экологически вредные выбросы в окружающую природную среду промышленных районов до 80%, а по некоторым показателям на порядок. Кроме того, обеспечивается полная утилизация загрязненной нефтепродуктами воды и экономия (до 30%) дорогостоящего углеводородного топлива.
В современных условиях эксплуатации котельных установок и технологических печей при сжигании мазута и печного топлива обслуживающий персонал встречается с рядом проблем, которые не только влияют на надежность работы теплотехнического оборудования, но и приводят к перерасходу топлива, снижению технико-экономических показателей работы оборудования и сортности выпускаемой продукции, загрязнению окружающей природной среды (загазованности воздушного бассейна и загрязнению почвы и водоемов сбросными водами, содержащими нефтепродукты).
Наиболее часто встречающимися проблемами при использовании мазута являются следующие.
1. Обводнение мазута. При разгрузке, транспортировании, хранении и поддержании в горячем резерве мазут насыщается водой. Включения воды в современных «тяжелых» мазутах практически не отстаиваются и не могут быть удалены из мазута традиционными способами. При этом вода в виде линз или мешков неравномерно распределяется по всей массе мазута, что приводит к существенному ухудшению условий его сжигания.
2. Ухудшение качества исходного мазута. Из-за изменения технологии переработки нефти с целью получения большего количества светлых фракций снижается качество мазута, в частности повышается его вязкость и температура вспышки. Использование вязких и тяжёлых мазутов сопряжено со значительными трудностями, как при хранении, так и при распыливании для сжигания.
3. «Старение» мазута. В процессе длительного хранения при практикующейся технологии поддержания мазута в горячем резерве, из него испаряются легкие фракции, что приводит к повышению его вязкости и температуры вспышки. Как правило, после 2-3 лет хранения сжигание такого мазута становится невозможным и его надо заменять на более свежий мазут.
4. Изношенность оборудования и недостаточная техническая вооруженность топливосжигающих установок. В некоторых случаях техническое состояние системы мазутоподготовки не позволяет прогреть мазут до необходимой для сжигания температуры не менее 90°С. Это приводит к тому, что форсунки не обеспечивают необходимого распыла мазута. А это, в свою очередь, приводит к большому химическому и механическому недожогу топлива (сажа), избыточной подаче воздуха на сжигание и, в конечном итоге, к снижению КПД оборудования и перерасходу мазута.
5. Низкотемпературная сернокислотная коррозия металлических поверхностей дымовых трактов.
6. Загрязнение окружающей природной среды продуктами сгорания мазута (оксиды углерода, серы и азота, сажа, бенз(а)пирен) и сбросными водами, содержащими нефтепродукты.
Одним из наиболее эффективных и малозатратных способов решения указанных проблем является модифицирование тяжелых мазутов и других отходов нефтепереработки с целью получения гомогенной водотопливной эмульсии и сжигание уже этой эмульсии в топках котлов и технологических печей. Существенным требованием к эмульсии, в значительной мере обеспечивающим эффективность её использования, является ее дисперсность. Данная характеристика отражает размеры водяных частиц в топливе. Наилучшие результаты достигаются при дисперсности водяных частиц от 0,5 до 5 мкм.
В соответствии с предлагаемым способом исходное нефтяное сырье, проходя через диспергатор, подвергается кавитационной обработке, в результате которой присутствующая в топливе вода равномерно распределяется по всей массе в виде мельчайших частичек размерами от 0,5 до 5 мкм, образуя гомогенную, высокостабильную и мелкодисперсную водотопливную эмульсию. Предварительный нагрев исходного сырья до 50-120°С и давление до 50 атм позволяют получить эмульсию с таким размером частиц воды.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема для получения водотопливной эмульсии с диспергатором для обработки исходного нефтяного сырья;
на фиг. 2 - микрофотография исходного обводненного мазута;
на фиг. 3 - микрофотография водотопливной эмульсии из мазута;
на фиг. 4 - график, представляющий зависимость содержания оксидов азота в отходящих газах от паровой нагрузки, при сжигании обычного мазута (I) и водотопливной эмульсии (II);
на фиг. 5 - график, представляющий зависимость содержания сернистого ангидрида в отходящих
- 2 013093 газах от паровой нагрузки котлоагрегата, при сжигании обычного мазута (I) и водотопливной эмульсии (II);
на фиг. 6 - график зависимости удельного расхода топлива на выработку 1 Гкал теплоты при оптимальных избытках воздуха от паровой нагрузки при сжигании обычного мазута (I) и водотопливной эмульсии (II);
на фиг. 7 - график зависимости содержания оксидов азота в уходящих газах за пароперегревателем, приведенного к избытку воздуха 1,4, от паровой нагрузки, при сжигании обычного мазута (I) и водотопливной эмульсии (II);
на фиг. 8 - график зависимости содержания сернистого ангидрида в уходящих газах, приведенного к избытку воздуха 1,4, от нагрузки, при сжигании обычного мазута (I) и водотопливной эмульсии (II).
