Инструкция по применению R&T®MAZUT на мазутных котельных

Инструкция по применению R&T®MAZUT на мазутных котельных
Настоящая инструкция разработана для применения топливного синергетика R&T®MAZUT
(техническое наименование СТМ-10, ТУ 2439-001-89630018-2010) в составе котельных топлив для
котлоагрегатов и печей с целью снижения удельного расхода, улучшения эксплуатационных
характеристик топлив, снижение эмиссии вредных выбросов, очистки топливной системы.
1. Группа
По способу применения R&T®MAZUT относится к группе добавок к мазуту и печному топливу.
2. Состав и принцип действия
R&T®MAZUT представляет собой маловязкую жидкость желтого цвета, легко растворимую в
углеводородах. Действующим веществом является органическое соединение класса сложных
эфиров, содержащее в своем составе группы -СН2-, обогащенные орто-спинпротонными
изомерами. Вспомогательными компонентами являются маркер, стабилизатор и растворитель.
Препарат не содержат металлов, не радиоактивен, безвреден для здоровья людей и животных.
Таблица 1. Элементный состав R&T®MAZUT (в % по массе):
Химический элемент
Углерод
Водород
Кислород
Азот
Металлы
Галогены
Другие элементы
Процентное содержание по массе
76
12
12
Отсутствует
Отсутствуют
Отсутствуют
Следы
Принцип действия R&T®DIESEL основан на явлении принудительной самоорганизации
(синергетики) теплового движения молекул под действием сверхнизких концентраций протонных
спин-изомеров, в результате которой в топливе и газообразных продуктах сгорания возникают
устойчивые динамические структуры волновой природы. Следствием этого являются увеличение
полноты сгорания, снижение тепловых потерь с отработавшими газами и, соответственно,
увеличение коэффициента полезного действия агрегата, а также очистка топливной системы и
камер сгорания от отложений и нагаров
3. Эффекты



Снижение удельного расхода топлива от 10 до 20%.
Появление противотурбулентных свойств мазута, в результате чего повышается текучесть
мазута на форсунках от 20 до 50%, что позволяет уменьшать диаметр форсунок той же
температуре мазута без увеличения давления распыла либо снижать температуру мазута
на 20...400С без ухудшения качества распыла на стандартных форсунках.
Рост температуры ядра при одновременном уменьшении длины факела на 100...2000С, за
счет чего повышается интенсивность теплообмена без ущерба поверхностям теплообмена.





Очистка поверхностей теплообмена от сажистых и зольных отложений.
Подавление низкотемпературной и высокотемпературной коррозии.
Уменьшение эмиссии оксидов азота на 20...30%.
Очистка топливной аппаратуры, трубопроводов и стенок резервуаров от асфальтосмолистых отложений.
Гомогенизация мазута с обводненностью до 10%.
4. Способ применения и дозировка
Введение R&T®MAZUT в топливо осуществляется добавлением нормативного объема препарата в
топливную емкость через верхний люк резервуара. Добавление может осуществляться как в
заполненную емкость, так и непосредственно перед заправкой топливом. Даже если не будет
дополнительной заправки свежим мазутом, перемешивание произойдет достаточно быстро (не
более 40 минут) и за счет конвективных потоков от нагревателей, и за счет свойств самого
синергетика. Общая схема работы мазутных котельных предусматривает наличие
мазутохранилища, расходной емкости, котлов и вспомогательного оборудования. Часто
мазутохранилище представляет собой две (или более) одинаковые емкости, одна из которых
служит расходной емкостью, из которой мазут подается непосредственно в котел, а в другой
(остальных) хранится запас. При снижении уровня топлива в расходной емкости к котлу
подключается вторая емкость хранилища, которая становится расходной, а первая заполняется
мазутом. Далее цикл повторяется. В некоторых случаях емкость всего одна, и она совмещает в
себе функции хранилища и расходной емкости.
