Аква терм  8 (495) 751-39-66
котлы-горелки
pcvexpo15

Отопление на отработанном масле

 

А. Григорьев

 

Для предприятий, на которых в результате их деятельности скапливаются большие объемы отработанного масла, внедрение отопительного оборудования, использующего «отработку» в качестве топлива, представляет выгодное решение целого ряда проблем.

 

Идея использования отработанных масел (ОМ) в качестве топлива для отопления в ряде зарубежных стран эксплуатируется уже достаточно давно и весьма эффективно и регулируется четкой законодательной базой. В США это целая индустрия: около 60 % собранной «отработки» отправляется на вторичную переработку, остальное утилизируется, в том числе сжигается в теплогенераторах малых и средних отопительных систем. Во многих странах ЕС существует полный запрет на сжигание ОМ. В целом в западно-европейских странах собирается около 75 % «отработки» – при этом 25 % регенерируется, а 50 % используется в качестве топлива.
В России же процесс использования топлива из отработанного масла пока не имеет под собой четкой законодательной базы. Соответствующее оборудование сертифицируется как отопительное, работающее на жидком топливе. Для организации системы теплоснабжения на ОМ необходимо составить проект, учитывающий воздействие на окружающую среду всего объекта в целом.
В России также не существует налаженной системы сбора, восстановления и утилизации ОМ, а действующие перерабатывающие предприятия из собранных масел восстанавливают солидол и низкосортные масла, которые в технике на сегодняшний день малоприменимы. Однако использование «отработки» для отопления в нашей стране весьма перспективно, потенциал топливной базы на основе отработанных технических масел от автотранспорта и иных видов техники в России составляет до 500 млн т/год и более. Повторно используется меньше половины (40–48 %): 14–15 % из них идет на регенерацию, остальное используется как топливо.
Одно из самых перспективных направлений утилизации ОМ подразумевает использование его в качестве топлива для обогрева промышленных объектов. Такой подход позволяет предприятию сократить расходы на теплоснабжение за счет отказа: от услуг энергоснабжающих организаций, потребления традиционного газового или жидкого топлива, затрат на утилизацию отработанного масла как опасного промышленного отхода. При этом снижается и нагрузка на окружающую среду – сжигание «отработки» с помощью высокотехнологичного оборудования экологически безопаснее ее неконтролируемой «утилизации». Содержание вредных соединений в продуктах сгорания горелок на ОМ должно соответствовать нормативам, установленным для горелочных устройств на обычном дизтопливе.
Очевидно, что для таких предприятий, как автотехцентры, судоремонтные верфи, автопарки, насосные станции, где постоянно идет сбор ОМ, его использование для обогрева собственных производственных помещений особенно выгодно. В то же время, по оценкам специалистов, средняя цена на отработанное масло в два–три раза ниже, чем на дизельное топливо, при почти одинаковой калорийности. Поэтому использование этого топлива оказывается рентабельным даже независимо от объемов собственного «производства» масла. Конечно, при проведении технико-экономического обоснования применения отопительного оборудования на ОМ необходимо учитывать затраты на проведение регулярных регламентных работ по очистке нагревателей и теплообменных поверхностей.
Наибольшее распространение в качестве теплоагрегатов, работающих на отработанном масле, получили печи и воздушные теплогенераторы.
 