Система получения водотопливной эмульсии включает линию 1 забора исходного сырья в систему из емкостей (не показаны), фильтры 2, подающие насосы 3 с соответствующими характеристиками, эмульгирующее устройство 4, манометры для контроля работоспособности и загрязнения эмульгирующего устройства 5, пробоотборник 6 для контроля качества продукции, поточный влагомер 7, патрубок 8 подачи пара для промывки эмульгирующего устройства 4, патрубок 9 для слива конденсата и отложений из эмульгирующего устройства 4, линии 10 подвода дополнительных компонентов (например, воды или отработанных нефтепродукты), насосы 11, подающие дополнительные компоненты, дозаторы 12 (расходомеры) для регулировки количества дополнительных компонентов, трубопроводы 13 отвода готовой продукции.
Способ осуществляют следующим образом.
Пример 1.
Мазут, содержащий 50% воды, нагревают до температуры 120°С и по линии 1 через фильтры 2 насосами 3 подают в эмульгирующее устройство 4, например диспергатор, под давлением 30 атм. Давление в системе проверяют с помощью манометров 5. Скорость потока составляет 8-15 м/с. При указанной скорости и под действием высокого давления происходит разгон потока исходной среды и его дробление с помощью кавитационной решетки (не показаны), установленной в эмульгирующем устройстве. При дроблении потока и торможении решеткой пластин возникает перепад давления, за счет чего образуются кавитационные пузырьки, при схлопывании которых генерируются ударные волны, которые дополнительно разрушают молекулы тяжелых углеводородов и частицы воды. Это приводит к образованию тонкодисперсной водотопливной эмульсии, содержащей частицы воды размером 0,5-5 мкм.
В результате интенсивного кавитационного воздействия на топливо в нем происходят структурные изменения - «рвутся» длинные углеводородные цепочки, топливо становится более «легким» и улучшаются его теплофизические характеристики и реологические свойства, происходит разрушение и измельчение содержащихся в топливе твердых включений. Это подтверждают положительные результаты работ по переводу котлов и сушильных печей, рассчитанных на сжигание дизельного и светлого печного топлива на работу на низкосортном темном печном топливе.
Для определения качества готового продукта производят отбор проб с помощью пробоотборника 6. Готовый продукт отбирают через патрубок 13. Для очистки системы используют пар, который подают по трубопроводу 8, образующийся конденсат и грязь удаляют по трубопроводу 9.
Процесс сжигания получаемой водотопливной эмульсии и композиционного топлива отличается от сжигания необработанного топлива следующим. Микронные капли воды, окруженные сольватной оболочкой углеводородного топлива, испаряются в нагретой до высоких температур топке со скоростью взрыва, пары воды «разрывают» окружающее их топливо - происходит процесс вторичного распыла. В результате этого из исходной капли топлива образуется множество микрокапель, скорость испарения и суммарная площадь химического взаимодействия которых с подаваемым в топку дутьевым воздухом во много раз выше. За счет этого обеспечивается многократное уменьшение времени прохождения окислительных реакций (полного сгорания топлива) и, соответственно, обеспечивается возможность существенного снижения количества подаваемого на сжигание воздуха, что сокращает тепловые потери с уходящими газами и значительно уменьшает массовые выбросы вредных веществ в атмосферу. Кроме того, вследствие высокой стойкости получаемых водотопливных эмульсий из технологии топливоподготовки исключаются операции отстаивания и слива подтоварной воды, что также является важным результатом в обеспечении экологической чистоты функционирования объектов.