В любом случае схема применения R&T®MAZUT строится так, чтобы в котел подавался
обработанный мазут с концентрацией в нем синергетика 10 см3 на 1 т сухого мазута. Для этого
перед добавлением синергетика определяется суммарное количество мазута (в тоннах за
вычетом воды по результатам анализа) в емкости, из которой непосредственно мазут подается в
котел на сжигание. Это количество должно включать и «мертвый» остаток.
Таблица 2. Дозировка R&T®MAZUT.
Синергетик
1,0
мл (см3)
10,0
мл (см3)
50,0
мл (см3)
100,0
мл (см3)
200,0
мл (см3)
500,0
мл (см3)
1 000,0
мл (см3)
Топливо (мазут)
100
кг
1,0
т
5,0
т
10,0
т
20,0
т
50,0
т
100,0
т
Примечание
Если определить точный объем топлива в системе перед первым добавлением синергетика не
представляется возможным (например, из-за отсутствия данных в паспортных
характеристиках топливных насосов, данных по мертвому остатку или невозможности
измерения длины трубопроводов), нормативный объем R&T®MAZUT при первом добавлении
должен определяться, исходя из приблизительного объема топлива в системе. В этом случае,
а также в случае ошибочного определения топливного объема по иным причинам,
декларируемые эффекты от применения R&T®MAZUT будут проявляться в полной мере лишь
при последующих заправках топливом.
Во время первого добавления препарата должен быть учтен весь объем топлива в топливной
системе, включая невыбираемый (мертвый) остаток, а также объем трубопроводов, насосов и
фильтров;
Во время всех последующих заправок R&T®MAZUT должен вноситься в топливную емкость в
количестве соответствующем только объему заправляемого топлива.
Погрешность дозирования не должна превышать плюс-минус 15% от нормативного (расчетного)
количества.
Во избежание дополнительных ошибок для дозирования
использовать мерные емкости не ниже 2 класса точности.
R&T®MAZUT
рекомендуется
5. Варианты добавления синергетика
Сама процедура всегда сводится к простой заливке расчетного количества синергетика в емкость с
мазутом. Вариации зависят только от того, как работает котельная в отношении этих емкостей.
Возможны следующие варианты:
5.1. Две мазутные ёмкости. Если работают две расходные емкости (пока одна питает
котел, вторую заполняют из хранилища или «с колес» мазутовозами, потом переключают, вторая
начинает питать котел, а первую заполняют), то это самый оптимальный вариант. Надо выбрать
время, когда одну из емкостей собираются заполнять, сначала добавить в неё синергетик, а потом
заливать мазут. В таком варианте все прекрасно перемешается, и эффект будет наблюдаться
сразу, с момента подключения этой емкости к котлу. Надо помнить, что мазут в емкостях дает
отложения, воду, грязь, и первая заправка синергетиком приведет к отмывке этого осадка,
поэтому в первые часы могут наблюдаться нестабильность факела, черный дым из трубы,
неравномерность работы насосов. В крайнем случае, могут забиться фильтры перед насосами.
После, когда первая емкость с обработанным мазутом начнет работать, будет обрабатываться
вторая (опять же перед наливом в неё мазута). Там тоже будет отмывание и растворение
отложений. Поэтому надо быть готовым к тому, что на первой емкости котел прочистится за два
часа и пойдут улучшения, а после переключения на вторую емкость снова начнется
нестабильность на какое-то время. После двух таких периодов все войдет в стационарный режим,
и уже после этого можно при необходимости снижать температуру мазута на 20…300С (отключать
дополнительный подогрев) и менять сопла на сопла меньшего диаметра. После регулировки,
когда режим работы котла (печи) войдет в соответствие с режимной картой, можно начинать
измерения расхода мазута и выработки пара или тепла.
Количество синергетика на емкость определяется так: при первом использовании считают
мертвый остаток плюс количество мазута, которое будет залито при заправке. В последующем
синергетик добавляется только на добавляемое количество мазута. Во второй емкости (а также
третьей, если их три) процедура аналогична.
