Газообразное топливо. Характеристики газообразного топлива, его классификация. Производство и транспорт природного газа.

Широкое внедрение в промышленное производство газообразного топлива как энергоносителя объясняется более низкой стоимостью по сравнению с другими видами топлива (углем, мазутом). Потребители газа при его транспортировке к объекту газоснабжения имеют значительную экономию средств. При использовании газа как технологического топлива практически всегда наблюдается повышение температурного уровня процесса, что приводит к возрастанию производительности установок, улучшению качества выпускаемой продукции. Так перевод мартеновских печей на природный газ (взамен мазута) увеличивает выплавку стали и на 10 % снижает расход топлива. Аналогичная картина наблюдается и на вращающихся печах цементной промышленности. В результате их перевода на газ расход топлива снижается на 3-5 %. Для нагревательных печей заготовительного производства машиностроительных заводов эта процедура приводит к экономии топлива на 5-15 %.

Горючие газы подразделяются на естественные и искусственные. Первые в свою очередь делятся на две группы: природные и попутные, искусственные – на три (по способу их получения): газы сухой перегонки, газификации и сжиженные. Классификация горючих газов представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Классификация горючих газов

По запасам природного газа наша страна занимает одно из первых мест в мире. Основные задачи этого вида топлива сосредоточены в Уренгатском, Заполярном, Медвежьем, Ямбургском и др. месторождениях. В основном природные газы содержат до 98 % метана (CH₄), оксид CO, H₂, этан (C₂H₆), пропан (C₃H₈), бутан (C₄H₁₀), пентан(C₅H₁₂, этилен (C₂H₄), бензол (C₆H₁₆) и др. газы.

Встречаются природные газы трех разновидностей: из чисто газовых месторождений, газоконденсатных месторождений и нефтяных месторождений (попутный нефтяной газ). Газы первогого типа не содержат конденсирующихся компонентов. Их плотность меньше, чем у воздуха, и они относятся к категории «сухих» газов. Основным отличием газа газоконденсатных месторождений служит наличие в нем конденсатной (бензиновой) фракции (высокомолекулярных углеводородов). При добыче такой газ подвергается очистка от бензиновой фракции (отбензиненный газ). Нефтяной газ – побочный продукт, получаемый из нефтяных скважин при добыче нефти. Этот газ растворен в нефти или находится в свободном состоянии над ее поверхностью. Нефтяной газ состоит из углеводородов метанового ряда C_nH_2n+2.

Основными продуктами сухой перегонки твердого топлива являются коксовый и полукоксовый газы, получаемые в результате термохимических высокотемпературных процессов, проходящих без доступа окислителя. Их состав определяется видом исходных топлив и условиями перегонки. Полукоксовый газ получается при нагревании твердого топлива до 500-600ºС. При доведении температуры топлива до 900-1100ºС получают кокс для выплавки доменного чугуна и коксовый газ ( 350 м³ на 1 т исходного сырья).

Газ, получаемый при деструктивной переработке жидкого топлива, по условиям пирогенетического разложения подразделяют на три вида: жидкофазного крекинга, парофазного крекинга и пиролиза. Такие горючие газы в отличие от попутного нефтяного газа содержат большое количество непредельных углеводородов и служит исходным сырьем для промышленных реакций органического синтеза.

При газификации искусственный горючий газ получается в процессе нагрева топлива при частичном его сжигании. В зависимости от состава применяемого дутья различают: воздушный, водяной и парокислородный генераторные газы.

26. Производство и транспорт природного газа

Природный газ добавляется путем сооружения скважин, доходящих до газоносного горизонта. Добыча природного газа составляет порядка 600 млрд. м³ в год.

Наиболее распространенный способ добычи газа – бурение нескольких газовых скважин, из которых газ, находящийся под пластовым давлением в несколько десятков МПа (в зависимости от глубины залежи), по фонтанной трубе выходит на поверхность.