При этом гарантируется надёжная работа котлов и технологических печей при обводнённости исходного топлива до 50% и обеспечиваются высокие энергетические и экологические показатели при сжигании полученной эмульсии в штатном режиме.
Сравнительные испытания проводили на котлоагрегате ТГМ-84 на нагрузках 260, 290 и 320 т/ч при температуре мазута, подаваемого в котел, равной 110-114°С, и температуре водотопливной эмульсии, равной 90-95°С.
Анализ состава дымовых газов проводился газоанализатором типа ДАГ-500 и дублировался прибором типа «КГА-М» за котлом (режимная точка), а также перед дымососами (балансовая точка). Отбор проб дымовых газов осуществлялся при помощи газозаборных трубок. Длительность испытания составляла 40-60 мин, критериями стабилизации вновь установленного режима являлось постоянство расхода пара,
- 3 013093 давления пара в магистрали, температуры уходящих газов, а также газового анализа. В период проведения испытаний на котле сжигались топочный мазут марки М-40 и водомазутная эмульсия (модифицированный мазут), приготовленная из этого же мазута. Характеристика топлива представлена в таблице.
Расход пара определялся по щитовому расходомеру. Расход топлива на котел определялся по обратному балансу при фактическом КПД котла «брутто», а также контролем изменения давления подачи топлива к форсункам и по показаниям щитового расходомера мазута.
Водный режим работы котлоагрегата контролировался на основании анализов питательной и котловой воды, выполняемых персоналом химической лаборатории станции.
Температура питательной воды, поступающая в экономайзер котла, при проведении испытаний составила 207-211°С (расчетное значение 230°С).
Изменение расхода топлива, сжигаемого на котле, осуществлялось по его давлению перед форсунками. Разрежение в топке котла поддерживалось на постоянном уровне (-1,5-2,0) кгс/м2 при помощи направляющих аппаратов дымососов. Расход подаваемого воздуха в топку котла контролировался по давлению воздуха перед горелками. Регулирование расхода воздуха осуществлялось направляющими аппаратами дутьевых вентиляторов при полностью открытых шиберах перед горелками. За оптимальный принимался устойчивый (стабильный) режим горения топлива, без пульсаций. Оптимальный коэффициент избытка воздуха в уходящих газах выбирался из следующего соотношения:
аопт=акр+(0,03-н0,04), где акр - критический коэффициент избытка воздуха.
После определения оптимального избытка воздуха проводились испытания с определением параметров, необходимых для расчета потерь тепла с уходящими газами, с химической неполнотой сгорания и в окружающую среду, а также коэффициента полезного действия брутто котлоагрегата.
В период проведения сравнительных испытаний в местах отбора проб газового анализа проводились замеры уровня концентраций вредных веществ в уходящих газах, выбрасываемых в атмосферу (окись углерода, оксиды азота и сернистый ангидрид).
Окись углерода (СО).
В ходе проведения работ было организовано практически полное сгорания топлива в топочной камере котлоагрегата. При ведении режима работы на оптимальных избытках воздуха концентрация продуктов неполного сгорания топлива (СО) в дымовых газах не превышает 50 мг/м, что соответствует при фактических избытках потерям теплоты с хим. недожогом в 0,01% (допустимо - 0,5%).
Оксиды азота (ΝΟΧ).
Особое внимание при проведении экспериментальных работ было уделено выбросам оксидов азота в атмосферу с уходящими газами, так как по своим токсичным свойствам и вредным воздействиям на человека они являются одними из самых опасных веществ. На практике обычно фиксируется сумма оксида и диоксида азота, выбрасываемых в атмосферу, (ΝΟ+ΝΟ2=ΝΟΧ).
Исследования, проведенные при сжигании мазута (влажностью 1,0%) и эмульсии влажностью 16,0%, показали, что при переходе на сжигание эмульсии концентрация оксидов азота в уходящих газах, приведенная к избытку воздуха 1,4, снижается. На фиг. 7 показаны зависимости приведенной к избытку воздуха 1,4 концентрации оксидов азота в уходящих газах при сжигании мазута (график I) и водотопливной эмульсии (график II).
