CC BY
149
_______________________________ © В.Д. Катин, Н.Г. Пайметов, 2005
УДК 662.61.074:665.6
В.Д. Катин, Н.Г. Пайметов
НОВЫЕ МАЛООТХОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЕЗАВОДСКИХ ПЕЧЕЙ
Одной из актуальных проблем современности остается охрана воздушного бассейна от загрязнения, и во многом от ее решения зависит здоровье и жизнь людей. По данным Всемирной организации здравоохранения 80 % заболеваний в мире обусловлены загрязнённым воздухом. В нашей стране вопросам охраны атмосферного воздуха придается приоритетное значение. В принятом в 2002 году новом законе РФ «Об охране окружающей среды» жестко регламентируются нормы предельно допустимых выбросов ПДВ в атмосферу и устанавливается ответственность должностных лиц за ее загрязнение [1, 2]. Нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ), расположенные в крупных промышленных регионах, оказывают негативное влияние на общее загрязнение воздушного бассейна. По данным Госкомстата России нефтеперерабатывающими предприятиями ежегодно выбрасывается более 1500 тыс. т загрязняющих веществ, в том числе углеводородов -1182; оксидов серы - 232; оксидов азота - 27; оксида углерода -112; твердых частиц - 14 и прочих - 16 тыс. т [3,4]. При этом основными источниками загрязнения воздуха на НПЗ являются трубчатые нагревательные печи (60%), факельные и другие установки (40 %) [5, 6]. По результатам обследования Хабаровского НПЗ выбросы вредных веществ из нефтезаводских печей в значительной мере определяются методом сжигания топлива, конструкцией горелочных устройств (ГУ), их тепловой мощностью, а также видом топлива [7].
Данные по выбросам основных загрязняющих веществ трубчатыми печами ОАО «Хабаровский НПЗ» представлены в (табл. 1) [8].
По результатам авторских исследований на Хабаровском НПЗ превышение установленных норм ПВД наблюдается по выбросам оксидов азота и серы. В связи с этим необходимо
Таблица 1
Валовые выбросы (т/год) загрязняющих веществ в атмосферу печным парком Хабаровского НПЗ
Назначение и тип нефтезаводской печи в о СО Б02 кох
Одно- и двускатные трубчатые печи термокрекинга 2,8 74,8 1211 13,1
Двускатные печи первичной переработки нефти 2,7 28,5 719,6 4,96
Коробчатые печи каталитического риформинга 3,3 26,6 664,6 7,7
отметить, что вопросы охраны атмосферного воздуха на предприятиях отрасли решаются не совсем удовлетворительно, а акционирование отрасли практически не способствует решению экологических проблем.
Это объясняется тем, что существующие в современных условиях отечественные методы проектирования и эксплуатации трубчатых печей технологических установок на многих НПЗ основаны, главным образом, на обеспечении производства целевых нефтепродуктов без надлежащего комплексного учета количественного и качественного состава сопутствующих вредных выбросов в воздушный бассейн [3, 4].
Кроме того, недостаточно проработанной на стадии проектирования трубчатых печей до последнего времени остается проблема расчетного определения выбросов вредных веществ с продуктами сгорания горелочных устройств. К этому также следует добавить, что до сих пор мало изучено влияние способа сжигания топлива в печах на образование токсичных продуктов горения и имеются недостаточные экспериментальные данные по исследованию влияния конструкции топочно-горелочных устройств на выход загрязняющих веществ в дымовых газах. Именно сейчас назрела необходимость создания новых или усовершенствованных малотоксичных горелок и систем приборного контроля процесса горения топлива в топках печей и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух [1, 2].
Отметим, что до настоящего времени уровень технических решений при проектировании нефтезаводских печей и их эколо-го-техническое состояние еще отстают от современных требований, предъявляемых к топочно-горелочным устройствам. В связи с этим необходимо уделять больше внимания не только четко отработанной методике технологического контроля нагрева нефти и нефтепродуктов в трубчатых печах, но и экологической стороне эксплуатации печей. Опыт показывает, что технологические, экологические и теплотехнические вопросы неразрывно связаны между собой [3, 5].
Указанные обстоятельства вызывают необходимость принятия от ученых, проектировщиков и эксплуатационников экстренных мер по организации малоотходных технологических процессов на НПЗ с тем, чтобы свести к минимуму ущерб окружающей среде. Кроме того, это обусловливает необходимость разработки и внедрения эффективных методов повышения экологической безопасности работы технологического оборудования НПЗ, включая различные виды топливосжигающих устройств: горелок и форсунок нефтезаводских печей. В современных условиях настоятельно требуется расширение исследований с целью поиска и создания новых малоотходных способов сжигания топлива в трубчатых печах [1-4].
По мнению авторов, дальнейшее совершенствование традиционных методов сжигания газа и мазута в топках печных агрегатов позволит приблизиться к решению этой проблемы [8]. Повышение же экологичности работы печей может быть достигнуто за счет комплексного подхода, который заключается в организации экономичного топочного процесса (перевод горелок на работу с оптимальными избытками воздуха, автоматический контроль процесса горения с помощью газоанализатора Те81о-33, максимальная утилизация теплоты отходящих газов) и подавлении образования вредных веществ непосредственно в топочном объеме печей (использование методов ступенчатого сжигания топлива, впрыска воды или пара в ядро факела, рециркуляции части дымовых газов в дутьевой воздух и топку, внедрение малотоксичных горелок с двухступенчатым подводом воздуха), обеспечивающих нормативный ПДВ в атмосферный воздух [2, 3].