Рисунок 3 – Производство и транспорт природного газа

1 – скважина; 2 – детандер; 3 – фильтры для удаления механических примесей; 4 – фильтры для удаления влаги; 5 - расходомер; 6 – обратный клапан; 7 – сборный; кольцевой коллектор, объединяющий группу скважин;8 – фильтры тонкой очистки (масляные) и осушки; 9 – газодувка с компрессором на магистральном газопроводе; 10 – магистральный газопровод; 11 - газгольдеры;

12 – газораспределительная станция; 13 – регулятор давления; 14 – газопровод с давлением газа в городских сетях; 15 – главные задвижки; 16 – городские сети

Элементы схемы (позиции 1-8) входят в состав промыслового газопровода. Головная компрессорная станция является начальным звеном магистрального га­зопровода. Давление газа на выходе из компрессорной станции 9 составляет 5-6 МПа. Если давление на выходе из промысловой сети выше, то его сжимают до указанного значения установкой на скважине дросселирующего устройства или взамен головного компрессора применяют расширительную газовую турбину, обеспечивающую выработку электрической энергии.

Позиции 9-11 входят в состав магистрального газопровода, обеспечиваю­щего подачу газа к городам. Для снижения давления газа в городских сетях до ве­личины 0,3-1,2 МПа на ответвлении к городскому газопроводу строят ГРС 12, которая является хвостовым сооружением магистрального газопровода. Между головным и последующими компрессорами магистрального газопровода расстояние составляет 150-200 км. В непосредственной близости от ГРС для сглаживания колебаний суточного (сезонного) газопотребления сооружают газгольдерную станцию. Регулирование неравномерности суточного и сезонного потребления газа может также достигаться за счет строительства подземных газохранилищ и станций сжиженного газа. Последние сооружаются в непосредственной близости от потребителя газа.

28, 30. Элементы межцехового газопровода

Газорегулирующие пункты

Основным назначением ГРП промышленного предприятия является снижение давления газа до требуемого значения и поддержание его при изменениях давления в магистральном газопроводе или городских сетях, а также при изменении потребления газа объектом газоснабжения (цехами). На ГРП (рисунок 7) производится также дополнительная очистка горючего от пыли, измерение его расхода и параметров (температуры и давления). ГРП также выполняет дополнительные функции: отсечку газа (срабатывание ПЗК) и его сброс в атмосферу при кратковременном повышении давления газа за РД (срабатывание ПСК). При повышении газа за РД вначале срабатывает ПСК и, если РД не справляется и далее с регулированием, то срабатывает ПЗК, и объект газоснабжения отключается от внешнего газопровода.

Рисунок 7 – Схема ГРП газопровода с 2-мя регулирующими нитками

1 – газопровод со стороны городских сетей; 2,3 – показывающие

манометр и термометр соответственно; 4 – отбор газа к

отопите-льной котельной или ПТЭЦ; 5 – продувочная свеча;

6 – основная задвижка; 7 – щитовой записывающий расходомер;

8 – отключающая задвижка; 9 – фильтр для дополнительного

улавливания пыли; 10 – предохранительный запорный клапан (ПЗК);

11 - РД; 12 – задвижка регулирующая; 13,14 – отключающие

задвижки; 15 – отбор газа для коммунально-бытовых целей;

16 – предохранительно-сбросной клапан (ПСК); 17 – продувочная

линия; 18 и 19 – соответственно щитовые приборы для записи

давления и температуры; 20 – газопровод к городским сетям

ГРП располагают в отдельно стоящем здании в непосредственной близости от ввода газа на территорию промышленного предприятия (цеха, блока цехов) или прямо в цехе. Рассмотрим последовательность установки оборудования ГРП (рисунок 7). Вначале со стороны ввода устанавливается общая задвижка и измерительная диафрагма. Затем газопровод разделяется на несколько самостоятельных линий (в данном случае предусмотрены две линии с РД), число которых определяется по максимальной и минимальной часовой производительности промышленного предприятия (по газу) и типоразмером используемых на ГРП регуляторов давления. В линиях последовательно устанавливают фильтр, ПЗК, РД, задвижку. Сбросной клапан устанавливают на общей линии. За РД устанавливают записывающие приборы для контроля температуры и давления на низкой стороне ГРП. Отбор горючего газа для промплощадки выполняют на входе ГРП. Для коммунально-бытовых целей газ отбирается на низкой стороне ГРП за общей отключающей задвижкой.

