Оборудование для слива мазута

Не секрет, что при переработке нефти до 40% выхода составляет мазут. Сравнительно низкая цена и большое количество производимого мазута определили его широкое использование в качестве топлива для котельных (одним из примеров того может служить известный, наверное, каждому специалисту «мазут топочный» марки М100).


Однако не менее известны специалистам и такие особенности мазута, как высокие вязкость и температура застывания (у мазута марки М100 температура застывания около +30°С), что практически не позволяет использовать простые методы слива мазутов из железнодорожных цистерн — ведь для того, чтобы мазут стал достаточно текучим для слива и транспортировки, его надо предварительно разогреть хотя бы до +60°С.


Ниже в общих чертах рассматривается история развития оборудования для сли-ва мазута. Справедливости ради стоит отметить, что описанный подход типичен и для других вязких нефтепродуктов — газойля, битума, и т.п., — а, следовательно, описанное оборудование применимо и к ним.



Первый опыт. Пар + лоток

Одним из первых решений было создание сливных лотков под ж/д эстакадой слива с наклоном в сторону заглубленной накопительной емкости, и разогрев мазута паром, подаваемым через заливную горловину.



Технология слива была, на первый взгляд, предельно проста: на поставленной под разгрузку цистерне открывалась заливная горловина, в неё опускался шланг, по которому подавался пар. Спустя некоторое время (в зависимости от температуры окружающей среды и подачи пара — от нескольких часов до нескольких суток) мазут разогревался до приемлемой температуры, после чего открывались сливные горловины цистерны и по лотку разогретый мазут стекал в накопительную емкость. Из накопительной емкости, обычно устанавливаемой вблизи насосной станции, мазут откачивался в резервуары хранения.


Естественно, об экономичности такого подхода речи не шло — оно обычно применялось на ТЭЦ и котельных, где обычно достаточно «холодного» пара, а обводнение топлива не является проблемой. При этом, однако, нередко «забывали» о Достаточно высокой пожарной опасности такого метода слива (температура вспышки мазута М100 всего около +110°С), о безопасности персонала (фактически под ногами — горячая жидкость, да и пар на эстакаде отнюдь не способствует защите от ожогов), а про экологичность процесса в те времена еще никто всерьез не задумывался…



Следующий шаг. Установки нижнего слива

Следующим этапом в технологии слива мазута можно назвать появление установок нижнего слива нефтепродуктов (УСН-150 и УСН-175, с проходным диаметром соответственно 150 и 175 мм). Установка нижнего слива представляет собой набор шарнирно сочлененных труб (до 6 степеней свободы у наиболее совершенных образцов), заканчивающихся оголовником, герметично фиксируемым на сливной горловине цистерны. Установка крепится к тумбе, смонтированной на фундаменте рядом с ж/д полотном сливной эстакады, и подключается к сливному коллектору. Сливной коллектор по-прежнему заканчивается накопительной (буферной) емкостью, а мазут, как в первом варианте, предварительно разогревался паром.



Такое решение более безопасно для обслуживающего персонала, более экологично (прямой выброс в атмосферу имеет только пар)… Однако от всех недостатков ему избавиться не удалось — одним из них является огромный расход пара (связанный с низкой теплопроводностью мазута), и, что, пожалуй, даже более существенно — высокой степенью обводнения сливаемого продукта. Если обводнение для ТЭЦ или котельной не представляет проблемы — все равно для эффективного сгорания в топке мазут смешивают с водой, то при поставке мазута на экспорт или бункеровке судов и танкеров действуют очень строгие нормы на содержание влаги (у топочного мазута М100 степень обводнения не должна превышать 1%, а у приготавливаемого на его основе флотского мазута Ф5 — 0,3%).


И все же такое решение получило достаточно широкое распространение на ТЭЦ и котельных, хотя оно далеко от совершенства.



Выход найден! УСН с гидромонитором

Рассмотрев проблему с разных точек зрения, специалисты КБ завода-производителя УСН серии «Поток» создали следующее поколение установок слива — с гидромонитором в оголовнике. И хотя внешне они похожи на базовую модель, все же их смело можно отнести к следующему поколению оборудования. Основными отличиями УСН-ГМ являются расположенный по оси сливного трубопровода (диа-метром 175 мм) напорный трубопровод (диаметром 50 мм) и телескопический гидромонитор в оголовнике.



Технология слива теперь выглядит таким образом: УСН с гидромонитором герметично присоединяется к сливной горловине цистерны. В напорный трубопровод подается разогретый до 85°С продукт (можно, конечно, и пар — но тогда не получится слить мазут без обводнения). Под давлением мазута телескопический гидромонитор начинает выдвигаться внутрь цистерны, одновременно из его сопел (диаметр, положение и угол наклона которых, а также напор мазута, тщательно рассчитаны при разработке УСН-ГМ), сориентированных оператором слива вдоль цистерны, горячий мазут начинает разогревать «студень» в цистерне и вымывать его в сливной трубопровод УСН и далее в сливной коллектор эстакады. Сперва вымывается небольшая каверна (полость) вблизи гидромонитора, далее мазут интенсивно разогревается и вымывается по всему объему цистерны, и в завершение вымывается «осадок», скопившийся на дне цистерны у ее торцевых крышек. Совмещенное гидромеханиче-ское и тепловое воздействие струи способствует размыванию 60 тонн мазута всего за 4-6 часов даже при температуре окружающей среды — 40°С. На случай попадания в сливную горловину цистерны крупных кусков мазута в начале слива оголовник может быть оснащен специальным дополнительным соплом, работающим в «узком месте». Для получения «зеркально чистой» цистерны в конце слива оператор может переори-ентировать гидромонитор для обработки стенок цистерны прямым потоком горячего мазута из форсунок.


