Различные средства и технологические схемы очистки тяжелых топлив

Различные средства и технологические схемы очистки сопоставляют по показателям сравнительной оценки:

физико-техническим:

относительной концентрации ? = С₁/С₀ (С₁, С₀ — со­ответственно концентрация примесей после прохождения очистителя и до него);

диаметру частиц (максимальный размер частиц приме­сей, оставшихся в топливе после прохождения очистителя) d­_кр­­;

времени ?, затраченному на очистку топлива заданного объема;

технико-экономическим;

потерям топлива при очистке В_п;

затратам труда В_т-з;

затратам энергии В_эн;

строительной стоимости В_ст.

При сопоставлении по величине ? следует иметь в виду, что сравнивать различные агрегаты очистки можно только при работе их на топливе одной марки. Значение d_кр опре­деляет качественную сторону процесса очистки. Поэтому необходимо сопоставлять размеры частиц одинакового про­исхождения, т. е. разграничивать частицы песка, органи­ки и т. д., отличающиеся плотностью. При рассмотрении различных технологических схем очистки удобно сопостав­лять по времени ?, затраченному на очистку топлива задан­ного объема, задаваясь определенными значенями ? или d_кр. В связи с тем что физико-технические критерии ?, d_кр, ? взаимосвязаны, в каждом конкретном случае необходимо выяснить, какой критерий является определяющим.

Очистка тяжелых топлив сопровождается потерями их горючей части, уходящей в шлам. Это в целом приводит к увеличению удельного расхода топлива на энергетичес­кую установку. При равенстве других показателей крите­рий В_п решающий.

Из сопоставления методов очистки тяжелых топлив по различным показателям сравнительной оценки видно, что у сепараторов и фильтрационных установок при очистке топлива от механических примесей значения d_кр равны. Однако по удалению воды при работе на отечественных топливах фильтрационные установки менее эффективны, чем центробежные сепараторы, поэтому, в настоящее вре­мя, ограничиваться в системе топливоподготовки одной фильтрацией нельзя. В этом случае необходимо устанав­ливать центробежный сепаратор.

На рис. 41 представлена рекомендуемая ЛИВТ техно­логическая схема топливоподготовки для судов отечест­венной постройки, двигатели которых приспособлены для работы на тяжелых топливах: моторном ДТ и флотском мазуте Ф5.

Технологическая схема топливоподготовки состоит из линии I дизельного топлива и линии II тяжелого топлива. Линия I должна быть укомплектована путевым фильтром из водопоглощающего материала.

Тяжелое топливо, предварительно очищенное от воды и механических примесей в отстойной цистерне 9, насос 7 подает на подогреватель 8, где вязкость топлива снижает­ся до 12 мм²/с, требуемой по условиям центробежной сепа­рации. Далее топливо поступает в сепаратор 10, а затем в расходную цистерну 11 тяжелого топлива (линия II). Система трубопроводов и запорных клапанов обеспечивает работу двухтопливной системы в следующих режимах:

очистку дизельного топлива при его повышенном обвод­нении в центробежном сепараторе и затем в путевом филь­тре;

очистку тяжелого топлива в отстойной цистерне, а за­тем в центробежном сепараторе;

очистку дизельного топлива только в центробежном се­параторе 10, установленном на линии тяжелого топлива II. Использование центробежного сепаратора тяжелого топли­ва 10 для очистки дизельного топлива можно объяснить спецификой фильтрующего материала путевого фильтра, который, впитав в себя воду до известного предела, далее

уже перестает ее удалять из топлива. В этом случае необ­ходимо вывести фильтр из эксплуатации и удалить погло­щенную им воду. Поэтому при повышенном обводнении ди­зельного топлива целесообразна центробежная очистка. В этом случае насос 7 забирает топливо из цистерны запа­са 4, которое после очистки без подогрева в сепараторе при производительности, равной 80—90% номинальной, направ­ляется в расходную цистерну или дополнительно очищает­ся в фильтре 2.