Дополнительная очистка природного газа, поступающего из городского газопровода от механических примесей, производится фильтрами.

Наиболее распространены волосяные фильтры с диаметром штуцера 5-300 мм. Для контроля сопротивления фильтра и оценки его загрязнения параллельно ему включается диффузионный манометр. Чистый волосяной фильтр имеет сопротивление 4-6 кПа и подлежит замене или очистки при повышении сопротивления до 10 кПа.

ПЗК устанавливаются на ГРП для отключения объекта газоснабжения от сети на случай изменения давления за РД в ту или иную сторону. Сверхнормативное изменение давления газа перед горелками огнетехнических установок может привести к срыву пламени или его проскоку в горелку.

Также при значительном повышении давления за РД может произойти разрушение газопровода на стороне низкого давления.

Применяемые на ГРП регуляторы делятся на 2 группы: прямого и косвенного действия. На промпредприятиях с большим потреблением газа (металлургические, химические и др.) и на ГРС используются РД косвенного действия. На машиностроительных предприятиях применяют РД прямого действия. Наиболее широко используются РД РДУК-2 (регулятор давления унифицированный системы Казанцева). В зависимости от используемого командного прибора после РД может поддерживаться низкое (командный прибор КН-2-00) или среднее (высокое) давление (командный прибор КВ-2-00).

Для определения фактического расхода газа через РД можно воспользоваться выражением

, (8)

где - паспортный расход газа через регулятор, м³/с;

- фактический перепад давления на РД, , (здесь ), кПа;

- давление за РД, определяемое в результате гидравлического расчета газопровода, кПа;

- паспортное давление за РД, кПа.

Определив фактический расход газа через РД, находят общее число регуляторов, которые следует установить на ГРП:

, (9)

где - потребность объекта в газе для наиболее напряженного времени суток наиболее холодного зимнего месяца, м³/ч;

- максимальный расход газа через РД, обеспечивающий его устойчивую работу.

При выборе типоразмера РД учитывают, что суммарная минимальная часовая нагрузка объекта газоснабжения должна соответствовать минимальной пропускной способности РД, равной .

Предохранительные сбросные клапаны позволяют при резком сокращении расхода газа, когда РД не успевает снизить давление, сбросить часть газа в атмосферу и тем самым исключить возможность повышения давления на стороне потребителя. При этом ПЗК не срабатывает, т. к. имеет более грубую настройку по сравнению с ПСК. При срабатывании ПСК объект газоснабжения не отключается (см. рисунок 7). И лишь в случаях, когда после срабатывания ПСК РД вновь не справляется с регулированием, срабатывает ПЗК и поступление газа к потребителю прекращается.

Случаи отключения объектов газоснабжения от газовой сети в результате срабатывания ПЗК крайне редки. Как правило, на ГРП устанавливают ПСК пружинного типа.

34. Техника безопасности в газовом хозяйстве промпредприятий

Токсичные газы содержатся как в исходной смеси (горючем газе), так и продуктах ее сгорания. К их числу нужно отнести CO, H₂S, CS₂ (сероуглерод), аммиак (NH₃), цианистый водород (HCN) и газы, образующиеся в результате горения сернистых соединений элементарного состава горючего газа.

CO присутствует в искусственных газах и продуктах сгорания природных газов, имеет слабый запах чеснока и плотность, меньшую, чем плотность воздуха. Попадая через органы дыхания в организм, он оказывает сильное физиологическое воздействие, заключающееся в замещении кислорода в молекулах оксигемоглобина крови и соединении с гемоглобином. В результате образуются молекулы карбоксигемоглобина с незначительным содержанием кислорода, и наступает кислородное голодание организма. При отравлении CO первая помощь заключается в эвакуации пострадавшего, вдыхании им O₂ и обеспечении покоя. H₂S – это бесцветный газ с плотностью, большей, чем плотность воздуха и характерным запахом тухлых яиц. В результате отравления H₂S пострадавшего эвакуируют на свежий воздух, обеспечивают ему вдыхание O₂. CS₂ содержится в горючих газах сухой перегонки содержащих твердых топлив. Это бесцветный газ с запахом редьки и с плотностью в несколько раз больше, чем плотность воздуха. На организм человека воздействует наркотически, парализуя деятельность коры головного мозга. Приводит к тяжелым заболеваниям нервной системы. При сильных отравлениях наступает смерть. Первая помощь при отравлении CS₂ заключается в эвакуации пострадавшего на чистый воздух, полном покое, применении искусственного дыхания.

