Реферат: Повышение безопасности мазутного хозяйства крупного энергетического предприятия

Министерство науки и высшего образования РФ

ФГАОУ ВО «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический институт

Кафедра «Инженерная экология и безопасность жизнедеятельности»

РЕФЕРАТ

по «Международным аспектам охраны окружающей среды»

Тема: «Повышение безопасности мазутного хозяйства крупного энергетического предприятия»

Закирова Л.А.

Красноярск 2019

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. Назначение мазутного хозяйства
• 2. Физико-химическая характеристика мазутов
• 3. Основное оборудование мазутного хозяйства
• 3.1 Оборудование для приёма мазута
• 3.2 Мазутохранилище
• 3.3 Мазутонасосная
• 4. Проблемы разогрева топочного мазута
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ВВЕДЕНИЕ
• Свыше 30% добываемой нефти в процессе ее переработки переходит в топочный мазут, основным потребителем которого являются электростанции и котельные. мазут разогрев топочный
• Согласно проектам энергетической стратегии России, в XXI веке, даже в случае самых жестких ограничений, добыча нефти в 2020 г. будет на уровне 280-290 млн.т., а в 2030 г. - 235-245 млн.т.
• Более мягкие сценарные варианты развития топливно-энергетического комплекса России предусматривают увеличение добычи нефти в стране в 2030 г. до 600 млн.т/год.
• Прогноз структуры топливно-энергетического баланса России показывает, что нефть и газ останутся доминирующими энергоносителями. Суммарная их доля в 2030 г. будет приходиться на 70% производимой энергии.
• Разумеется, при этом будет происходить изменение структуры топливно-энергетического баланса с постоянным вытеснением нефти и газа и увеличением доли угля и ядерной энергии. И даже, несмотря на значительные объемы экспорта нефти и нефтепродуктов, значительная часть электростанций и котельных России будет еще, как минимум, несколько десятилетий работать на жидком органическом топливе. При этом, разумеется, следует помнить, что большое число электростанций и крупных котельных используют мазут в качестве основного топлива, на всех электростанциях и котельных, работающих на газовом топливе, имеются резервные мазутные хозяйства, а электростанции и котельные, работающие на угле, часто используют мазут для растопки и подсвечивания факела.
• Несмотря на эти в какой-то мере известные и ранее прогнозы, к настоящему времени сложилась ситуация, когда в стране практически исчезли публикации, посвященные разработкам в области методов расчета и проектирования мазутных хозяйств.
• Одной из главных причин является начавшееся с 70-х годов масштабное строительство электростанций и крупных котельных, работающих на газе. Одновременно также шел не менее масштабный процесс перевода действующих электростанций и котельных на газовое топливо.
• Второй очевидной причиной является сложившаяся в те годы практика планирования поставок топлива и регулирования цен на него. В настоящее время, когда цены на жидкое органическое топливо и газ достаточно высоки, вопросы повышения эффективности теплотехнологических схем мазутных хозяйств становятся актуальными.
• 1. Назначение мазутного хозяйства
• Известно, что Россия располагает крупным топливно-энергетическим комплексом, который является основой развития экономики, инструментом проведения политики государства и значительными запасами природных энергетических ресурсов (прогнозные ресурсы нефти оцениваются в 44 млрд. т, газа - в 127 трлн. м³, углей в 4450 млрд. т) [1, с. 12].
• Свыше 30 % добываемой нефти в процессе ее переработки переходит в топочный мазут, основным потребителем которого являются электростанции и котельные. Анализ структуры топливно-энергетического баланса России показывает, что основой электроэнергетики остаются тепловые электростанции (ТЭС), удельный вес которых в структуре установленной мощности отрасли сохраняется на уровне 60-70 %.
• Мазут широко используется на крупных энергетических объектах как основное или резервное топливо (особенно в зимнее время), а также в качестве растопочного материала при запуске в работу паровых котлов.
• Поскольку мазутное хозяйство теплоэнергетических станций (ТЕС) - это целый комплекс сооружений, аппаратов и трубопроводов, требующий значительных капиталовложений при строительстве и потребляющий основную долю тепловой энергии из собственных нужд станции, то мазутное хозяйство должно рассматриваться наравне с основными системами и оборудованием. На теплоэлектростанции и к котельным мазут доставляется преимущественно железнодорожным транспортом в цистернах. В то же время известно, что данный вид топлива обладает высокой вязкостью, например, вязкость воды равна 1,011сСт, а вязкость топливного мазута М-100 при 80 єС составляет 118 сСт. Поэтому, в условиях низких температур, имеющих место в период отопительного сезона для северных регионов, создаёт значительные трудности при его сливе из цистерн. Мазуты с наиболее высокой вязкостью застывают при 25 °С, поэтому требуется их подогревать до температуры t = 60-70 °С, позволяющей осуществлять перекачивание продукта[2, с. 18].
• Для хранения и подогрева мазута в мазутных хозяйствах наиболее широко используется циркуляционный подогрев с помощью стационарных серийных подогревателей мазута, с использованием пароспутников.