Таблица 2
Возможные пределы снижения выбросов оксидов азота (%) в топках нефтезаводских печей
Вид Малоотходные технологии эксплуатации печей
оплива Оптимальный Рециркуляция Двусту- Впрыск Рецирку- Ступенчг
избыток воз- части пенчатое влаги в ляция тое горе-
духа в топке (10-20% об.) сжигание зону при оп- ние при
ат = 1,05-1,15 дымовых га- горения тималь- опти-
зов ных мальных ат
аз 10-20 25-30 40-50 5-10 40-50 50-60
Яазут 10-15 20-25 30-40 5-10 35-40 40-50
Максимального эффекта сокращения выбросов токсичных веществ, прежде всего оксидов азота и диоксида серы, при сжигании газа и мазута можно достичь комбинацией указанных выше методов. В (табл. 2) приведены данные по экологической эффективности апробированных малоотходных технологий сжигания топлива [4, 6].
Как видно из данных табл. 2 максимальное снижение выбросов вредных веществ достигается при сочетании режимных и конструктивных методов. Очевидно, что такой путь целесообразен и приемлем для трубчатых печей Хабаровского НПЗ с невысокими дымовыми трубами и ограниченными возможностями конструктивных изменений. При этом следует отметить, что сокращение выбросов оксидов азота за счет очистки дымовых газов при помощи катализаторов достаточно дорого и практически сложно исполнимо, так как извлечь относительно малые концентрации КОх из больших объемов продуктов сгорания затруднительно [1, 3]. Выбор того или иного метода снижения выбросов N0,, (см. табл. 2) из трубчатых печей должен определяться в каждом конкретном случае не только экологическими и экономическими соображениями, но и конструктивными особенностями самих тепловых агрегатов.
В последнее время находят применение на заводах отрасли малотоксичные горелки и форсунки, а также методы сжигания газомазутного топлива в режиме ступенчатого горения или в виде
водомазутных эмульсий. Данные технические решения защищены патентами и авторскими свидетельствами на изобретения и отличаются своей оригинальностью и новизной [9-13].
Результаты проделанного анализа экологических обследований и рекомендации по сокращению выбросов вредных веществ, представленные в данной работе, будут иметь практический интерес для сравнительной оценки состояния охраны воздушного бассейна на других предприятиях отрасли, а также для обмена передовым опытом в области малоотходных и экологически чистых технологий. Внедрение вышеназванных мероприятий на заводах отрасли не потребует значительных финансовых затрат, что позволит говорить о возможности скорейшего практического их применения на НПЗ.
---------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Катин В.Д. Повышение эффективности использования топлива в трубчатых печах НПЗ и охрана окружающей среды. - Хабаровск: РИОТИП, 2004. - 240 с.
2. Катин В.Д. Защита окружающей среды при эксплуатации печных и котельных установок. - Хабаровск: ДВГУПС, 2004. - 174 с.
3. Колмогоров А.Н., Катин В.Д. Проектирование высокоэффективных печных агрегатов для нефтеперерабатывающих заводов. - М.: ЦНИИТЭнете-хим, 1995, № 1 - 88 с.
4. Катин В.Д., Келарев В.И. Снижение вредных выбросов в воздушный бассейн при сжигании нефтезаводских газов и мазута в технологических печах. - М.: ЦНИИТ Эне фтехим, 1996, № 3 - 116 с.
5. Катин В.Д., Савостина Л.А. Проблемы экологической безопасности нефтеперерабатывающих производств и перспективы их решения. - Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 1997. - с. 248-250.
6. Катин В.Д. Проблемы природоохраны и экологической безопасности нефтеперерабатывающих производств Хабаровского края и пути их решения. //Материалы Международной науч. конф. «Азиатско-тихоокеанский регион в глобальной политике, экономике и культуре XXI века». - Хабаровск, 2002. -
С. 76-79.
7. Пайметов Н.Г., Катин В.Д. К проблеме загрязнения атмосферы нефтеперерабатывающими предприятиями. //Труды Международной науч. конф. творческой молодежи «Научно-техническое сотрудничество стран АТР». - Хабаровск: ДВГУПС, 2005. - С. 97-98.
8. Пайметов Н.Г., Катин В.Д. Проблемы охраны окружающей среды на нефтеперерабатывающих предприятиях и пути их решения. //Материалы IV Международной научно-практ. конф. «Экология и безопасность жизнедеятельности». - Пенза: ПГСХА, 2004. - С. 103-104.
9. Катин В.Д., Губернаторов А.В. Разработка малоотходной технологии сжигания газомазутного топлива для печей Хабаровского НПЗ. //Труды Международной научн. конф. творческой молодежи. «Научно-техническое сотрудничество стран АТР в XXI веке». - Хабаровск: ДВГУПС, 2003. - С. 103104.
10. А.С. 1229515 - Россия. МКИ Е23С 11/00. Способ сжигания топлива. // Катин В. Д., Киселев Н.Г. (Россия) - 0публ.7.05.96. Бюл. № 17.
11. Патент № 2204082 - Россия. МКИ Е23С 1/10. Горелочное устройство.// Пойманов Е.А., Катин В.Д. (Россия). - Опубл. 10.05.2003. Бюл. № 13.
12. Патент № 31990 - Россия. МКИ В01Е 3/06. Устройство для сжигания жидкого топлива. // Катин В.Д., Вольхин И.В. (Россия). - Опубл. 10.09.2003. Бюл. № 25.
13. Патент № 2241529 - Россия. МКИ В01Е 3/08. Устройство для приготовления эмульсий. // Катин В.Д., Вольхин И.В. (Россия). - Опубл. 10.12. 2004. Бюл. № 34.
— Коротко об авторах -----------------------------------------------
Катин В.Д. - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой,
Пайметов Н.Г. - аспирант,
Дальневосточный государственный университет путей сообщения, г. Хабаровск.
-А
