содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

2.5. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВА К СЖИГАНИЮ

Подготовка к сжиганию мало- и средневязких топлив включает очистку от механических примесей и воды, а вязких топлив и смесей (в том числе водотопливных) — кроме очистки, подогрев и перемешивание [ 3].

Используются следующие методы очистки топлив от механических загрязнений и воды: отстой, сепарация, фильтрация.

Отстой является предварительной очисткой топлива от воды и крупных механических примесей. Этот метод особенно эффективен для маловязких топлив. Для улучшения очистки вязких топлив применяется подогрев топлива в отстойной цистерне до температуры 50 ... 70 °С.

Сепарация основана на принципе разделения неоднородных сред в центробежном поле. Сепаратор может работать в двух режимах: клари-фикации — разделения суспензий для удаления механических частиц и пурификации — разделения эмульсий для удаления воды. Соответствующие схемы очистки сепаратором приведены на рис. 2.1.

В процессе сепарации отделенные от топлива частицы скапливаются внутри барабана в грязевой камере и периодически удаляются вручную или автоматически (в саморазгружающих сепараторах). Автоматическая очистка сепаратора производится путем подачи воды в барабан, которая вытесняет накопившийся шлам в специальную шламовую цистерну. На время автоматической очистки подача топлива в сепаратор прекращается.

Эффективность очистки зависит от правильной поверхности раздела между двумя слоями жидкости. Расположение поверхности раздела регулируется путем установки гравитационной тарелки (разных диаметров) на выходе более тяжелой жидкости. Разделительная поверхность должна располагаться как можно ближе к периферии барабана, но не достигать наружной кромки верхней тарелки, в противном случае топливо будет выходить через отверстие для отвода воды. Для предотвращения этого барабан заполняется водой до края разделительной поверхности, образуется так называемый жидкостный затвор. Вода при работе сепаратора отжимается, образуя жидкостное кольцо, которое служит затвором для топлива.

При работе сепаратора необходимо учитывать следующее: снижение плотности, вязкости или размера потока, а также повышение температуры приводит к смещению поверхности раздела в сторону гравитационных тарелок и, как следствие, к плохой очистке; повышение плотности, вязкости или размера потока, а также понижение температуры вызывает смещение поверхности раздела в сторону периферии барабана и, как следствие, разрушение водяного затвора.

Таким образом, для обеспечения эффективной очистки топлива необходимо:

1) правильно выбрать гравитационную тарелку с учетом преобладающей плотности, вязкости или размера потока. Гравитационная тарелка максимального диаметра, не приводящая к разрушению водяного затвора, обеспечит наиболее эффективную очистку;

2) обеспечить постоянный размер потока. В современных системах подготовки высоковязких топлив рекомендуется вместо встроенных в сепаратор насосов применять отдельные насосы, рассчитанные на конкретный вид топлива и обеспечивающие постоянную подачу; их устанавливают как можно ближе к отстойной цистерне для исключения потерь при всасывании;

3) поддерживать постоянную температуру подогрева (не более 99 °С) при максимальном отклонении ее от заданного значения ± 2 °С. Для этого в систему подготовки высоковязких топлив включается специальный контур: датчик температуры, измерительное устройство и парорегулирующий клапан.

Предлагаемая фирмой „Альфа—Лаваль” схема обработки тяжелых топлив приведена на рис. 2.2. Фирма рекомендует выбирать оптимальную производительность сепараторов в зависимости от вязкости обрабатываемого топлива в соответствии с данными табл. 2.11.

Рекомендации при сепарировании средневязких топлив (моторного ДТ, газотурбинного и мазута флотского Ф5) следующие:

1) очистку целесообразно производить в режиме пурификации, поскольку при оптимальном размере гравитационной тарелки полностью удаляется вода и основная масса механических примесей (крупные полностью) . Диаметр тарелки должен выбираться с учетом плотности сепарируемого топлива согласно требованиям и инструкции по обслуживанию сепаратора. Рекомендуется промывать топливо водой, температура которой на 3 ... 5 °С превышает температуру подогрева топлива, а количество составляет 3 ... 4% сепарируемого топлива;

2) определять производительность сепаратора в зависимости от загрязненности топлива: чем выше загрязненность, тем ниже будет производительность. Оптимальная производительность сепаратора обычно находится в пределах 40 ... 60 % паспортной;

3) выбирать температуру подогрева также в зависимости от исходной загрязненности топлива: чем больше загрязненность, тем выше должна быть температура подогрева. Однако при повышении температуры увеличивается вероятность выпадения асфальтосмолистых веществ, поэтому температура подогрева должна достигать 30 ... 40 °С, чтобы вязкость подаваемого на очистку топлива была около 40 мм2/с.