Сернистый ангидрид (8Ο2).
На фиг. 8 показана зависимость содержания сернистого ангидрида в уходящих газах, приведенного к избытку воздуха 1,4, от нагрузки, при сжигании обычного мазута (I) и водотопливной эмульсии (II). Как видно из графика, при переходе на сжигание водотопливной эмульсии концентрация §Ο2 в уходящих газах снижается.
При сжигании водотопливной эмульсии снижаются расходы электроэнергии (тяга и дутьё). Ориентировочный расчёт экономической эффективности данного способа представлен ниже.
Электроэнергия на тягу и дутьё.
По результатам обработки экспериментальных данных выявлено, что на одинаковых нагрузках при переходе на сжигание полученной эмульсии в среднем расход электроэнергии на привод вентиляторов и дымососов снижается на 200 кВт/ч. При среднем количестве часов работы котла, равном 2160 ч в году, при сжигании жидкого топлива экономия электроэнергии составит
ДЭ=200 кВт-2160 ч/год=432000 кВт-ч/год
Экономия теплоты за счёт снижения температуры подогрева топлива со 120°С (мазут) до 95°С (водотопливная эмульсия) будет следующей.
Среднее снижение расхода пара на подогрев эмульсии по сравнению с мазутом составило 1,18 т/ч при следующих параметрах пара: давлении 10 кгс/см2 и температуре 250°С. Соответственно энтальпия пара равна 1=703,2 ккал/кг.
Температура конденсата на выходе с подогревателей составляла 90°С, энтальпия воды равна 1=90,1 ккал/кг. Разница энтальпий: Δί=703,2-90,1=613,1 ккал/кг.
- 4 013093
Годовая экономия теплоты составит
Δρ=(613,1 · 1,18-2160)/1000=1562,67 Гкал/год.
Среднее снижение расхода исходного мазута при переходе на сжигание водотопливной эмульсии на среднеэксплуатационных нагрузках (250-270 т/ч) составила 300 кг/ч.
Экономия мазута за год составляет ΔΕμ=0,3-2160=648 т/год.
Приведенный расчет показывает экономическую эффективность использования получаемой водотопливной эмульсии за счет снижения температуры нагрева до 95°С.
Водотопливная эмульсия, полученная в соответствии с предлагаемым способом, гарантирует возможность эффективной работы горелок при ее нагреве до 65-75°С. В этом случае расход пара на подогрев будет еще ниже, что обеспечит дополнительную экономию теплоты за счёт снижения температуры подогрева топлива.
Зольность полученной в соответствии с предлагаемым способом эмульсии снижена с 0,095 до 0,021%, массовая доля серы снижена с 2,3 до 1,5%, теплота сгорания повышена с 9688 до 10656 ккал/кг.
Пример 2.
Способ осуществляют по примеру 1, но в качестве исходного продукта используют печное топливо, содержащее 20% подтоварной воды. Нагревают обводненное печное топливо до температуры 60°С и подвергают кавитационной обработке под давлением 20 атм.
Полученная водотопливная эмульсия при сжигании обеспечивает снижение выбросов токсичных веществ, таких как оксиды серы и азота, что подтверждается графиками, представленными на фиг. 4-8.
При небольшом содержании воды в исходном продукте кавитационную обработку можно проводить под давлением 6-10 атм, что также обеспечивает получение высококачественной эмульсии.
Пример 3.
В процессе приготовления водотопливной эмульсии с целью определения изменений свойств исходного мазута, происходящих при его кавитационной обработке в эмульгирующем устройстве, были проведены лабораторные исследования проб исходного мазута М-100; исходного мазута, прошедшего через эмульгирующее устройство; исходного мазута с добавлением в лаборатории 22% воды без проведения кавитационной обработки и полученной после кавитационной обработки водотопливной эмульсии ММ-100 с содержанием воды 19 и 32 мас.%. Результаты лабораторных исследований всех указанных проб топлива приведены в табл. 1.
