Мазут, как топливо - достаточно старое. Его начали активно использовать после Второй мировой войны, когда были разработаны эффективные средства его механической подачи. Основным преимуществом мазута, в сравнении с углём, как раз и была возможность обеспечения механизированной подачи насосами, в отличие от ручной подачи угля, что позволило существенно сократить штат рабочих котельных.
В настоящее время большинство стационарных котельных использует газ, или электричество (при его доступности). Однако в ряде не очень отдалённых регионов нашей большой страны (в Мурманской, Иркутской областях,, Забайкалье, да и в некоторых районах Московской обл.!) мазут все ещё активно применяется в качестве котельного топлива для генерации тепла и электроэнергии.
Как мы говорили в предыдущих публикациях https://dzen.ru/a/aF6HCLPI0xAK0cJI, https://dzen.ru/a/aGzOeM5T3QNZJNyk, основная проблема качества мазута связана с его низкой стабильностью, то есть склонностью к смешиванию с водой (эмульгированию) и выпадению осадков при хранении. В связи с тем, что большинство мазутных котельных оборудованы паровыми подогревателями мазута, которые представляют собой трубные змеевики, расположенные вблизи днищ резервуаров, которые очень быстро теряют герметичность из-за коррозии, топочный мазут в резервуарах котельной почти всегда содержит большее количество воды, чем допустимо по ГОСТ (обычно 3-6 % масс.).
Это ведёт к затуханию пламени, взрывам перегретой воды в топке котла, ускоренной сернокислотной коррозии поверхностей нагрева топки котла, экономайзера и котла-утилизатора, а также снижению теплоотдачи при применении мазута.
Изложенные недостатки применения мазута в стационарных котельных дополняются необходимостью содержания относительно-большого штата обслуживающего персонала (5-7 человек, в сравнении с газовой котельной 3-4 оператора), для обеспечения работы мазутного хозяйства, насосного оборудования, а также для устранения часто возникающих проблем с оборудованием.
Наиболее перспективным вариантом решения указанных проблем, в отсутствии доступного газа или электроэнергии, является применение различный схем приготовления водомазутной микроэмульсии (перемешивания воды с мазутом для получения однородной смеси, где капли воды размерами от 5 до 30 микрон равномерно распределены в объеме топлива) за счёт кавитационного диспергирования (перемешивания) воды в мазуте.
Технологии эмульгирования остаточного топлива и его применения для котельных начали активно внедряться с начала 1990-х годов. С этого времени было выполнено много исследований, в том числе с результатами опытной эксплуатации оборудования для получения микроэмульсий и их сжигания. Однако большая часть из этих публикаций имеет слабое научно-методическое обеспечение, то есть на фоне положительных результатов опытной эксплуатации такого оборудования приводятся наукообразные догадки на тему "почему у нас всё так здорово получилось".
В связи с этим, приведу заслуживающие наибольшего доверия источники по проблеме применения эмульсионного топлива в котлах:
Применение присадок в топливах: Справочник. -
3-е изд., доп. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2010. - С. 314-326. (Раздел 18. Добавление воды).
Исследование и опыт применения водомазутных эмульсий на энергетических котлах ТГМП-314 и ТГМ-96 / Теплоэнергетика. № 6. 2006. С. 31-35.
Исследование химических превращений органических соединений при кавитационном воздействии / Химическая физика. 2010. Т. 29. № 3. С. 43-51.
Основные выводы из указанных работ.
1. Применение микроэмульсионного топлива на основе мазута и воды позволяет: экономить до 10 % топлива в сравнении с сухим топочным мазутом за счёт повышения полноты сгорания; исключить затраты на утилизацию загрязненной оборотной воды; исключить применение (либо затраты на восстановление качества) некондиционного (неравномерно обводненного) топочного мазута; кратно сократить выбросы твердых частиц сажи, бензопирена, оксидов углерода и азота.
2. Для бесперебойной работы котельной (ТЭЦ) на эмульсионном топливе необходим регулярный лабораторный контроль качества эмульсии для обеспечения микронных (5-15 мкм - не менее 50 %, остальное - не более 30 мкм) размеров капель воды и поддержания однородности их распределения.
3. Рассматривать кавитационную обработку мазута - как способ облегчения его фракционного состава за счет разрыва связей в химических соединения углеводородов некорректно, поскольку данные изменения могут затрагивать не более 1,1 % массы вещества в топливе.
Таким образом, широкое применение водомазутных эмульсий может существенно снизить издержки, при эксплуатации мазутных котельных. В связи с этим РАО ЕЭС России был разработан РД 34.44.2015-96 "Методы определения качества водомазутных эмульсий, используемых в виде жидкого котельного топлива", который, к сожалению, не получил своего развития в виде ГОСТ.
В настоящее время, неосвещёнными в литературе и нормативной документации остаются вопросы надежности котлов, насосов, форсунок, при их эксплуатации на эмульсионном топливе, а также отсутствие единых требований к такому топливу и оснащению котельных для его эксплуатации, в связи с чем применение эмульсионного топлива остаётся уделом небольших компаний и энтузиастов.
Благодарю за внимание! Если статья понравилась, подписывайтесь на канал.