Ультразвуковые установки приготовления водо-топливных эмульсий
Постоянное увеличение стоимости топлив и ужесточение требований к экологической безопасности топлив вызвали повышенный интерес к водотопливным эмульсиям (ВТЭ)- жидкого полусинтетического топлива, образованного путем тепломассоэнергообменной "сшивки" воды с жидкими углеводородными энергоносителями.
Эти работы начались в 20-х годах прошлого века и продолжаются до настоящего времени во многих странах мира. Накоплен огромный опыт использования ВТЭ в двигателях внутреннего сгорания различного назначения и котельных установках.
Использование водотопливных эмульсий позволяет повысить коэффициент сжигания топлива, повысить на 3-5% КПД топливных установок и уменьшить вредные выбросы продуктов сгорания. Еще одним важным фактором, характеризующим эффективность использования водотопливных эмульсий, является повышение эффективности и долговечности топочного оборудования. Перерасход топлива из-за загрязнения поверхностей нагрева в котлах сажистыми и коксовыми частицами составляет 30-35%.
Высокое качество ВТЭ с дисперсностью водяной составляющей до 1 микрона обеспечивается применением газоструйных процессов, обеспечивающих плотность энергии ультразвука до сотен Вт/см2.
Функциональная схема двухкаскадной автоматизированной установки приготовления высокачественной ВТЭ приведена на рис.
На смеситель подаётся мазут (нефть, печное топливо) и через дозирующий насос НД - вода. Шестеренчатые насосы НШ1 и НШ2, управляемые частотными преобразователями обеспечивают регулируемый напор подаваемой водомазутной смеси через ультразвуковые гидродинамические реакторы УЗГР1 и УЗГР2.
Программное обеспечение промышленного компьютера ПК обеспечивает оптимальный технологический режим приготовления ВТЭ за счёт контроля резонансных частот УЗГР по сигналам датчиков ST и давления по датчику PT.
При этом компьютер контролирует расход ВТЭ с помощью расходомера FT и заданный процент водосодержания с помощью проточного влагомера MT.
Система автоматизации установки приготовления ВТЭ может включаться в общую АСУ ТП на предприятии.
Таким образом, технология подготовки и сжигания мазута (нефти, печного топлива) в виде водотопливных эмульсий, обеспечивает комплексный подход к улучшению экологических и экономических показателей объектов тепло- и электроэнергетики в том числе:
- обеспечивает экономию углеводородных топлив в объёме до 20%;
- позволяет снизить в 5-10 раз выбросы в атмосферу загрязняющих веществ (CO, NOx, SOx);
- увеличивает КПД котельных установок до 5%;
- позволяет производить сжигание обводнённого мазута без предварительного обезвоживания;
- повышает надёжность и ресурс технологического оборудования (мазутных насосов, подогревателей, форсунок, котлов)
- обеспечивает возможность утилизации жидких нефтешламов и превращения их в топливо (отходы НПЗ, нефтяных терминалов промышленных предприятий);
- позволяет утилизировать сложные химические и токсические отходы в виде водных растворов и обеззараживать воду, загрязнённую биогенными материалами безреагентным способом.