Печи на отработанном топливе

Печи, работающие на ОМ, обычно не отличаются большой мощностью и используются для обогрева отдельных помещений автомастерских, складов запчастей и др. В этих теплогенераторах сжигание топлива производится в камере сгорания в особой чаше, обычно чугунной, топливо на которую подается капельным способом. Под действием высокой температуры масло выпаривается, а образовавшиеся пары смешиваются с воздухом и сгорают. Воздух в камеру сгорания подается принудительно под небольшим давлением, что обеспечивает стабильный режим горения.
В частности, нагнетательным вентилятором оснащены теплогенераторы на отработанном масле ЖАР-25 и ЖАР-100. В этих устройствах вентилятор управляется электронным контролером, и благодаря этому появляется возможность изменения мощности, что приводит к более экономному расходованию топлива. К тому же блок управления таких теплогенераторов снабжен функцией автоматического поддержания температуры.
Продукты сгорания топлива нагревают теплообменник и отводятся на улицу по дымоходу, который должен иметь протяженность не менее 4 м. Тепло отдается с теплообменника печи излучением или отводится с помощью вентилятора.
Розжиг в таких печах часто производится вручную, предварительно чаша прогревается сжиганием в ней небольшого количества топлива. Во время работы топливо подается из топливного бака (закрепленного на печи или находящегося в удалении) автоматически с помощью насоса.
 Безопасность работы теплогенератора обычно обеспечивается с помощью датчика температуры, защищающего печь от перегрева, и датчика перелива топлива.
Датчик температуры размещается на внутренней стенке корпуса и включается в цепь привода насоса подачи топлива. В случае срабатывания датчика насос отключается, топливо перестает подаваться в камеру сгорания, горение прекращается.
При нарушении режима горения возможен перелив топлива через края тарелки. В этом случае срабатывает датчик перелива и также отключает насос подачи топлива.
При освоении топливной ниши ОМ в России изначально распространение получили печи зарубежных производителей, такие как Kroll W401, W401L (США), Thermobile AT 306, 307, 400, 500 (Нидерланды). Появились и аналоги отечественного производства – например, отопители нa отработанном масле «Tеплон Т 603» (ЗАО «Беламос»), «Тайфун ТГМ 300» (ООО «Фирма Биляр»), «Жар 25» (ООО «Лепта») и др.
Более эффективного сжигания топлива в печах на «отработке» удается добиться с помощью распыления его тонким слоем. В этом случае ОМ подается из встроенного или внешнего бака дозирующим насосом в камеру сгорания, где и происходит распыление. Насосом создается давление в 4–5 атм, за счет подключения к магистрали сжатого воздуха, что и вызывает сверхтонкое распыление.
Но даже распыление ОМ сжатым воздухом позволяет сжечь только около 70 % топлива. Остальная часть осаждается на теплообменнике и значительно снижает теплоотдачу, поэтому чаши в печах на отработанном топливе, как и стенки теплообменника, нуждаются в периодической очистке. Для разных агрегатов время между очистками колеблется от 6 до 800 ч работы и более, в зависимости от применяемой в них технологии сжигания и чистоты используемого топлива.
Для еще большего повышения эффективности работы печей на ОМ американской компанией Clean Burn была разработана технология вторичного дожига отработанного масла на мишени. Она размещается в камере сгорания на небольшом расстоянии от задней стенки, и на ней оседают капельки ОМ. В печах с применением мишени дожига чистка теплообменников стала необходима лишь через каждые 800 ч работы.
Площадь теплопередачи в таких печах определяется площадью камеры сгорания. Для увеличения теплопередачи ряд компаний-производителей стали использовать трубчатый теплообменник, а эффективность теплоотдачи повышается с помощью принудительной вентиляции.
Компанией «Техно-Климат» на базе отопителя KrollW401 разработана модель теплогенератора на ОМ Euronord EcoHeat, в которой испарительная (капельная) схема сгорания топлива сочетается с высокоэффективным радиальным вентилятором обдува (рис. 1). Теплогенератор обеспечивает подачу в помещение большого объема нагретого воздуха при полном отсутствии побочного теплового излучения, за счет этого увеличивается КПД прибора и появляется возможность более гибко регулировать обогрев помещения.
 
 
Рис. 1. Теплогенератор, работающий на отработанном масле
 
При установке особого устройства подачи топлива такой теплогенератор способен работать в полностью автоматическом режиме (без ручной дозаправки). Данное устройство имеет в своем составе поплавок, контролирующий уровень топлива в баке отопителя, и схему управления, которая включает насос стандартного агрегата подачи топлива Kroll или Euronord при снижении уровня топлива в баке ниже заданного.
 