Эффективность работы центробежных сепараторов зависит от многих факторов. При работе сепаратора в режиме пурификации признаком правильно выбранных параметров является полное удаление воды и 60 ... 70 % механических примесей. Для этого рекомендуется отбирать пробы топлива до и после сепаратора с последующим их анализом в лаборатории для выбора оптимальных параметров на наиболее характерных режимах работы сепаратора.

При сепарировании маловязких топлив после их предварительного отстоя очистка производится без подогрева на номинальной пропускной способности в режиме пурификации или кларификации, часто используются оба режима путем последовательного сепарирования.

Рис. 2.2. Принципиальная схема подготовки тяжелых топлив.

 

1 — распределительная коробка для приема топлив из танков запаса; 2 — насос перекачки топлива из танков запаса; 3 — подача топлива в отстойный танк (выполняется в его верхней части для исключения приема охлажденного топлива подкачивающим насосом сепараторов) ; 4 — датчик регулятора уровня топлива в танке; 5 — датчик терморегулятора (обеспечивает температуру топлива в танке в пределах 50-70 ° С) ; б — отстойный танк с наклонным днищем для накопления воды и загрязнений) ; 7 - пробник уровня воды в танке; 8 — двойной фильтр грубой очистки; 9 — подающий насос объемного типа с постоянной производительностью (рекомендуется установка двух насосов, резервный включается при параллельной работе второго сепаратора) ; 10 — система автоматического управления температурой подогрева сепарируемого топлива (включает ПИ-регулятор и управляемый паровой клапан с допускаемым отклонением температуры подогрева ± 2 ° С) ; 11 — подогреватель топлива; 12 — самоочищающийся сепаратор; 13 — расходный танк с наклонным днищем; 14 - перелив из расходного танка в отстойный в режиме непрерывной очистки топлива; 15 — пробник уровня воды для своевременного спуска отстоя

Характеристики наиболее распространенных самоочищающихся сепараторов приведены в табл. 2.12.

Фильтрация топлива применяется практически на всех судах. Фильтры могут быть грубой или тонкой очистки в зависимости от размеров задерживаемых частиц, а также поверхностного, щелевого или объемного типа. В качестве фильтрующего материала используются металлическая сетка, специальная бумага, войлок, фетр, металлокерамика или комбинация этих материалов. Более тонкую очистку обеспечивают электростатические, металлокерамические, бумажные фильтры. Характеристики наиболее распространенных фильтров для очистки топлива судовых дизелей приведены в табл. 2.13.

В последнее время в связи с ростом мощности энергетических установок и потребления вязких топлив, а также необходимостью снижения трудозатрат на топливоподготовку, широкое распространение получили самоочищающиеся фильтрующие установки. Очистка фильтрующих элементов в них происходит автоматически обратным потоком очищаемого топлива либо воздухом.

Эффективная очистка топлива от механических примесей и воды методами сепарации и фильтрации позволяет значительно снизить износы ЦПГ и повысить работоспособность топливной аппаратуры.

При обработке топлива указанными методами наряду с механическими примесями удаляется до 3 ... 6 % высокомолекулярной горючей части, что снижает экономичность работы энергетической установки. Кроме того, в условиях длительных рейсов с учетом требований по предотвращению загрязнения морской среды нефтью необходимо утилизировать эти остатки.

Метод гомогенизации, используемый для обработки топлива на судах, является наиболее прогрессивным. Сущность метода заключается в том, что топливо подвергается воздействию, при котором асфальтоемо-листые образования и глобулы воды дробятся на мельчайшие частицы. Структура топлива становится мелкодисперсной и более однородной. Поэтому сжигание асфальтосмолистых веществ и водотопливных эмульсий не влияет на работу топливной аппаратуры и рабочий процесс двигателей.

Гомогенизация топлива возможна при воздействии на него специально генерируемых высокочастотных колебаний. Такие колебания создаются в гидродинамических, ультразвуковых, вибромеханических и других аналогичных устройствах. Эксплуатационные испытания гомогенизаторов в судовых системах топливоподготовки подтвердили, что при этом методе сокращаются расходы топлива, исключаются проблемы утилизации шлама, упрощается система топливоподготовки и уменьшаются затраты на ее обслуживание. Вместе с тем возрастают износы ЦПГ, что требует дальнейших исследований метода гомогенизации топлива и возможности его применения в системах топливоподготовки. Хорошие результаты дает комбинированная обработка топлив — методами сепарации, фильтрации и гомогенизации.