Лабораторные калориметрические исследования высшей и расчет низшей теплотворной способности всех указанных образцов топлив показали, что кавитационная обработка как исходного мазута, так и высокообводненной эмульсии ММ-100 обеспечили существенное их повышение (в пересчете на сухое топливо) до значений низшей теплоты сгорания от 42811 кДж/кг для «сухого» мазута после кавитационной обработки до 58505 кДж/кг для водотопливной эмульсии с влагосодержанием 19% и 47090 кДж/кг для водотопливной эмульсии с содержанием воды 32%. Эти результаты позволяют рекомендовать для использования полученное топливо к сжиганию.
Пример 4.
В табл. 2 представлены характеристики исходного мазута марки М-40 с массовой долей влаги 1% и водотопливной эмульсии с массовой долей влаги 15%. Эксперименты, проведенные с эмульсией, содержащей большое количество воды (15%), подтверждают, что она имеет большую теплоту сгорания (43372 кДж/кг) по сравнению с необводненным мазутом (41674 кДж/кг), содержащим нормируемое количество воды.
Приведенные данные позволяют рекомендовать для использования и сжигания полученную водотопливную эмульсию и композиционное многокомпонентное топливо. Кроме улучшения технологических характеристик полученного топлива следует учесть увеличение его объема за счет введения воды.
Таблица 1
| №п/п | Наименование показателей | Согласно ГОСТ 10585-99 | Сухой мазут марки М-100 | Мазут марки М-100 после кавитационной обработки | Мазут марки М-100 с ручным введением воды (22%) | Водотопливная эмульсия марки ММ-100 | Водотоп -ливная эмульсия марки ММ-100 |
| 1. | Массовая доля воды, %, не более | 1,0 | 0,5 | следы | 20,8 | 19 | 32 |
| 2. | Температура застывания, “С, не выше | 25 | 27 | 27 | 26 | 29 | 32 |
| 3. | Теплота сгорания (низшая) в пересчете на сухое топливо (не браковочная), кДж/кг, не менее для сернистого для высокосернистого | 40530 39900 | 41343 | 42811 | 40440 | 58504 | 47090 |
- 5 013093
Таблица 2
| № п/ п | Наименование показателей | Норма для марок (ГОСТ 10585-99) | Исходный мазут марки М-40 | Водотопливная эмульсия марки ММ-100 | |
| 40 | 100 | ||||
| 1. | Массовая доля воды, %, не более | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 16,0 |
| 2. | Массовая доля серы, %, не более для мазута сернистого высокосернистого | 2,0 3,5 | 2,0 3,5 | 2,3 | 1,77 |
| 3. | Температура застывания, °С, не выше для мазута из высокосернистых нефтей | 10 25 | 25 42 | 24 | 32 |
| 4. | Теплота сгорания (низшая) в пересчете на сухое топливо (не браковочная), кДж/кг, не менее для сернистого для высокосернистого | 40740 39900 | 40530 39900 | 41674 | 43372 |
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Claims (1)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯСпособ получения водотопливной эмульсии и композиционного многокомпонентного топлива, включающий разогрев до 120°С исходного углеводородного сырья с содержанием воды до 50 мас.% и обработку под давлением, отличающийся тем, что осуществляют навигационную обработку до образования тонкодисперсной водотопливной эмульсии, содержащей частицы воды размером 0,55,0 мкм для обеспечения последующего разрыва парами воды окружающей углеводородной оболочки и вторичного распыла топлива.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KZ20090172A KZ22398A4 (ru) | 2009-02-10 | 2009-02-10 | Способ получения водотопливной эмульсии и композиционного многокомпонентного топлива |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200900610A1 EA200900610A1 (ru) | 2010-02-26 |
| EA013093B1 true EA013093B1 (ru) | 2010-02-26 |
Family
ID=42041983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200900610A EA013093B1 (ru) | 2009-02-10 | 2009-04-27 | Способ получения водотопливной эмульсии и композиционного многокомпонентного топлива |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2420313A4 (ru) |
| EA (1) | EA013093B1 (ru) |
| KZ (1) | KZ22398A4 (ru) |
| WO (1) | WO2010093228A2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620606C1 (ru) * | 2016-05-23 | 2017-05-29 | Владимир Трофимович Пятков | Способ получения композитной эмульсии топлива |