Воздушное отопление на «отработке»

Наибольшая эффективность сжигания отработанного топлива достигается в камерах сгорания воздушных теплогенераторов с помощью дутьевых горелок. КПД таких стационарных агрегатов достигает 93 %. Камеры сгорания теплогенераторов выполняются из высокотемпературной нержавеющей стали и могут работать с любыми типами горелок. В качестве топлива может быть использовано дизтопливо, газ, животные жиры, отработанное или растительное масло. Таким образом, преимущества воздушного отопления, не требующего промежуточного теплоносителя, сочетаются в таких системах с экономическими преимуществами топлива из ОМ.
В воздушных теплогенераторах (рис. 2) раскаленные продукты сгорания, проходя внутри теплообменника, нагревают его и отводятся за пределы помещения. Нагнетаемый вентилятором воздух обдувает теплообменник, нагревается и поступает в помещение через регулируемые жалюзи или систему воздуховодов. Теплоотдача начинается сразу после включения установки.
Мощность таких теплоагрегатов достигает 1,5 МВт, благодаря чему с их помощью можно создавать автономные системы отопления помещений большого объема и любого назначения: складов, ангаров, цехов, торгово-выставочных комплексов, сельскохозяйственных объектов, спортивных сооружений, помещений автосервисов и др. Их можно использовать в технологических процессах, на специфических производствах – для подготовки горячего воздуха, сушки и нагрева материалов и изделий.
 
 
Рис. 2. Теплогенераторы воздушного отопления на отработанном масле
 
На российский рынок такие воздушные теплогенераторы часто поставляют те же компании, которые производят и печи, работающие на ОМ, например, Kroll (Германия) – установки серий S и SKE, EnergyLogic (США) и др.
Для предотвращения отрыва пламени от горелки и возникновения эффекта обратной тяги в воздухонагревателях EnergyLogic предусмотрена автоматическая система регулирования по разряжению в дымоходе.
Для удобства размещения производители предусматривают вертикальные и горизонтальные модули теплогенераторов. Воздухонагреватели EnergyLogic могут быть установлены под потолком обогреваемого помещения, прикреплены к стене, размещены на платформе из негорючего материала либо расположены на стойках на топливном баке. Конструкция аппаратов позволяет подавать нагретый воздух в разных направлениях, разделять воздушные потоки и направлять их в систему вентиляции. Для обогрева больших помещений возможно проектирование коллекторной системы подачи топлива к нескольким горелкам, установленным на работающих в каскаде воздушных теплогенераторах.
Очистка теплообменных поверхностей воздушных теплогенераторов производится при помощи промышленного пылесоса каждые 2–6 мес.
 

Водяное отопление на ОМ

Отопление на отработанном масле может быть не только воздушным, но и водяным. Примером такого котельного оборудования могут служить водогрейные котлы EL-200B и EL-500B (максимальная мощность – 58,3 и 146 кВт) фирмы EnergyLogic. Они оснащены двумя топливными баками, в первом из которых происходит отстаивание нерастворимых примесей и твердых частиц. Масло после отстаивания подается через фильтр, задерживающий частицы размером более 100 мкм, в основной питающий бак. Перед подачей на форсунку горелки топливо еще раз очищается на фильтре тонкой очистки, разогревается до температуры 50–75 °С, в зависимости от состава масла, и смешивается в форсуночном блоке с первичным воздухом, нагнетаемым встроенным компрессором. В зону горения от вентилятора горелки поступает также вторичный воздух. Качество сжигания ОМ по такой технологии сопоставимо со сжиганием обычного печного топлива. Блок подогрева топлива изготовлен из особого сплава. Его очистку следует проводить примерно раз в два месяца.
Система подачи топлива EnergyLogyc включает и запатентованный дозирующий насос, регулирующий подачу горючего в зависимости от его характеристик, – для обеспечения оптимальных условий горения. Насос может подавать топливо на расстояние до 45 м.
Котел EL имеет двухходовую конструкцию с полностью водоохлаждаемой топкой. В дымогарные трубки встроены турбулизаторы из нержавеющей стали. Корпус котла имеет теплоизоляцию из плотного слоя стекловолокна. Крышка дымосборной камеры – съемная, что облегчает осмотр, техническое обслуживание и очистку внутренних поверхностей котла. При этом не требуется демонтировать горелку. Котел оснащен змеевиком для подготовки горячей воды, а при необходимости подключается также к отдельному бойлеру.
 

Горелки на «отработке»

Принцип работы большинства горелок на ОМ европейского производства схож с описанным выше. Встроенный топливный насос закачивает горючее в герметичную промежуточную камеру с электронагревателем. После нагрева масла до температуры, на которую настроен регулировочный термостат, включается роторно-компрессорная группа горелки. Вращающийся в гильзе ротор с лопатками осуществляет забор первичного воздуха из помещения и смешивает с ним топливо из промежуточной камеры. Затем готовая топливно-воздушная эмульсия через форсунку подается под давлением в камеру сгорания. Вентилятор горелки нагнетает вторичный воздух.
 