5.2. Одна мазутная ёмкость. Если котельная питается из одной емкости, которая
выполняет функции и мазутохранилища, и расходной емкости, считается количество синергетика
на весь объем, включая «мертвый» остаток, на момент обработки, и при возможности добавить
синергетик непосредственно перед сливом в эту емкость нового мазута из мазутовоза, то
количество считается, исходя из того объема, который будет в емкости после долива (опять же, с
учетом «мертвого» остатка). В дальнейшем, добавлять синергетик надо непосредственно перед
пополнением емкости, но уже из расчета на вновь добавляемое количество мазута.
6. Меры предосторожности.
Обращение с R&T®MAZUT требует точно таких же мер предосторожности, как и обращение с
углеводородным топливом. Подробные инструкции безопасности содержатся в соответствующих
разделах Технических Условий на R&T®MAZUT.
7. Сопутствующие эффекты
Важный момент - перед испытаниями нужно проследить, чтобы оператор проверил все настройки
и добился максимальной эффективности горения. Затем надо проводить измерения на
стандартном мазуте. После активации, когда изменится и горение, и вязкость с распылением,
надо добиться, чтобы оператор снова добился оптимального режима (за счет регулировки
первичного и вторичного воздуха, давления пара, если распыл с паром). Это надо делать после
стабилизации горения, когда грязь уйдет, то есть примерно через 4 часа после добавления
синергетика.
Нужно заранее предусмотреть возможность снижения температуры мазута после обработки.
Обычно в мазутохранилище и расходных емкостях температуру мазута поддерживают (за счет
паровых рубашек или змеевиков внизу емкостей) на уровне 80 С, а перед форсунками котла
мазут дополнительно нагревают до 110-120 С. Самый простой и наглядный вариант – это после
обработки постепенно уменьшить дополнительный подогрев вплоть до его полного отключения.
Обычный мазут уже при снижении температуры перед форсункой на 10…15С показывает сильное
ухудшение распыления, факел становится нестабильным, из трубы появляется черный дым,
параметры работы ухудшаются. Для обработанного синергетиком мазута ухудшение горения
наступает лишь при снижении температуры на 40 С и более. То есть сжигание мазута с
синергетиком можно проводить без ухудшения распыла и качества горения при температуре
хранения, а это уже около 10 % экономии (примерно 10 % пара идет как раз на дополнительный
подогрев мазута).
Также надо заранее определить тип форсунок. Если распыление мазута производится с помощью
пара, а давление самого мазута перед форсункой не превышает 4-5 атмосфер, то менять что-то в
форсунках нет смысла, варьировать можно только снижением температуры мазута. Но если
применяются форсунки, где распыл производится только за счет высокого давления мазута
(давление перед форсунками составляет более 20 атмосфер, и никакого пара не подводится, то
после обработки синергетиком имеет смысл в дополннение к снижению температуры мазута
уменьшить диаметр сопел форсунок (просто заменить сопла на меньшие, это довольно простая
операция). Диаметр целесообразно уменьшить примерно в 1,5 раза. Это даст дополнительное
улучшение распыла за счет проявления противотурбулентных свойств синергетика.
8. Определение принципа расчёта экономии
После этих предварительных мероприятий надо определить удельный расход мазута на штатном
мазуте. Возможно, эти данные имеются на основании периодических замеров или просто в книгах
учета. Но опять же надо помнить: пригодны только прямые методы – сколько выработано пара
или тепла и сколько при этом сожжено топлива. Расчет по обратному балансу не пригоден из-за
того, что в результате действия синергетика меняется теплоемкость газообразных продуктов
сгорания, тогда как при стандартном расчете по обратному балансу используются табличные
значения.
Для определения прямой экономии топлива общий принцип таков: после обработки
синергетиком количество мазута, расходуемого на выработку определенного количество пара со
стандартными параметрами (давление, температура) или горячей воды со стандартной
температурой (если котел не паровой, а водогрейный), должно уменьшиться на 10 % или более.
При этом надо особо иметь в виду, что расчетные методы (по обратному балансу) не пригодны
для определения экономии, из-за того, что синергетик уменьшает теплоемкость уходящих газов, а
эта возможность стандартной методикой расчета по обратному балансу не предусматривается.