Цианистый водород – продукт, сопутствующий высокотемпературной газификации каменных углей. Образуется при взаимодействии аммиака с раскаленным коксом, имеет запах миндаля. При отравлении наступает потеря сознания и паралич дыхания, первая помощь – эвакуация пострадавшего на свежий воздух, искусственное дыхание.

Предельно допустимые концентрации рассмотренных выше токсичных веществ приведены в справочной литературе.

Горючие газы, будучи смешанными в определенной пропорции с воздухом, образуют взрывоопасные смеси. Такие смеси получаются при смешении с воздухом как однокомпонентных (типа CO, H₂, CH₄), так и многокомпонентных газов (к примеру, технологических атмосфер). Смеси с минимальным и максимальным содержанием горючего газа в воздухе (объемные доли, %), способные взрываться при контакте с огнем, характеризуются нижним и верхним пределами взрываемости соответственно. Пределы взрываемости для нормальных условий см. в табл.

Таблица 3 - Пределы взрываемости для нормальных условий

Для многокомпонентного горючего газа, образующего взрывоопасную смесь с воздухом, пределы взрываемости подсчитываются по формулам:

; , (50)

где , - нижний и верхний пределы взрываемости;

- компонент смеси, %;

- объемная доля i-го горючего компонента, %;

, - нижний и верхний пределы взрываемости i-го горючего компонента, %.

Пределы взрываемости, приведенные в таблице, с повышением температуры и давления, а также при наличии в смеси пыли и водяных паров расширяются. Если в смеси присутствуют нейтральные газы (в частности N₂), то пределы взрываемости сужаются.

Совершенно очевидно, что наибольшая опасность взрыва будет у газов (смесей горючих газов) с большим диапазоном взрываемости (разницей пределов взрываемости). В этом отношении наиболее опасны H₂, CO, H₂S.

Утечка газа в атмосферу цеха может привести к образованию взрывоопасной смеси. Наиболее характерными местами утечек в газопроводах являются места сочленения запорно-предохранительной и регулирующей аппаратур с газопроводами утечки газов, содержащих H₂S, легко обнаружить по запаху. Что касается природных газов, то они, как правило, запаха не имеют и поэтому подвергаются одаризации путем введения веществ с сильным запахом (одарантов) (на промысле и ГРРС). В качестве одаранта чаще всего используют этилмеркантан C₂H₅SH, содержащий 51,5 % летучей серы и получаемый при переработке сернистой нефти. Для одаризации 1000 м³ газа расходуется кг C₂H₅SH. В последнее время обнаружение утечек газа выполняют с помощью газоанализаторов. Обнаружение утечек газа из газопроводов подземной прокладки производится путем бурения скважин над газопроводом через каждые 2-3 м трассы и поджигании вытекающего из скважин газа.

Все газопроводы после их сооружения подвергаются очистке путем их промывки водой и продувке воздухом. Это делается до испытания на прочность и герметичность. Газопровод диаметром более 219 мм продувается с пропуском очистных поршней, а трубопровод меньшего размера – без них. Очистка газопроводов производится: подземных – после укладки и засыпки, наземных - после прокладки и крепления на опорах, подключения агрегатов и аппаратов. Испытания проводятся гидравлическим и пневматическим способом. Рабочее давление поддерживается в течение 12 ч при проверке на герметичность и 24 ч при испытании на прочность. Испытания начинают с проверки прочности газопровода. При применении пневматического способа испытания на прочность допускается снижение давления на 1 % в течение 12 ч.

Поиск утечек на внутрицеховых и обвязочных газопроводах производится путем нанесения мыльной эмульсии на резьбовые и сварные соединения узлов и приборов оборудования, выходов труб из стен и перекрытий.