• На теплоэлектростанции и к котельным мазут доставляется преимущественно железнодорожным транспортом в цистернах. В то же время известно, что данный вид топлива обладает высокой вязкостью, например, вязкость воды равна 1,011сСт, а вязкость топливного мазута М-100 при 80 єС составляет 118 сСт. Поэтому, в условиях низких температур, имеющих место в период отопительного сезона для северных регионов, создаёт значительные трудности при его сливе из цистерн. Мазуты с наиболее высокой вязкостью застывают при 25 °С, поэтому требуется их подогревать до температуры t = 60-70 °С, позволяющей осуществлять перекачивание продукта[2, с. 18].
• Наиболее целесообразна доставка топочных мазутов в цистернах, оборудованных паровыми рубашками в сливном приборе и в нижней части бака. Конструкция таких цистерн разработана Центральным научно исследовательским институтом министерства путей сообщения (ЦНИИ МПС). Безостаточный слив мазута из 60 т цистерны, снабженной паровой рубашкой, обеспечивается за 4 ч вместо 10-14 ч, удельный расход пара на слив уменьшается в среднем в 2 раза, исключается обводнение топлива, соответственно на 5-10% увеличивается полезная емкость мазутохранилищ, исключается трудоемкая ручная зачистка цистерн от остатков мазута, значительно повышается производительность и улучшаются условия труда по разгрузке топлива.
• 2. Физико-химическая характеристика мазутов
• Мазут - густая темно-коричневая жидкость; остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газовых фракций. Применяют как жидкое котельное топливо, для производства моторных топлив и смазочных масел, битумов, кокса.
• С 1 января 1965 года введён ГОСТ 10585-63, который распространяется на нефтяное топливо, предназначаемое для транспортных и стационарных котельных установок и промышленных печей. Для котельных промышленных предприятий предназначается топочный мазут марок М 40, М100, М200.
• Мазут топочный М200 поставляется по согласованию с потребителями, он подаётся с нефтеперерабатывающих заводов только по трубопроводам. Разогрев его открытым паром запрещён.
• Мазут на БТЭЦ-2 может поступать двух марок - М40 и М100, которые доставляются в цистернах железнодорожным транспортом.
• Степень текучести жидкого топлива характеризуется его вязкостью.
• Она измеряется специальным прибором - вискозиметром. Для достижения хорошей текучести, необходимой при сливе, транспортировке по трубам, распылении в форсунках, мазут необходимо подогревать, снижая тем самым его вязкость. По этой же причине необходимо организовать подогрев мазута в резервуарах, так как при этом увеличивается скорость осаждения механических примесей и отстаивания мазутов от воды, а также создаются условия для перекачки.
• Температура вспышки - это такая температура, при которой выделяемые при нагреве пары мазута образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки характеризует пожарную безопасность жидкого топлива. Температура воспламенения при определении в открытом тигле должна находиться в пределах 90-1400 С.
• Температура застывания мазута - это такая температура, при которой он застывает настолько, что при наклоне пробирки под углом 450 уровень его остаётся неизменным в течение 1 минуты. Так же как вязкость, температура застывания влияет на выбор способа слива мазута и системы обогрева мазутопроводов.
• Вода и механические примеси представляют собой балласт, снижающий теплоту сгорания топлива, а также экономические показатели котельных агрегатов. Наличие воды в мазуте, подаваемом в топку, имеет и другое отрицательное значение. Чем больше паров воды в продуктах сгорания, тем больше выпадение кислоты на поверхностях нагрева в области низких температур и разъедание металла котлоагрегатов. Допустимо содержание влаги в товарном мазуте до 2%, а при сливе при разогреве открытым паром 5%. Механические примеси в мазуте марок М40 и М100 составляют 1-2,5%. Очень важно отсутствие волокнистых и абразивных механических примесей, вызывающих быстрое засорение, износ фильтров, форсунок и арматуры.
• Зола, в состав которой входят соединения ванадия и натрия вызывает коррозию высокотемпературных поверхностей нагрева и их зашлакование. Отстаивание воды и её слив позволяют удалить из мазута вредные соединения натрия. При этом снижается зольность мазута.
• Испаряемость мазута, при которой, прежде всего, обращаются в пар наиболее ценные углеводороды предотвращают транспортировкой и хранением в закрытых цистернах и резервуарах.
• Взрывоопасность мазута возникает, когда нефтяные пары в определённой концентрации с воздухом образуют взрывоопасные смеси и при соприкосновении с пламенем, накалённым металлом, электрической искрой и другим может произойти взрыв этой смеси. Поэтому все операции в мазутном хозяйстве должны проводиться со строгим соблюдением правил противопожарных мероприятий и техники безопасности.
• Из-за токсичности паров нефтяного топлива может происходить отравление людей нефтяными парами от вдыхания их при ремонте и очистке резервуаров, а также в не6достаточно вентилируемых помещениях мазутного хозяйства. По мере повышения температуры подогрева токсичность увеличивается.
• 3. Основное оборудование мазутного хозяйства