В системе топливоподготовки предусмотрена возмож­ность повторной сепарации тяжелого топлива 6, отстой- пая 9 и расходная 11 цистерны, а также шламовая цистерна 12 оборудованы змеевиками подогрева. В цистерне запаса 6 рекомендуется применять местный подогрев топлива в районе приемного патрубка. Подогревать топливо в цис­тернах можно паром давлением до 0,5 МПа или горячей водой. В целях снижения потерь теплоты и предупрежде­ния ожогов рекомендуется изолировать отстойную и рас­ходную цистерны тяжелого топлива.

Для системы топливоподготовки рекомендуется приме­нять следующее комплектующее оборудование:

центробежный сепаратор 10 самоочищающегося типа, автоматизированный, поминальной производительностью 2,5—3,0 м³/ч при общей мощности главных двигателей от 800 до 2500 кВт или 4,5—5,0 м³/ч — при их мощности до 5000 кВт;

фильтр 2 топливный путевой, сдвоенный, с фильтрую­щими элементами, обеспечивающими поглощение из ди­зельного топлива воды до «следов» и тонкость фильтра­ции 10 мкм;

подогреватель топлива 8, теплоноситель — горячая вода до 103 °С или пар давлением не более 0,5 МПа, обеспе­чивающий максимальный тепловой поток не менее 18— 24 кВт;

топливоперекачивающие насосы с подачей 3—5 м³/ч для дизельного топлива и 8—10 м³/ч для тяжелого топлива;

отстойная цистерна 9 такой вместимости, чтобы время отстаивания топлива было не менее 10 ч. При общей мощ­ности главных двигателей 800—2500 кВт вместимость цис­терны соответственно должна быть 3—6 м³;

расходная цистерна 11 тяжелого топлива такой вмести­мости, чтобы время работы главных двигателей без попол­нения цистерны топливом составляло не менее 8 ч. Для расходной цистерны 1 дизельного топлива время работы без пополнения рекомендуется принимать 4 ч. При общей мощности главных двигателей 800—2500 кВт вместимость расходной цистерны тяжелого топлива рекомендуется при­нимать соответственно 3—6 м³, а цистерны дизельного то­плива — 1,5—3,0 м³;

шламовая цистерна, предназначенная для сбора отстоя из топливных цистерн и шлама после центробежной очист­ки. Для судов мощностью 800—2550 кВт вместимость шламовой цистерны рекомендуется принимать примерно 1,5— 2,5 м³;

для повышения надежности системы топливоподготовки наряду с основным должен быть установлен резервный сепаратор топлива такого же типа. При подключении ре­зервного сепаратора необходимо обеспечить возможность одновременной параллельной работы обоих сепараторов в режиме пурификации при их фактической производитель­ности 50% номинальной. Топливоподкачивающие насосы 3 и 5 резервируют насосы центробежных сепараторов.

На судах Минречфлота рекомендуется общая схема системы топливоподачи главных двигателей. В этом случае для всех главных двигателей общими являются топливо- перекачивающие насосы, подогреватель топлива, путевой фильтр и устройства для переключения двигателей с одно­го вида топлива на другое. Топливоперекачивающие на­сосы рекомендуется применять шестеренного типа с пода­чей, превышающей расход топлива главными двигателями при их работе на номинальном режиме в 2,5—3,0 раза.

Фильтр тонкой очистки перед двигателем должен быть самоочищающего типа с тонкостью фильтрации 5—8 мкм.

В системе питания необходимо предусмотреть расходо­мер ротационного типа с цифровой индикацией для изме­рения расхода дизельного и тяжелого топлива до 500 л/ч.

Рекомендуемая ЛИВТ технологическая схема очистки топлива на судах для стран СЭВ (рис. 42) состоит из линии дизельного топлива I и линии тяжелого топлива II. Линия дизельного топлива укомплектована центробежным сепа­ратором 3 самоочищающегося типа, линия тяжелого топли­ва — отстойной цистерной 2, подогревателем 5 и фильтра­ционной установкой 6.