32, 36. Защита газопроводов от коррозии

Все стальные подземные газопроводы защищают от химической и электрической коррозий. Величина коррозии зависит от степени коррозионности грунтов.

Различают пассивную и активную защиту газопроводов от коррозии. Пассивная защита осуществляется покрытием стального газопровода противокоррозионной изоляцией, в качестве которой применяют битумное, битумно-резиновое и пластиковое покрытия, которые наносятся на трубы заводом-изготовителем.

Пассивная защита подземных газопроводов изолирующими покрытиями дополняется активной. Эти виды противокоррозионной защиты предотвращают действие почвенной коррозии и коррозии блуждающими электрическими токами, наводимыми на стальной газопровод электрифицированным транспортом.

Активная защита сводится в основном к электрической, задача которой – отвод блуждающих электрических токов с защищаемого газопровода и организованный возврат их к электроустановкам и сетям постоянного тока, являющимся источниками блуждающих токов; подавление протекающих по газопроводу токов в местах их выхода в землю (анодные зоны) токами от внешнего источника; предотвращение распространения электрических токов по системе газопровода путем секционирования последнего электроизолирующими устройствами (изолирующими фланцами).

Отвод блуждающих токов можно осуществить устройством дополнительных заземлений; простой или прямой дренажной защитой, т.е. электрическим соединением защищаемого газопровода с рельефом электрифицированного транспорта с целью возврата токов к их источнику; поляризованной дренажной защитой, т.е. дренажом с односторонней проводимостью, исключающей обратное течение тока от рельсов к защищаемому объекту; усиленной дренажной защитой, т.е. такой поляризованной защитой, в цепь которой для повышения эффективности включен внешний источник внешний источник постоянного тока, что представляет собой объединение поляризованного дренажа с катодной защитой.

Рисунок 1 – Схемы усиленной дренажной защиты

а)катодная (1 –защищаемый газопровод; 2 – точка присоединения дренажного кабеля; 3,5 – дренажные кабели; 4 – внешний источник электрического тока; 6 – анодное заземление);

б)протекторная (1 – защищаемый газопровод; 2 – контрольный вывод; 3 – изолированные кабели; 4 – протектор; 5 – заполнитель для протектора).

При дополнительном заземлении (катодная защита, рисунок 1а) защищаемый газопровод присоединяется к отрицательному полюсу внешнего источника тока в качестве катода, а положительный полюс – к специальному заземлению – аноду. При этом создается замкнутая цепь, в которой ток проходит от анода через землю к защищаемому трубопроводу и далее к отрицательному полюсу внешнего источника. Наблюдается разрушение анодного заземления, а не газопровода (разрушение наблюдается в местах стока электрического заряда в землю). В качестве внешнего источника тока применяются специальные станции катодной защиты (СКЗ) разных конструкций.

Принципиальная схема протекторной защиты (рисунок 1б) предусматривает использование в электрической цепи протекторов из металла, обладающих по отношению к среде более высоким отрицательным электрохимическим потенциалов, чем материал газопровода. Электрический ток возникает в системе протекторной защиты также как в гальваническом элементе, причем электролитом служит грунт, содержащий влагу, а электродами – газопровод и протектор. Возникающий защитный ток подавляет токи электрохимической коррозии и обеспечивает создание защитного электрического потенциала на газопроводе.

Работа защитных установок подлежит систематическому контролю и измерениям службами горгаза в строго определенные сроки. Осмотры производят не реже двух раз в месяц, контрольные замеры токов и сопротивлений в дренажных установках и катодной защите – не реже одного раза в месяц, а измерение сопротивления анодному растеканию анодного заземления – не реже одного раза в 3 месяца.

37. Промышленные потребители мазута. Использование мазута в промышленности.

Жидкое органическое топливо поступает на промышленные предприятия в виде мазута. В соответствии с ГОСТ10585 – 75 для мазутов, получаемых посредством переработки нефти и предназначенных для транспортных и стационарных котельных и технологических установок, устновлены следующие марки: флотский Ф12, флотский Ф5, топочный М40В, топочный М40, топочный М100В, топочный М100. Флотские мазуты относятся к категории легких, М40 – к категории средних топлив, М100 – к категории тяжелых мазутов.