3.1 Оборудование для приёма мазута

Оборудование для приёма мазута состоит из двух путевой эстакады, длинной 90 метров, сливных лотков и канала объёмом 400 м³, помещения, где установлены перекачивающие нефтяные насосы типа 12 НА22х6, системы трубопроводов с запорной арматурой. Мазут из цистерн сливается в межрельсовые приёмно-сливные лотки и самотёком подаётся в промежуточную ёмкость, которая предназначена для сглаживания неравномерности слива мазута, поднятия его температуры до определённых пределов (разность температур в промёмкости и температуры в резервуарах мазута не должна превышать 20є С) и перекачки его в мазутохранилище.

Для перекачивания мазута в помещении установлены перекачивающие нефтяные насосы типа 12НА22х6, перекачивающий мазутопровод диаметром 326 мм с установленной на нём запорной арматурой.

3.2 Мазутохранилище

Мазутохранилище служит для хранения, подготовки к сжиганию мазута (подогрев, перемешивание) и представляет собой два однотипных металлических резервуара объёмом 5000 м3, цилиндрической формы диаметром 22,8 м и высотой 11,92 м. Резервуар мазута включает в себя: два люка-лаза, расположенных с двух сторон по диагонали цилиндра, служащие для производства ремонтных работ, многомаршевую шахтную лестницу для подъема на крышу резервуара. На крыше находится два световых люка, замерный люк и два дыхательных клапана. Световые люки служат для осмотра внутренней поверхности резервуара, замерный - для физического замера уровня мазута.

К резервуару подведены следующие трубопроводы:

- перекачивающий мазутопровод из промёмкости диаметром 300мм;

- всасывающий мазутопровод насосов рециркуляции диаметром 300 мм;

- всасывающий мазутопровод основных насосов диаметром 350 мм;

- всасывающий мазутопровод дренажных насосов диаметром 100 мм;

- напорный мазутопровод основных насосов диаметром 100 мм;

- напорный мазутопровод насосов рециркуляции диаметром 200 мм;

- напорный мазутопровод диаметром 100 мм дренажных насосов.

Внутренне оборудование резервуара:

- днище выполнено с уклоном 20 к всасывающим трубопроводам; центральная стойка для удерживания крыши;

- коллектор напора трубопровода перекачиваемого мазута из промёмкости с соплами по всему коллектору расположенными через 2 метра.

По высоте резервуара через каждые 2,5 метра, начиная с отметки 2,5 м, установлены термодатчики для определения температуры мазута в резервуаре в разных точках.

Оптимальная температура хранения мазута в резервуарах 600є С. Максимальный нагрев мазута в резервуаре должен быть на 150є С ниже вспышки мазута и не превышать 900є С.