Поэтому перед началом испытаний необходимо четко установить есть ли возможность на данной
котельной посчитать напрямую выработку пара или тепла (или горячей воды) за определенное
время и определить за это же время количество сожженного мазута.
9*. Рекомендации при проведения испытаний
Проводятся на мазутосжигающих предприятиях, где есть различные типы котельных, печей и др.
Испытания на мазутосжигающих предприятиях необходимо проводить последовательно.
Предварительно необходимо провести лабораторный анализ стандартного мазута и мазута,
обработанного синергетиком по показателям: вязкость при 80 С, температура вспышки,
содержание воды.
На выбранном объекте (ТЭЦ, котельной, обжиговом производстве и т.п.) необходимо провести
замеры удельного расхода мазута (на тонну произведенной продукции, пара, Мегаватт*час
электроэнергии и т.д.), а также токсичности уходящих газов при работе на стандартном мазуте.
Кроме того, должен проводиться замер температуры отходящих газов, чтобы определить
динамику загрязнения поверхностей теплообмена. Затем в выбранной емкости с мазутом,
количество которого должно быть рассчитано на непрерывную работу объекта испытаний в
течение 5…7 суток, должна быть проведена обработка путем внесения расчетного количества
синергетика. Принудительного перемешивания мазута при этом не требуется. Время обработки
(то есть с момента внесения синергетика до момента подачи на сжигание) должно составлять 2…4
часа. После подачи обработанного мазута на сжигание при необходимости нужно провести
коррекцию режимов распыления и горения (температура мазута, давление на распыл, диаметр
форсунок, коэффициент избытка воздуха) для дополнительного повышения эффективности.
Практика показывает, что обработанный синергетиком мазут не только лучше горит, но и
обладает повышенной текучестью в условиях распыления, что позволяет снижать температуру
перед форсунками на 20…30 С без ухудшения качества распыления. Это дает дополнительное
снижение затрат на сжигание.
В процессе работы на обработанном мазуте должны проводиться те же измерения, что и на
стандартном топливе. По окончании испытаний должны быть выполнены расчеты экономической
эффективности использования обработанного мазута в сравнении со стандартным мазутом.
* Пример испытаний R&T®MAZUT, проведенных на оборудовании Центральной котельной п.
Золотухино Курской обл. филиала «Курская РГ» ОАО «ТГК-4»., приведен в Приложении 1.
10. Форма выпуска
Металлические бочки на 200 литров с заливными горловинами на 2’ и ¾ ‘, а также, пластиковые
канистры объёмом от 1 до 20 литров.
11. Условия хранения
R&T®MAZUT в таре следует хранить на стеллажах, поддонах или в штабелях в крытых складских
помещениях, под навесом или на спланированной площадке, защищенной от действия прямых
солнечных лучей и атмосферных осадков. Тару с R&T®MAZUT устанавливают пробками вверх.
12. Срок годности
Гарантийный срок хранения составляет 12 месяцев с момента изготовления.
Приложение 1
Результаты испытаний R&T®MAZUT, проведенных на оборудовании Центральной котельной п.
Золотухино Курской обл. филиала «Курская РГ» ОАО «ТГК-4».
Описание энергоустановки и схема проведения испытаний.
Испытания проводились на оборудовании Центральной котельной п. Золотухино Курской обл.
филиала «Курская РГ» ОАО «ТГК-4» (Рисунок 1). В соответствие с Техническим Заданием инжекция
синергетика осуществлялась в топливохранилище путем добавления дозируемого количества
препарата к котельному топливу (мазуту).
Четыре водогрейных котловых агрегата типа КСВ-1,86 введены в эксплуатацию в 1980 году.
Установленная мощность котельной 6,4 Гкал/час.
Рисунок 1. Схема оборудования, точки и параметры измерений.