| WO2019172862A1 (ru) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | Валерий Анатолиевич ЯКОВЛЕВ | Способ подготовки углеводородного сырья |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016068828A1 (ru) * | 2014-10-27 | 2016-05-06 | Игорь Борисович ТРОЦКО | Способ получения котельного топлива "биомазут" |
| RU2605951C1 (ru) * | 2015-11-24 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (АО "ВНИИ НП") | Способ получения композиционного топлива и установка для его осуществления |
| RU2635664C1 (ru) * | 2017-02-15 | 2017-11-15 | Юрий Александрович Пименов | Способ получения гидратированного топлива |
| UA121244C2 (uk) * | 2018-02-28 | 2020-04-27 | Олександр Юрійович Микитюк | Водно-паливна емульсія і спосіб її обробки |
| RU2726488C2 (ru) * | 2018-11-12 | 2020-07-14 | Талатай Василий Алексеевич | Гидростабилизированное топливо, способ его получения и теплоэнергообменный реактор |
| CN110681309A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-14 | 浙江工业大学 | 一种气体驱动乳化制备乳液的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2576907A1 (fr) * | 1985-01-31 | 1986-08-08 | Gradient | Composition a viscosite reduite a base de residus de la distillation du petrole et procede pour la preparer |
| SU1333968A1 (ru) * | 1986-04-23 | 1987-08-30 | Ленинградский инженерно-строительный институт | Способ подготовки жидкого топлива к сжиганию |
| RU2205864C1 (ru) * | 2002-01-31 | 2003-06-10 | Загребнев Александр Иванович | Способ получения топливной композиции |
| RU2253798C1 (ru) * | 2004-06-30 | 2005-06-10 | Черепанов Олег Валентинович | Способ газомазутного отопления преимущественно сталеплавильной печи |
| RU2278149C1 (ru) * | 2005-05-27 | 2006-06-20 | Александр Валентинович Бенюш | Топливо мазутное суперлегкое, способ его получения и устройство осуществления способа |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4218221A (en) * | 1978-01-30 | 1980-08-19 | Cottell Eric Charles | Production of fuels |
| JPS5773078A (en) * | 1980-10-23 | 1982-05-07 | Hiroshi Nagato | Preparation of emulsified heavy oil for fuel |
| JPH0237393B2 (ja) * | 1982-03-16 | 1990-08-23 | Kazumasa Tanaka | Emarujonabura |
| IT1168927B (it) * | 1983-05-03 | 1987-05-20 | Ernesto Marelli | Apparecchiatura per l'emulsione e l'atomizzazione di combustibili fluidi con fluidi secondari,in particolare acqua |
| RU2033851C1 (ru) * | 1991-11-22 | 1995-04-30 | Юрий Петрович Родионов | Способ приготовления эмульсии и система для его осуществления |
| RU2105184C1 (ru) * | 1996-02-27 | 1998-02-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью Фирма "ДИТО" | Способ обработки дизельного топлива |
| CN1362987A (zh) * | 2000-02-25 | 2002-08-07 | 柳正人 | 超声波控制的液体燃料改良系统 |
| RU2202406C2 (ru) * | 2001-01-12 | 2003-04-20 | Баев Владимир Сергеевич | Способ приготовления водотопливной эмульсии, статическое кавитационное устройство для эмульгирования и гидродинамическое многосекционное кавитационное устройство гомогенизации эмульсии |
| SG174732A1 (en) * | 2006-09-01 | 2011-10-28 | Nanomizer Inc | Method for production of emulsion fuel and apparatus for production of the fuel |
-
2009
- 2009-02-10 KZ KZ20090172A patent/KZ22398A4/ru unknown
- 2009-04-27 EA EA200900610A patent/EA013093B1/ru not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-02-09 WO PCT/KZ2010/000003 patent/WO2010093228A2/ru active Application Filing
- 2010-02-09 EP EP10741445A patent/EP2420313A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2576907A1 (fr) * | 1985-01-31 | 1986-08-08 | Gradient | Composition a viscosite reduite a base de residus de la distillation du petrole et procede pour la preparer |
| SU1333968A1 (ru) * | 1986-04-23 | 1987-08-30 | Ленинградский инженерно-строительный институт | Способ подготовки жидкого топлива к сжиганию |
| RU2205864C1 (ru) * | 2002-01-31 | 2003-06-10 | Загребнев Александр Иванович | Способ получения топливной композиции |