Запорная арматура и система трубопроводов предусмот­рены так, что агрегаты очистки могут работать последова­тельно. В этом случае тяжелое топливо, очищенное в отстой­ной цистерне, затем через подогреватель 4 поступает на очистку в центробежный сепаратор 3, установленный на линии тяжелого топлива, и далее в фильтрационную уста­новку 6.

Тяжелое топливо при обводненности до 3 % предвари­тельно очищают в отстойной цистерне, а затем в фильтра­ционной установке. Дизельное топливо очищают в центро­бежном сепараторе.

Как показали результаты испытаний, фильтрационная установка фирмы «Софранс» при обводненности топлива до 3 % обеспечивает па выходе обводненность не более 0,5 %. В работающем тяжелом топливе можно допустить большую, нежели в дизельном обводненность, так как частицы воды обволакиваются смолистыми веществами, находящимися м достаточном количестве в тяжелом топливе, и при поступ­лении в топливную аппаратуру не соприкасаются с прецизионными деталями топливного насоса.

При аварийной (более 3 %) обводненности тяжелое топ­ливо направляют в отстойную цистерну, где оно частично освобождается от воды. Затем топливо поступает в центро­бежный сепаратор, установленный на линии дизельного топлива. Сепаратор настраивают на повышенную произво­дительность, равную Q= (0,9?1,0)Q_н так как в данном случае основная задача — удалить воду из топлива, причем сепаратор может только частично уменьшить долю воды, после чего топливо направляют на фильтрационную уста­новку, где оно окончательно очищается от воды и механи­ческих примесей. Перед фильтрацией топливо подогревают в подогревателе фильтрационной установки. Работой сепа­ратора при аварийной обводненности на повышенной про­изводительности преследуют 2 цели. Во-первых, уменьшает­ся время использования сепаратора, установленного на линии дизельного топлива; во-вторых, при повышенной производительности разделяющий фактор сепаратора мень­ше, поэтому меньше потери тяжелого топлива при очистке. Кроме того, вода при центробежной очистке удаляется быстрее, чем механические примеси, что также говорит о целесообразности повышенной производительности.

При выходе из строя фильтрационной установки тяже­лое топливо из цистерны запаса может быть подано насосом в отстойную цистерну, а после отстаивания на подогрева­тель и в сепаратор. В этом случае сепаратор должен рабо­тать с производительностью, при которой максимально уда­ляются из топлива вода и механические примеси. Затем очищенное топливо поступает в расходную цистерну тяже­лого топлива.

При выходе из строя топливоперекачивающего насоса в качестве резервного можно использовать насос сепарато­ра. В этом случае тяжелое топливо насос сепаратора за­бирает из цистерны запаса.

Основное комплектующее оборудование, которое реко­мендуется применять для систем топливоподготовки, в ос­новном не отличается по характеристикам от оборудова­ния для судов отечественной постройки: сепаратор, подогре­ватель, насосы, отстойная и расходная цистерны с такими же характеристиками. Автоматизированная фильтрацион­ная установка должна удалять механические примеси (тон­кость фильтрации 10 мкм) и воду (до «следов») при исход­ной доли ее не более 3%. Номинальная производительность фильтрационной установки 1—2 м³/ч. В состав ее должны входить подогреватель и насос.

Рекомендуется общая схема системы топливоподачи дви­гателей. Характеристики основного комплектующего оборудования, топливоподкачивающих насосов, подогревате­ля, фильтра тонкой очистки, расходомера должны быть такими же, как и характеристики системы топливоподачи для судов отечественной постройки. Отличается система вискозиметром, который должен быть автоматизирован. Диа­пазон регулирования вязкости от 4 до 12 мм²/с.

В табл. 24 приведены основные характеристики реко­мендуемого комплектующего оборудования.