К СИСТЕМЕ
Q1
Q2
ГАЗОАНАЛИЗ
ПОДАЧА
НАНОАКТИВАТОРА
ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ
V
ХРАНИЛИЩЕ ТОПЛИВА
Р
ПОДАЧА ВОЗДУХА
На момент проведения испытаний установка была оснащена минимально-необходимым
контрольно-измерительным оборудованием и вентилятором вторичного дутья. Для повышения
точности измерений в работе на период испытаний был оставлен один котел, производительность
тепла которого определялась по показаниям теповычислителя СПТ. Перед проведением
испытаний была проведена наладка топочного режима для повышения КПД котлоагрегата.
Дозирование синергетика осуществлялось при помощи мерной посуды. Величина дозирования –
10 см3 препарата активатора на одну тонну сухого мазута. После введения синергетика в емкость с
мазутом было выдержано 2,5 часа для завершения процесса перемешивания, что превышает
минимальное время, рекомендованное производителем (40 минут).
Для определения эффективности синергетика использовался метод прямого баланса:
определение расхода топлива за несколько суток до и после инжекции препарата, его сравнение
через расчет удельных показателей, при условии функционирования энергоустановки в
сравнимых условиях окружающей среды и в сопоставимый промежуток времени.
Исходя из этого, испытания проводились в два этапа. Первый этап предполагал фиксацию всех
технологических параметров энергоблока без инжекции синергетика для наработки «нулевой»
статистики. Режим энергоустановки был зафиксирован по следующим параметрам:
производительность тепла – 1,6 ГКал/ч;
давление мазута перед форсункой – 0,2 кгс/см2;
температура мазута перед форсункой – 85 С;
давление первичного воздуха, мм в. ст. – 340;
давление вторичного воздуха, мм в. ст. – 75;
разряжение в топке, мм в. ст. – 2;
коэффициент избытка воздуха (расчетный) – 1,2.
Во второй стадии испытаний (при использовании обработанного синергетиком топлива)
технологические параметры энергоустановки не изменялись.
Методика обработки результатов.
На каждой серии испытаний фиксировались следующие параметры:




количество тепла, подаваемого в магистраль;
количество тепла, возвращаемого из магистрали;
объем расходования мазута на выработку тепла, составляющего разницу между теплом,
отдаваемым в магистраль и возвращаемым из магистрали;
параметры температуры и газового анализа газов.
Исходя из сравнения полученных данных, сравнивались удельные расходы топлива на единицу
выработанного энергоустановкой тепла. Полученная величина расхода и усредненные
характеристики используются для расчета экономического эффекта.
Методика расчета технико-экономического эффекта.
Расчет экономического эффекта производился на базе производственно-технологических и
экономических параметров Центральной котельной п. Золотухино Курской обл. филиала «Курская
РГ» ОАО «ТГК-4» за 2008 год. Расчет моделировал ситуацию, при которой энергоустановка была
бы переведена на режим использования синергетика на полном объеме потребляемого жидкого
котельного топлива. Расчет проводился на базе реальных данных производственного и
коммерческого учета.
Исходя из расчетов, делается основной вывод о целесообразности применения синергетика на
энергоустановках ОАО «ТГК-4» использующих жидкое котельное топливо.
Оценка основных параметров.
Вырабатываемая мощность
Таблица
отражает данные производственного учета по выработке тепла и объемному
потреблению топлива за период испытаний. Левая часть таблицы содержит данные расхода
штатного топлива, а правая – после инжекции синергетика.
Таблица 3. Выработка тепла в период испытаний (данные с накоплением).
Без синергетика
С синергетиком
W, ГКал
Vт, м3
W, ГКал
Vт, м3
17
3,066
17
2,912
35
6,495
34
5,475
51
9,772
51
8,163
69
13,192
68
10,517
87
16,063
86
12,934
109
20,551
102
15,607
128
23,29
123
18,302
146
26,646
144
20,812
167
30,839
167
24,18
187
34,531
191
27,917
207
37,456
222
31,737
Рисунок 2 отражает графически динамику расхода топлива в зависимости от выработки тепла для
активированного и неактивированного топлива.
Рисунок 2. Сравнительная характеристика расхода топлива от объема выработанного тепла.
40
Накопительный расход мазута, м3
35
30
25
20
15
10
5
0
0
50
100
150
200
250
Накопительная выработка тепла, ГКал
Удельный объемный расход штатного топлива составил, исходя из диаграммы, 0,1838м3/ГКал.