Основным «бонусом» установки является отсутствие обводнения сливаемого продукта при использовании метода разогрева «продукт продуктом». Однако за кадром осталось немалое количество проблем. Начнем по порядку: горячий продукт для размыва надо где-то готовить. Наиболее классическим решением является установка централизованной насосной станции с дополнительными насосами производительностью 30 м3/час на каждый пост слива и давлением 10 кгс/см2, и паро-мазутных теплообменников (не менее 2-х). Большой расход мазута и отсутствие его притока из цистерн при «запуске» слива (а этот период может достигать 1-2 часов) требует установки «пусковой» емкости значительного объема (20-30м3 на каждый пост слива). Но и это еще не все — не менее важно уделить внимание и опасности перелива — ведь поступившие в цистерну в первый час слива 30 кубометров мазута далеко не означают, что столько же из нее и сольется! Более того, из-за низкой теплопроводности мазута струя наверняка «прорежет» в застывшем продукте канал до торцевых крышек цистерны и по ним благополучно зальется наверх еще до того, как первый мазут начнет сливаться из цистерны. И только опыт оператора по регули-рованию задвижек на напорном трубопроводе и его помощника, контролирующего перелив сверху, способны помочь правильно и чисто слить мазут. Стоит отметить, что слив из коллектора по-прежнему идет в заглубленную накопительную емкость, из которой мазут в резервуары нужно откачивать…



Венец инженерного искусства. Комплекс разогрева и слива

Изучение отечественного и зарубежного опыта эксплуатации привел к созданию принципиально нового подхода к технологии слива, а, следовательно, — и нового оборудования. Итогом изысканий стал отказ от централизованной системы подготов-ки мазута и его откачки из коллектора в резервуары.



Теперь к каждой УСН-ГМ «приставлены» собственные пусковая емкость, насос-ная станция, запорно-регулирующая аппаратура, автоматика управления… В чем же преимущества такого подхода? Давайте обратимся к конструкции комплекса: в него входит кожухотрубный теплообменник, на который «насажена» емкость для мазута, напорный насос (30 м3/час, 6 кгс/см2, 11 кВт), откачивающий насос (15 м3/час, 6 кгс/см2, 5.5 кВт) с частотно-регулируемым приводом, электрическая или более быстродействующая пневматическая заслонка на магистрали подачи пара, обвязка со всей необходимой запорно-регулирующей арматурой. Все это управляется автоматикой, размещаемой (по соображениям взрывобезопасности) в операторской. К сливаемой цистерне комплекс подключается посредством уже рассмотренной выше установки нижнего слива с гидромонитором типа УСН-175ГМ.


Технология слива для оператора упрощается максимально: оператор подключа-ет установку слива к цистерне, открывает необходимые задвижки и нажимает кнопку «Пуск». В теплообменник поступает пар, который за 10-15 минут разогревает мазут в емкости до 60°С, одновременно начинает работать напорный насос, подающий продукт из емкости через теплообменник (в котором он догревается до 85-90°С) в напорный трубопровод гидромонитора, и начинается процесс разогрева мазута в цистерне и его слива в емкость комплекса. Так как запас мазута в емкости не превы-шает 450-800 литров, а для размыва используется только она и содержимое цистер-ны, перелив цистерны попросту исключается даже при самых неблагоприятных условиях (для более эффективного разогрева мазута «в массе» в первые 30-60 минут открывается байпассный контур напорного насоса — при этом благодаря циркуляции части размывающего мазута «из насоса сразу в насос», т.е. минуя цистерну, длина струй из сопел гидромонитора не достигает ее торцов). По мере наполнения емкости комплекса сливаемым мазутом и его подогрева до необходимой температуры выдачи (обычно 60°С) в работу включается откачивающий насос, производительность которого (от 0 до 15 м3/час) автоматически регулируется с помощью частотного привода, обеспечивая постоянство температуры на выходе, а создаваемый напор (6 кгс/см2) позволяет отказаться от отдельной насосной станции, накопительной емкости и т.п. и использовать сливной коллектор сразу в качестве распределительно-го! Через 4-6 часов слив заканчивается и установка выключается. Внимание персона-ла за все время работы требуется лишь однажды — чтобы перекрыть задвижку байпассного контура и тем самым обеспечить полный размыв мазута в цистерне.


Из достойных альтернатив комплексу можно отметить лишь разработку финских специалистов, в чем-то немного более прогрессивную — откачка осуществляется погружным насосом, вводимым в цистерну через заливную горловину (ее диаметр значительно больше диаметра сливной), однако основные принципы — разогрев и размыв мазута мазутом через сопла (в этом случае размещенные на корпусе насоса) и использование минимального объема «пускового» продукта с работой по замкнуто-му циклу (и откачкой разогретого избытка в коллектор, объединяющий функции сливного и распределительного) — такие же, как и в рассмотренном комплексе. В то же время финская установка стоит на порядок дороже и имеет в разы большие габариты и вес.




http://www.enct.ru/article6.php