Мазут – продукт глубокой переработки нефти, содержащий кроме жидких углеводородных компонентов пластичные и твердые вещества, которые в мелкодисперсном коллоидном состоянии распределены в общей массе топлива. Эти вещества, представляющие собой высокомолекулярные соединения с 85-87% углерода (асфальтены, смолы, карбоны, карбиды и т.д.), способные в процессе нагрева выделяться, образуя коксовый остаток. Содержание кокса в мазуте оказывает определенное влияние на светимость факела, в то же время наличие в мазутном факеле гетерогенных частиц, связанных с происхождением жидких топлив, играет отрицательную роль, существенно затягивая процесс горения.

Основными потребителями мазута являются котельные установки промышленных котельных и тепловые электрические станции, промышленные печи, различные огнетехнические установки.

Одним из важнейших эксплуатационных параметров жидких топлив является их вязкость (ν, м²/с). Вязкость жидких топлив является по существу единственным их свойством, на которое можно значительно влиять при эксплуатации, используя зависимость вязкости от температуры подогрева топлива. Практическим путем найдены максимально допустимые значения вязкости топлив для их транспортировки к тепловым агрегатам и распыления в форсунках различных типов. Влажность жидкого топлива определяется не столько его происхождением, сколько условиями транспортировки на заводские склады его хранения. ГОСТ ограничивает влажность жидкого топлива 1-2 % и лишь для мазута марок 40 и 100 допускают увеличение влаги до 5%. Однако на практике влажность мазута вследствие нарушения правил разогрева и условий хранения, может существенно превышать указанные значения. Естественный отстой воды в мазутохранилищах не дает нужных результатов, поскольку разность плотностей высоковязкого мазута и воды даже при подогреве топлива до 60-80 ^оС остается ничтожно малой (не более 0,01-0,02 г/см³). Чрезмерно увлажненное топливо может быть использовано лишь при условии предварительной подготовки водомазутных эмульсий равномерного состава.

Важной характеристикой мазутов является содержание серы. При содержании серы до 0,5 % мазут считается малосернистым, при содержании серы от 0,5 до 2 % - сернистым, а от 2 до 3,5% - высокосернистым. При большом содержании серы мазут сжигается после его дополнительной очистки.

По элементарному составу мазуты различных марок отличаются незначительно. Среднее содержание горючих составляющих (в расчете на рабочую массу топлива): 83-86% С; 10-11% Н₂; 0,5-3,0% S; кроме того содержится 0,3-0,7% (O₂+N₂) и 0,1-0,3% негорючих минеральных веществ – золы и влаги. Низшая теплота сгорания мазутов с низким содержанием воды колеблется в пределах 38-40МДж/кг.

29. Мазутное хозяйство предприятия.

Основным жидким котельным топливом является топочный мазут марок 200 и 100. Для эффективного его использования на предприятии создается так называемое мазутное хозяйство, состоящее из устройств для приема и слива мазута, емкостей для его хранения подземного или надземного типа, оборудования для подготовки мазута к сжиганию и подаче к форсункам теплоэнергетических установок. На промышленное предприятие мазут доставляется обычно железнодорожным транспортом в цистернах емкостью 50, 60, 120 т. Для разгрузки железнодорожных емкостей на предприятии сооружают специальные сливные эстакады. Через нижний сливной прибор цистерны мазут сливается в самотечный обогреваемый желоб. По самотечным каналам он поступает в специальные сливные емкости, как правило, подземного типа. Мазут обладает большой вязкостью (даже при положительных температурах). Так, мазут марки 40 застывает при температуре +10 ^оС, а марки 100 – при +25 ^оС. Поэтому перед его сливом емкость разогревается. Температура разогрева: 40-60 ^оС. При разогреве мазут сильно обводняется конденсатом греющего пара, что обуславливает необходимость обезвоживания перед сжиганием путем отстоя в течении 10-12ч.