При обработке топлива синергетиком удельный объемный расход топлива составил 0,1462
м3/ГКал.
Исходя из этого, по результатам проведенных испытаний можно сделать вывод о снижении
удельного объемного расхода жидкого котельного топлива на 20,5% при обработке
синергетиком.
В процессе испытаний использовался штатный мазут марки «М-100, малозольный, вид IV, с
температурой застывания 25 С (см. Приложение №1). Плотность топлива составляет 961,97 кг/м3.
Таким образом, удельный расход штатного топлива 176,8 кг/ГКал.
Удельный расход топлива после его обработки синергетиком составил 140,6 кг/ГКал.
Исходя из этого, по результатам проведенных испытаний можно сделать вывод о снижении
удельного расхода жидких котельных топлив на 20,5% по массе при их активации.
Вывод: по результатам промышленных испытаний можно заключить, что при концентрации
синергетика 10 см3/1000кг жидкого котельного топлива достигается снижение удельного
расхода топлива на 20,5%.
Параметры уходящих газов.
Температура
После введения синергетика в топливо зафиксировано снижение температуры уходящих газов с
465 С до 448 С. Исходя из этого, расчетная величина потерь тепла с уходящими газами снизилась
с 22,7% до 21,8% без учета изменения теплоемкости уходящих газов. Снижение температуры
может быть обусловлено увеличением температуры в ядре факела, его укорочением.
Содержание CO
После введения синергетика в топливо зафиксировано снижение содержания монооксида
углерода в уходящих газах с 217 до 131 ppm или на 39,6%. Это, возможно, косвенно подтверждает
заявление производителя о снижении вязкости мазута и связанное с этим улучшение распыления
топлива, и, как следствие, увеличение полноты его сгорания.
Содержание SO2
Изменения содержания оксида серы составили –29,4% (снижение с уровня 1 311 до 913 ppm).
Содержание O2
При проведении испытаний изменений кислорода в уходящих газах не выявлено, и составило
4,6%.
Содержание NOx
Концентрация окислов азота в уходящих газах увеличилась на 32,8% ( с уровня 131 до 182 ppm). С
одной стороны, это указывает на увеличение температуры в ядре факела. С другой стороны, этот
факт говорит об избытке воздуха в процессе горения. По-видимому, при применении синергетика
коэффициент избытка воздуха может быть снижен без влияния на процесс горения. Критерием,
по которому может осуществляться регулировка подачи воздуха может быть либо сохранение
уровня NOx неизменным, либо применение средств автоматики, обеспечивающих минимум (и
возможное снижение) содержания NOx. В качестве датчика для такой системы может быть
применен стандартный λ-зонд, применяемый в автомобилестроении.
При снижении коэффициента избытка воздуха может быть получен дополнительный эффект от
снижения потребления электроэнергии на собственные нужды.
Выводы:
1. Применение синергетика снижает потери тепла с уходящими газами, что подтверждает их
способность снижать вязкость топлива и улучшать процесс его распыления форсункой, повышать
полноту сгорания топлива.
2. В целом применение синергетика жидких котельных топлив приводит к значительному
сокращению содержания вредных выбросов в уходящих газах. Снижение содержания
монооксида углерода почти на 40% делает возможной перспективу малозатратного выхода ОАО
«ТГК-4» на соответствующий рынок.
2. Выявлено увеличение содержания в газах окислов азота в уходящих газах. По-видимому, при
проведении дополнительных инженерно-технологических работ эта проблема может быть
исключена. Результатом таких работ может стать дополнительный эффект по сокращению
потребления энергии на собственные нужды.
Заключение.
1. В ходе испытаний не выявлено возможных причин или факторов, влияющих на
эксплуатационную надежность энергоустановки. Возникновение явлений, нарушающих
технологических режим энергоустановки не выявлено.
2. Установлено положительное влияние синергетика на теплотехнические и экологические
параметры энергоустановки.
3. Эффект в виде снижения удельного расхода топлива составил 20,5%.