| RU2253798C1 (ru) * | 2004-06-30 | 2005-06-10 | Черепанов Олег Валентинович | Способ газомазутного отопления преимущественно сталеплавильной печи |
| RU2278149C1 (ru) * | 2005-05-27 | 2006-06-20 | Александр Валентинович Бенюш | Топливо мазутное суперлегкое, способ его получения и устройство осуществления способа |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620606C1 (ru) * | 2016-05-23 | 2017-05-29 | Владимир Трофимович Пятков | Способ получения композитной эмульсии топлива |
| WO2019172862A1 (ru) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | Валерий Анатолиевич ЯКОВЛЕВ | Способ подготовки углеводородного сырья |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200900610A1 (ru) | 2010-02-26 |
| WO2010093228A3 (ru) | 2010-10-07 |
| EP2420313A2 (en) | 2012-02-22 |
| KZ22398A4 (ru) | 2010-03-15 |
| WO2010093228A2 (ru) | 2010-08-19 |
| EP2420313A4 (en) | 2012-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA013093B1 (ru) | Способ получения водотопливной эмульсии и композиционного многокомпонентного топлива | |
| Lehto et al. | Fuel oil quality and combustion of fast pyrolysis bio-oils | |
| Lehto et al. | Review of fuel oil quality and combustion of fast pyrolysis bio-oils from lignocellulosic biomass | |
| Broumand et al. | Spray combustion of fast pyrolysis bio-oils: Applications, challenges, and potential solutions | |
| JP4185289B2 (ja) | 産業用燃焼設備を利用した廃液の焼却処理方法および混合液体 | |
| Seljak et al. | Wood, liquefied in polyhydroxy alcohols as a fuel for gas turbines | |
| AU2004241406A1 (en) | Composiiton for preventing scaling, excluding of soot, clinker and sludge, and controlling flame in combustion apparatus | |
| EP0128792B1 (fr) | Procédé et dispositif de combustion propre s'appliquant notamment au brûlage des combustibles lourds | |
| Pei et al. | Swirling flame combustion of heavy fuel oil: Effect of fuel sulfur content | |
| Zvereva et al. | Results of industrial tests of carbonate additive to fuel oil | |
| Dorokhov et al. | Relative energy efficiency indicators calculated for high-moisture waste-based fuel blends using multiple-criteria decision-making | |
| Gaidukova et al. | Co-combustion of methane hydrate and conventional fuels | |
| Nyashina et al. | Emissions from the combustion of high-potential slurry fuels | |
| Krumdieck et al. | Evaluating the feasibility of biomass pyrolysis oil for spray combustion applications | |
| US10718511B2 (en) | System for combustion of fuel to provide high efficiency, low pollution energy | |
| Zadmajid | The development of a new experimental facility for pyrolysis liquid biofuel (bio-oil) combustion | |
| Gómez et al. | Experimental investigation on combustion and emission characteristics for heavy fuel and used motor oils blends in a free-flames burner | |
| Salama et al. | The Combustion of a Diesel Oil-Based/Coal/Water Slurry in a Horizontal Cylindrical Furnace: An Experimental Investigation | |
| Kowalewski | Emissions and properties of Bio-oil and Natural Gas Co-combustion in a Pilot Stabilised Swirl Burner | |
| EA004546B1 (ru) | Композиция и способ улучшения сгорания топлива, способ и устройство для получения такой композиции | |
| Kaldas et al. | Treatment of ship sludge oil using a plasma arc waste destruction system (PAWDS) | |
| Wang et al. | Reuse of recovered waste tail-gas in a full-scale furnace | |
| Zarghami-Tehran | Experimental investigation of the effects of fuel aging on combustion performance and emissions of biomass fast pyrolysis liquid-ethanol blends in a swirl burner | |
| Zroichikov et al. | Analysis and experience with application of water-fuel oil emulsion at TGMP-314 and TGM-96 power-generating boilers | |
| Raheemah | Study operation of steam generation system using different fuels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Corrections in published eurasian patents | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM MD TJ |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): KG TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ BY KZ RU |