При понижении температуры мазута в резервуаре до 400є С при «холодном» хранении необходимо включать разогрев.

При работе наружной (через котельное отделение) рециркуляции мазута, температура мазута должна поддерживаться в пределах 75-800є С.

При заполнении резервуара от отметки 9,5 метров должен работать только один перекачивающий насос, во избежание перелива ведётся наблюдение за поднятием уровня мазута через каждые 5 минут.

Очистка резервуаров от донных отложений и его внутренний осмотр производится один раз в 5 лет с момента ввода в эксплуатацию.

При появлении течей мазута из резервуара, а также арматуры со стороны резервуара, он должен быть опорожнён полностью, пропарен, устранены дефекты и проведено гидравлическое испытание.

3.3 Мазутонасосная

Мазутонасосная обеспечивает следующие операции:

- приём мазута и перекачку его в хранилище;

- циркуляционный подогрев мазута в резервуарах;

- подачу топлива к форсункам котлов.

Для этого в здании мазутонасосной размером 12х60 метров установлено основное и вспомогательное оборудование, а также узлы управления ими. Подогрев мазута по всей системе мазутоснабжения производится паром, подаваемым из котельной. Работа мазутонасосной автоматизирована, для того чтобы она осуществлялась без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Оператор мазутонасосной должен присутствовать при поступлении мазута и при перекачке его из приёмной ёмкости в резервуар, в остальное время он проводит только периодическое наблюдение за работой.

Для подачи топлива на сжигание и создания давления перед форсунками котлов служат основные насосы № 1, 2, 3, типа 5Н5х4, для бесперебойной работы которых в мазутонасосной установлены фильтры грубой и тонкой очистки, отличающиеся количеством отверстий. Фильтры грубой очистки установлены на всасывающей линии насосов, подающих топливо в котельную или перекачивающих его из промежуточной ёмкости в топливохранилища. Фильтры тонкой очистки установлены после подогревателей, нагревающих мазут для подачи к котлам.

Для подогрева мазута в насосных и котельных применяются закрытые подогреватели. В мазутонасосной БТЭЦ-2 установлены подогреватели типа ПМ10-120 и ПМ40-30, представляющие собой металлический сосуд цилиндрической формы, состоящий из корпуса, двух сферических крышек и трубной системы. Пар, омывая трубную часть, нагревает идущий по трубам мазут до заданной температуры, конденсируется и сбрасывается в конденсатную линию. Подогреватели подлежат гидравлическому испытанию корпуса, трубной системы, установленной на них арматуры, внутреннему осмотру в установленные сроки.

Эксплуатация трубопроводов.

Главным условием, обеспечивающим правильную эксплуатацию мазуто-, паро- и конденсатопроводов является постоянное наблюдение обслуживающего персонала за техническим состоянием трубопроводов, запорной арматуры, всех деталей, относящихся к ним, а также изоляции.

Трубопроводы должны быть герметичными, особенно тщательно необходимо следить за плотностью фланцевых и муфтовых соединений. Вследствие коррозии в трубах могут появиться свищи, а в сварных стыках образоваться мельчайшие трещины, которые при обычных осмотрах трудно обнаружить. При длительной остановке мазут во избежание его застывания должен быть слит из трубопроводов, а также фильтров. В соответствии с производственной инструкцией БТЭЦ-2 периодически производится продувка паром мазутопроводов, фильтров, подогревателей.

Техническая характеристика насосов, подающих мазут на сжигание в котлах.

Для подачи топлива и создания давления перед форсунками котлов, а также создания рециркуляции мазута через мазутное кольцо котельного отделения при аварийно-растопочном режиме мазутного хозяйства служат основные мазутные насосы № 1, 2, 3, типа 5Н5х4.

Характеристика насоса:

- Производительность насоса - 70м3/час;

- Развиваемое давление -40 атм.;

- Число оборотов - 2950 об./мин;

- Ток переменный - напряжение - 380 В, вращение левое;

- Допустимая температура нагрева обмотки электродвигателя 140.

Устройство и работа основных мазутных насосов.

Насосы выполнены горизонтальными, четырёхступенчатыми с рабочими колёсами одностороннего входа. Диски каждой пары ступеньки установлены навстречу друг другу и радиальные усилия, возникшие вследствие неравномерности давления в нагнетательной камере, уравновешивают друг друга. Всасывающий и напорный патрубки насоса расположены в нижней части корпуса, благодаря чему при снятии верхней части корпуса возможен доступ к его внутренней части.