Резервуары-хранилища выполняются, как правило, цилиндрической формы и изготавливаются из стали или бетона. При доставке по железной дороге их емкость выбирается из расчета 15-ти суточного запаса топлива. Мазутохранилище промышленного предприятия должно включать не менее двух резервуаров: один – рабочий, второй – для слива мазута. Мазут в мазутохранилище разогревается подогревателями поверхностного типа до температуры 60-80̊С. При доставке мазута автотранспортом суммарная емкость хранилищ должна обеспечивать 5-ти суточный запас топлива.

Рисунок 2 - Структурная схема мазутного хозяйства

1 – железнодорожная эстакада; 2 – емкость приемная; 3 – мазутонасосная станция; 4 – резервуары железобетонные; 5 – установка для приема жидких присадок; 6 – резервуар воду для пожаротушения; 7 – нефтеловушка; 8 – станция очистки; 9 – цистерна с мазутом; 10 – промежуточные мазутные баки; 11 – бытовые помещения; 12 – КИП; 13 – щитовая.

Приемное устройство мазутного хозяйства предусматривается для приема цистерн вместимостью 50-60 т. Длина фронта слива мазута самотеком в приемные лотки должна обеспечивать слив суточного расхода мазута при разгрузке маршрута цистерн в три ставки. Сливная промежуточная емкость основного мазутного хозяйства принимает не менее 20% вместимости цистерн, устанавливаемых в одну вставку под разгрузку. Приемная емкость растопочного мазутного хозяйства должна быть не <120 м³. В приемных емкостях предусматривается установка змеевиковых поверхностных подогревателей, обогреваемых паром давлением до 1,2 МПа.

Количество и подача насосов, перекачивающих мазут из приемных емкостей в мазутохранилище, выбирают из условия минимального остатка в лотках и промежуточных емкостях со сливом его из цистерны примерно за 5 часов. Вместимость (V) мазутохранилищ в зависимости от расхода мазута при его доставке железнодорожным транспортом: V = ½ месячному расходу, когда мазут является резервным топливом – V= 10–ти суточному расходу. Когда мазут является аварийным топливом – V= 5-ти суточному расходу.

35. Подготовка мазута к сжиганию.

В котельных, как правило, осуществляется двух, трех ступенчатый подогрев мазута.

Первая стадия – подогрев мазута при сливе до температуры 40-60 ⁰С . Вторая стадия - разогрев мазута в мазутных резервуарах до температуры 60-80 ⁰С и поддержание заданной температуры, обеспечивающей прокачивание и фильтрацию мазута. Третья стадия – разогрев мазута в мазутоподогревателях для обеспечения качественного его распыления форсунками при сжигании. Иногда на крупных котельных производят дополнительный высокотемпературный подогрев мазута до температуры 140-160 ⁰С.

Подогрев мазута в резервуарах осуществляется встроенными змеевиковыми или секционными подогревателями. Наиболее эффективен циркуляционный подогрев мазута в резервуарах. Мазут из нижней части резервуара перекачивается по малому циркуляционному кольцу через внешние подогреватели специальными насосами. Подогретый мазут через специальные эжекционные насадки, расположенные по периметру резервуара, поступает в него. Горячий мазут перемешивается с охлажденным, интенсифицируя процесс теплообмена и одновременно обеспечивая перемешивание мазута в емкости. Это повышает однородность топлива, препятствуя осаждению воды, примесей и карбоидов. Время разогрева сокращается в 2-4 раза.

Для подогрева мазута в небольших емкостях разработаны такие методы, как виброподогрев, барботажный подогрев и др. Для нормальной и надежной работы насосов и форсунок мазутонасосная станция оборудуется фильтрами грубой и тонкой очистки, причем попарно (рабочий и резервный). Температура мазута перед фильтрами тонкой очистки должна быть не менее 90 ⁰С, поэтому их устанавливают за подогревателями мазута. Очистка фильтров, подогрев мазута в емкостях и подогревателях осуществляется паром давлением 8 МПа.

Для предотвращения застывания мазута в трубопроводах предусматривается его рециркуляция в количестве 30-50 % от номинальной потребности. Скорости движения мазута в подающих мазутопроводах – 0,8-1,5 м/с и 0,5-0,8 м/с во всасывающем (обратном).

Восстановление тепловой мощности мазутных подогревателей осуществляется удалением отложений на стенках труб. Для этих целей применяют скребки, ерши, выжигание отложений, химическую очистку.