 
Рис. 3. Горелка для сжигания отработанного масла
 
Такая технология позволяет добиться наиболее полного сгорания топлива и, как следствие, до минимума снизить загрязнение форсунки и выбросы в окружающую среду. Конструкции горелок различных фирм могут отличаться устройством компрессора (у большинства горелок он встроенный) и типами используемых фильтров.
На российском рынке представлены универсальные (способные сжигать различное топливо, в том числе – отработанное масло) горелки фирмы Kroll (номинальная тепловая мощность – от 28,5 до 195 кВт; расход топлива – 2,4–16,5 кг/ч), горелки Giersch мощностью от 51 до 200 кВт (расход топлива – 4,3–16,5 кг/ч), Euronord EcoLogiс мощностью от 20 до 240 кВт.
Горелки с ротационными форсунками выпускает и немецкая компания Saacke. Высокая эффективность сжигания топлива (в том числе битумов, гудронов и остатков тяжелых минеральных масел) при их использовании обеспечивается за счет качественной регулировки различных потоков топлива. Подаваемый в горелку воздух разделяется на первичный (25 %), распыляющий топливную пленку после кромок вращающегося стакана, вторичный (70 %), обеспечивающий сгорание основной массы топлива, и третичный (5 %), защищающий вращающиеся лопатки от перегрева и препятствующий отложению продуктов сгорания.
Снижение образования оксидов азота в ротационных горелках Saacke обеспечивается подачей газов рециркуляции в область зоны первичного сжигания.
Ротационные горелки обладают широким диапазоном регулирования (1:10), причем избыток воздуха остается практически неизменным при снижении нагрузки до 20 % номинальной.
Модели горелок Euronord EcoLogiс, которые поставляет на российский рынок ООО «Техно-Климат», оснащены двухступенчатым нагревателем топлива в камере подогрева. Это позволяет быстро нагреть первую порцию топлива до рабочей температуры и обеспечить быстрый запуск горелки, а также поддерживать температуру в камере подогрева самым экономичным способом. На мощных моделях горелок Euronord EcoLogic используется сдвоенная схема подключения сжатого воздуха для стабильной работы горелки в режиме максимальной мощности.
«Рекордсменами» по мощности можно назвать универсальные горелки итальянской фирмы Ar-Co. Их типоразмерный ряд включает модели мощностью от 23 до 1395 кВт. Самая мощная горелка этого ряда расходует 120 кг топлива в час, а ее габариты составляют 1520х920х600 мм.
Появились и отечественные разработки в этой области. Так, ООО «Общемаш» производит автоматическую горелку ОМС-600 мощностью 11,8–117,7 кВт (расход топлива – 1,2–11,3 кг/ч; габаритные размеры – 275х300х475 мм; потребляемая электрическая мощность – 0,35 кВт).
Все упомянутые выше горелки являются универсальными, т. е. могут работать как на ОМ, так и на дизельном и печном топливе, мазуте, а также на рапсовом и растительном масле. Форма факела – правильный овал, близкий к сфере. При переходе с одного вида топлива на другое не требуется демонтаж горелки, необходимо лишь произвести регулировку подачи первичного и вторичного воздуха, а также температуры предварительного разогрева топлива. Температура нагрева должна обеспечивать вязкость, необходимую для оптимального сгорания конкретного горючего. Например, отработанное масло требует подогрева до 70 °С при вязкости 7 °Е, а дизельное топливо – до 20 °С (вязкость – 1,6 °Е). От вида топлива зависит содержание СО2 и сажи в дымовых газах. Содержание углекислого газа должно составлять 8–14 %, а сажи – 1–2,5 (по шкале Бахараха). Корректировка этих значений возможна изменением количества воздуха в смеси. Температура отходящих газов – примерно 260 °С.

 Статья опубликована в журнале "Промышленные и отопительныек котельные и мини-ТЭЦ" , 2 (7)`2011.


Опубликовано: 07 июня 2011 г.

вернуться назад



Читайте так же:

rifar
zota
testo