Герметичность разъема корпуса обеспечивается паронитовой прокладкой. Основные детали проточной части выполнены из чугуна. В верхней части корпуса на переточном патрубке имеется отверстие для установки манометра, служащего для определения давления между ступенями насоса. В верхнюю часть также ввёрнуты штуцера подвода охлаждающей воды на корпус насоса и муфтовый сальник. В нижней части корпуса имеются два отверстия для полного опорожнения насоса от остатков мазута при подготовке к ремонту. Рабочие колёса крепятся на валу насоса. Вал опирается со стороны муфты на опорно-упорный подшипник, с торцевой стороны на бронзовую втулку. Смазка подшипника производится жидким маслом, поступающим из корпуса на вал по плавающему кольцу. Смазка бронзовой втулки производится перекаченным мазутом. Замена смазки подшипника производиться через 850 часов работы насоса. Корпус подшипника охлаждается водой. Регулировка подачи воды на корпус подшипника, корпус насоса, сальник производится вентилями на напорном трубопроводе подвода охлаждающей воды. Для предотвращения нагрева и испарения, а также при малом расходе мазута на сжигание или при схеме рециркуляции на насосе установлен разгрузочный трубопровод с линии напора на всасывающую линию с запорным вентилем для сброса мазута во всасывающую линию.

Правила пуска в работу основных насосов.

1. Прогреть насос паром соблюдая температуру прогрева до температуры мазута в резервуаре не более чем на 40є С.

2. Залить масло в подшипник насоса до среднего уровня по маслоуказателю.

3. Открыть вентиль на напорном и обратном трубопроводе охлаждающей воды.

4. Открыть вентиля на охлаждение корпуса насоса, корпуса подшипника, сальника, муфтового подшипника электродвигателя, торцевого подшипника электродвигателя.

5. Приоткрыть задвижку.

6. Заполнить насос мазутом.

7. Закрыть задвижку.

8. Включить электродвигатель.

9. При достижении рабочего давления на насосе медленно, избегая гидроударов и толчков, открыть задвижку и заполнить напорный мазутопровод мазутом.

4. Проблемы разогрева топочного мазута

К основным проблемам, возникающим при использовании мазутов на тепловых электрических станциях, относится его подогрев, который может производиться паром, горячей водой, электричеством и другими способами. Например, виброподогреватели мазута позволяют примерно в 20 раз увеличить коэффициент теплоотдачи по сравнению с коэффициентом для неподвижной поверхности. Продолжительность разогрева мазута на 60 °С в цистерне 50 м³ составляет 3,5 ч, тепловая мощность около 0,4 Гккал/ч, мощность парового привода 4,8 кет, поверхность нагрева подогревателя 5,65 м², скорость вибрации 0,83 м/сек.

На ГРЭС-1 Ленэнерго разработан и внедрен разогрев мазута методом электроиндукционных потерь, основным достоинством которого является исключение обводнения мазута, сокращение времени слива до 4-6 ч, исключение тяжелого труда по ручной зачистке. Электрическая мощность данной установки - 160 кВт. Перспективным является разработка аппаратов для разогрева цистерн при помощи инфракрасных лучей путем прокачки горячего мазута.

Для возможности систематического получения топочных мазутов в специализированных цистернах с паровыми рубашками и при отсутствии других устройств целесообразно применять перед сливом, взамен «открытого» пара, переносные змеевиковые подогреватели, состоящие из трех секций, соединяемых при помощи шлангов. Поверхность нагрева подогревателя, применяемого для цистерн емкостью 50-25 м³, составляет 23,1 м², вес 228 кг. Их изготовляют из стальных или дюралюминиевых труб. В качестве теплоносителя применяют сухой насыщенный или слабо перегретый (до 200 °С) пар давлением 6-8 кг•с/см². Основные недостатки переносных змеевиковых подогревателей: значительный вес и громоздкость, затрудняющие обслуживание, большая продолжительность разогрева, необходимость зачистки цистерны после слива. Существенные преимущества таких подогревателей перед разогревом «открытым» паром: исключение обводнения мазута, экономия топлива.