Двух ступенчатая фильтрация мазута уменьшает износ трубопроводов и оборудования, повышает надежность работы форсунок, предотвращает образование отложений. Предварительная очистка проводится при сливе мазута в лотках с установкой сетки-ловушки с ячейками 10-12 мм. Грубая фильтрация ведется фильтрами грубой очистки, установленными перед мазутными насосами и оборудованными сеткой №3,5 (5 отверстий на 1 см²). После внешних подогревателей мазута устанавливаются фильтры тонкой очистки с сеткой №1 (64 отверстия на 1 см²) или №1,4 (32 отверстия на 1 см²).

Существенное значение на качество подготовки топлива и долговечность оборудования мазутного хозяйства оказывает сернистость мазута. С повышением сернистости растет интенсивность образования отложений в емкостях, трубопроводах, оборудовании, возрастает коррозия металла, возникает нестабильность мазутов, которая проявляется в образовании агломератов, состоящих из карбидов и карбенов, увеличивается концентрация асфальтосмолистых веществ и твердого коксового осадка. Интенсивной сероводородной коррозии подвергаются металлические резервуары. Отслоившиеся сульфиды накапливаются на дне резервуара и образубт гальванопары со сталью резервуара. В результате интенсивной электрохимической коррозии разрушение днища может произойти через 3-6 мес. Скорость коррозии возрастает с увеличением обводненности мазута.

Для защиты от коррозии необходимо применять надежную противокоррозийную изоляцию. Днище и нижний пояс резервуаров покрывают асфальтом или бетоном. Отстоявшую подтоварную воду, если ее невозможно удалить или смешать, периодически подщелачивают. Верхнее покрытие резервуаров рекомендуется выполнять из алюминия, цинка или покрывать специальными лаками (бакелитовыми, хлорвиниловым). Проводится тщательное заземление резервуаров.

Для повышения качества мазута, эффективности его сжигания, снижения коррозионной активности применяют специальные присадки: диспергирующие, деактивирующие, пептизирующие. Диспергирующие и деактивирующие присадки обладают поверхностно-активными свойствами, способствующие диспергирующему воздействию. Пептизирующие присадки способствуют воспламенению и полноте сгорания мазута. Присадка ВНИИНП-102 (104; 106) относится к многофункциональным присадкам, добавляется 2 кг на 1 т мазута непосредственно при сливе из цистерн. После этого мазут подогревается до 110-120 ⁰С и направляется в емкость для хранения. ВТИ-4ст – вязкий р-р MgCl₂ снижает загрязнение.

27. Водопотребление. Основные категории водопотребления

Суммарное водопотребление в городе слагается из расходов на:

1 Хозяйственно-питьевые нужды населения (питье, приготовление пищи, умывание, стирка белья, поливка улиц и зеленых насаждений и т. п.).

2 Производственные (технологические) нужды промышленности. В промышленности вода служит в качестве: непосредственного химического реагента или промышленного сырья; среды, в которой протекают те или иные химические реакции; средства для поддержания определенных технологических параметров; компонента энергетических систем; средства для транспортирования сырья, продукции отходов. Определенное количество воды используется для промывки оборудования, мытья производственных помещений, а также для хозяйственных и бытовых целей.

Применение воды в качестве химического реагента общеизвестно. Примером могут служить реакции гидролиза, присоединения и разложения воды и т. д. Так при взаимодействии окислов S, N и P, фтористого и хлористого водорода с H₂O образуется серная, сернистая, азотистая, азотная, фосфорная и соляная кислоты.

Способность воды растворять различные газообразные соединения используется не только в технологии различных производств, но и в системах очистки получивших название абсорбционных. Это получение цемента и различных вяжущих веществ. Эти производства основаны на их способности образовывать с водой весьма прочные гидратные соединения. Электролизом водных растворов можно получить различные продукты, в частности, широко используемые в народном хозяйстве хлор и каустик.

Большинство химических реакций протекают в водных растворах, суспензиях или эмульсиях. При растворении в воде вещества переходят в форму, облегающую их дальнейшее взаимодействие с другими вещества