На главную

Статьи, публикации, архив номеров  

«     2018     2017  |   2016  |   2015  |   2014  |   2013  |   2012  |   2011  |   2010  |   2009  |   2008  |
«     Январь  |   Февраль  |   Март  |   Апрель  |   Май  |   Июнь  |   Июль  |   Август  |   Сентябрь  |   Октябрь  |   Ноябрь  |   Декабрь     »

Проблемы и решения

01.11.2008 Тепловые потери мазутных резервуаров и возможный путь их снижения

 

Тепловые потери мазутных резервуаров и возможный путь их снижения

 

Тепловые потери мазутных резервуаров (МР) обусловлены отдачей тепла в окружающую среду конвекцией и радиацией.

Аналитическое определение потерь содержит большие погрешности. Измерение локальных потерь тепла тепломерами и последующее интегрирование показаний – процессы очень трудоемкие, поскольку МР имеют высоту до 10 м и диаметр – до 40 м и более. Нами были использованы приемы, вытекающие из особенностей так называемых регулярных тепловых режимов.

 

Подобие температурных полей, необходимое для регулярного режима, обеспечивается в этом случае интенсивной рециркуляцией мазута в процессе его охлаждения. Исходно мазут, заполняющий МР, нагревался до рабочих температур. После этого подвод тепла прекращался и происходило естественное охлаждение, в процессе которого выполнялись необходимые измерения.

Для обработки результатов эксперимента использовались следующие формулы. Энтальпия всего находящегося в МР мазута определяется по выражению:

 

Q = cGtм, ккал.

(1)

 

Тепловые потери в результате охлаждения мазута подсчитываются как первая производная энтальпии:

.

(2)

С другой стороны, тепловые потери охлаждения МР ниже уровня мазута можно определить по законам теплопередачи:

 

Q’ = КπDh(tм – tе), ккал/ч.

(3)

 

Приравняв уравнения (2) и (3), можно получить значение коэффициента теплопередачи от мазута к окружающему воздуху для поверхностей, размещенных ниже уровня мазута, который выражается формулой:

 

(4)

 

Знание коэффициента теплопередачи позволяет определять тепловые потери МР при любых соотношениях температур и степени заполнения по формулам (1–3).

В тексте используются следующие символы и их численные значения:

с – теплоемкость мазута, с = 0,45 ккал/кг•°С;

 – фактическое содержание мазута в МР, кг;

ρ – плотность мазута, ρ = 980 кг/м3;

tм и tв – температура мазута в баке и температура окружающего воздуха;

К – коэффициент теплопередачи, ккал/ч•м2•°С;

D – диаметр стальной МР, м;

h – высота заполнения мазутом МР, м;

τ – время охлаждения МР, ч.

Исследования проводились на стальном МР. Была собрана схема, состоящая из МР и работающего на рециркуляцию насоса первого подъема мощностью 125 кВт с подачей мазута около 180 т/ч. Исходно температура мазута в МР была доведена до 90 °C, после чего обогрев полностью прекратился. В мазут поступала только энергия, затрачиваемая на электропривод насоса, которая согласно измерениям составляла 80 кВт или 0,068 Гкал/ч, т. е. была на порядок ниже теплопотерь МР.

 

 

На рис. 1 представлены имевшие место при охлаждении МР температуры мазута, температурных напоров «мазут – окружающий воздух» и охлаждения мазута с течением времени.

Потери тепла в любой момент остывания МР получены дифференцированием:

 

(5)

 

где время n выражается в сутках.

Как видно из предыдущего, тепловые потери МР тем меньше, чем меньше его заполнение. Однако возникает ограничение срока работы котлов после их перевода с газа на мазут. Это противоречие может быть разрешено незначительными изменениями конструкции и технологии.

В настоящее время эксплуатация мазутных хозяйств осуществляется в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей» (раздел «Прием, хранение и подготовка к сжиганию жидкого топлива»), а также с «Типовой инструкцией по эксплуатации мазутных хозяйств тепловых электростанций» РД 34.23.501-91. Принципиальная схема типового мазутного хозяйства состоит из расходного бака, подогревателя мазута, мазутного насоса и связывающих их трубопроводов. Согласно упомянутому выше РД, температура мазута в расходном баке, при которой обеспечивается оперативная подготовка топлива к сжиганию, должна составлять 70–80 °C. Заданная температура обеспечивается рециркуляцией мазута, отобранного после насоса.

Температура хранения мазута может быть снижена до 30 °C, что не повлияет на надежность работы перекачивающих насосов. Однако мазут с такой температурой нельзя подавать для сжигания.

Основной составляющей потерь тепла мазутного хозяйства являются потери в окружающую среду, которые пропорциональны температуре мазута в МР и размерам его наружной поверхности. Емкость типовых МР находится в пределах от 1 000 до 10 000 м3 и должна обеспечивать несколько суток работы котельной после ее перевода с газа на мазут.

Специфика топливного баланса подавляющего большинства газовых котельных Беларуси состоит в том, что их основным топливом является газ. Мазутные хозяйства большую часть года поддерживаются в горячем резерве, будучи востребованы в течение 2–3 % года и реже. На многих районных котельных мазут не сжигается уже много лет. Отсюда и заинтересованность в снижении потерь тепла МР.

Главными отличиями предлагаемого решения являются создание вынесенной или встроенной в основной МР расходной емкости мазута, существенно меньшей по объему, чем МР, и соединенной с ним по схеме сообщающихся сосудов, а с подогревателем мазута – через насос для подачи мазута и трубопровод для его рециркуляции (рис. 2).

 

 

Питание расходной емкости самотеком от основных мазутных баков хранения защищает ее от переполнения по принципу сообщающихся сосудов. Во избежание перелива мазута из малой емкости ее верхняя точка не имеет своего дыхательного клапана и сообщается с верхней частью мазутного бака. При этом в вынесенном расходном баке поддерживается температура 70–80 °C, а в основном МР – 30 °C. Учитывая соотношение поверхностей, потери тепла сокращаются в несколько раз.

Отметим еще один важный момент. Регулирующей арматуры на трубопроводах между основным МР и малой (вынесенной или встроенной) расходной емкостью, а также систем, управляющих пополнением убыли мазута в контуре малой расходной емкости, не требуется.

 

 

На рис. 3 представлена схема устройства со встроенной в основной бак расходной емкостью.

Подавляющую часть года, когда сжигается только газ, мазут после подогревателя направляется в малую расходную емкость с температурой 70–80 °C и в небольшом количестве направляется в основной МР, где поддерживается температура 30 °C.

При переходе котельной на сжигание мазута его рециркуляцию в расходную емкость увеличивают до величины, обеспечивающей подогрев поступающего из основного бака мазута с температурой 30 °C до 70–80 °C. Соответственно увеличивается подача пара в подогреватель или число этих подогревателей.

 

Алексей ВНУКОВ, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник РУП «БелНИПИэнергопром»,
Фаина РОЗАНОВА, кандидат технических наук, старший научный сотрудник РУП «БелНИПИэнергопром»,
Виктор ТЕРЕШКО, заместитель начальника топливно-транспортного цеха Лукомльской ГРЭС

 

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком