Ассортимент, качество и состав

Лекция №8

Ассортимент, свойства и применение мазутов, котельных, судовых и печных топлив.

Котельные топлива применяют в стационарных паровых котлах, в промышленных печах. Тяжелые моторные и судовые топлива использу­ют в судовых энергетических установках. К котельным топливам относят топочные мазуты марок 40 и 100, вырабатываемые по ГОСТ 10585-75, к тяжелым моторным топливам — флотские мазуты Ф-5 и Ф-12 по ГОСТ 10585-75, моторные топлива ДТи ДМ — по ГОСТ 1667-68. К судовым топливам относят дистиллятное топливо ТМС по ТУ 38.101567— 87 и остаточные топлива СВТ, СВЛ, СВС по ТУ 38.1011314-90.

В общем балансе перечисленных топлив основное место занимают мазуты нефтяного происхождения. Жидкие котельные топлива из сланцев, получаемые на установках полукоксования горючих сланцев и угля, — продукты коксохимической промышленности — составляют лишь небольшую долю общего объема производства топлив.

Нефтяное топливо для газотурбинных установок предназначено для применения в стационарных паротурбинных и парогазовых энергетических установках, а также в газотурбинных установках водного транспорта.

Печное бытовое топливо предназначено для сжигания в отопи­тельных установках небольшой мощности, расположенных непосредст­венно в жилых помещениях, а также в теплогенераторах средней мощности, используемых в сельском хозяйстве для приготовления кормов, сушки зерна, фруктов, консервирования и других целей.

Котельные, тяжелые моторные и судовые топлива.

Требования, предъявляемые к качеству котельных, тяжелых моторных и судовых топлив, устанавливающие условия их применения, определяются такими показателями качества, как вязкость, содержание серы, теплота сгорания, температуры застывания и вспышки, содержание воды, механических примесей и зольность.

Свойства.

Вязкость. Эта техническая характеристика является важнейшей для котельных и тяжелых моторных топлив. Она определяет методы и продолжительность сливно-наливных операций, условия перевозки и перекачки, гидравлические сопротивления при транспортировании топлив по трубопроводам. От вязкости в значительной степени зависит скорость осаждения механических примесей при хранении, а также способность топлива отстаиваться от воды.

Содержание серы. В остаточных топливах содержание серы зависит от типа перерабатываемой нефти (сернистой или высокосернистой) и технологии получения топлива. Сера в остаточных топливах находится в связанном состоянии. Поэтому коррозионная агрессивность сернистых мазутов ниже, чем сернистых светлых нефтепродуктов.

При сжигании сернистых топлив сера превращается в оксиды — SO₂ и SO₃. Наличие в дымовых газах SO₃ повышает температуру начала конденсации влаги — точку росы. В связи с тем, что температура хвостовых поверхностей котлов (воздухоподогревателей, экономай­зеров) близка к точке росы дымовых газов, на этих поверхностях конденсируется серная кислота, которая и вызывает усиленную коррозию металла.

Содержание серы в мазутах оказывает значительное влияние на экологическое состояние воздушного бассейна. В ряде ведущих капиталистических стран в последние годы приняты ограничения по содержанию серы в мазутах до уровня 0,5—1,0 %.

Теплота сгорания. Это одна из важнейших характеристик топлива, от которой зависит его расход, особенно для топлив, применяемых в судовых энергетических установках, так как при заправке топливом с более высокой теплотой сгорания увеличивается дальность плавания.

Теплота сгорания зависит от состава топлива и его зольности. Теплота сгорания высокосернистых топлив ниже, чем сернистых.

Температура застывания. Как и вязкость, температура застывания характеризует условия слива и перекачки топлива. Она зависит от двух основных факторов: качества перерабатываемой нефти и способа получения топлива. Для топочных мазутов марок 40 и 100 она находится в пределах 22—25 "С и практически постоянна при хранении топлив.

Температура вспышки определяет требования к пожарной безопасности остаточных топлив. Для топлив, используемых в судовых энергетических установках, нормируется температура вспышки в закрытом тигле (>75—80 ^оС), для котельных топлив — в открытом тигле (90—100 °С); эти нормы обеспечивают безопасную работу судовых энергетических и котельных установок.

Содержание воды, механических примесей и зольность. Эти ком­поненты являются нежелательными составляющими котельных топлив, так как присутствие их ухудшает экономические показатели работы котельного агрегата, увеличивает коррозию хвостовых поверхностей его нагрева. При использовании обводненного котельного топлива в судовых энергетических установках в результате попадания глобул воды на поверхности трения деталей, нарушает смазывающие способности топлива. Как правило, вода образует с котельным топливом очень стойкие эмульсии. Большая стойкость эмульсий обусловлена высокой вязкостью мазута и наличием в нем поверхностно-активных асфальтено-смолистых стабилизаторов. С повышением температуры эмульсии разрушаются вследствие уменьшения поверхностного натяжения и вязкости.

В то же время наличие воды, равномерно распределенной по всему объему, оказывает положительное влияние на эксплуатационные свойства топлив. Испарение мелкодисперсных частиц воды происходит мгновенно в виде «микровзрыва», процесс сгорания протекает плавно и с достаточной полнотой, что приводит к снижению удельного расхода топлива и дымности отработавших газов. Равномерное распределение и образование воды в виде мелкодисперсных частиц обеспечивается с помощью специальных устройств: кавитаторов, смесителей.

Механические примеси засоряют фильтры и форсунки, нарушая процесс распыливания топлива.

Зола, определяемая показателем зольность, характеризует наличие в топливе солей металлов. Она отлагается при сжигании топлив на поверхностях нагрева котлов и проточной части газовых турбин. Это ухудшает теплоотдачу, повышает температуру отходящих газов, снижает КПД котлов и газовых турбин.

Зольность топлив зависит, прежде всего, от содержания солей в нефти. Улучшение обессоливания нефтей на нефтеперерабатывающих предприятиях в последние годы позволило получить обессоленные нефти с содержанием солей не более 3—5 мг/л и вырабатывать котельные топлива с лучшими показателями зольности.

Ассортимент, качество и состав.

Стандарт на котельное топливо — ГОСТ 10585-75 предусматривает выпуск четырех его марок: флотских мазутов Ф-5 и Ф-12, которые по вязкости классифицируются как легкие топлива, топочных мазутов марки 40 — как среднее и марки 100 — тяжелое топливо. Цифры указывают ориентировочную вязкость соответствующих марок мазутов при 50 ^оС. В зависимости от содержания серы топочные мазуты подразделяют на низкосернистые, малосернистые, сернистые и высокосернистые.

Топочные мазуты марок 40 и 100 изготовляют из остатков перера­ботки нефти. В мазут марки 40 для снижения температуры застывания до 10 ^оС добавляют 8—15 % среднедистиллятных фракций, в мазут марки 100 дизельные фракции не добавляют.

Флотские мазут марок Ф-5 и Ф-12 применяются в судовых энергетических установках – судовых двигателях и главных паровых котлах.. По сравнению с топочными мазутами марок 40 и 100 они обладают лучшими характеристиками: меньшими вязкостью, содержанием механических примесей и воды, зольностью и более низкой температурой застывания.

Кроме флотских и топочных мазутов промышленность выпускает технологическое экспортное топливо по ТУ 38. 001361-87. Это топливо изготовляют только из продуктов прямой перегонки нефти и поставляют на экспорт.

Для судовых энергетических установок вырабатывают несколько видов топлив, в том числе моторное топливо по ГОСТ 1667—68, судовое маловязкое топливо по ТУ 38.101567—87 и судовое высоковязкое топливо по ТУ 38.1011314-90.

Моторное топливо ДТ по ГОСТ 1667-68 по вязкости приближается к флотскому мазуту Ф-5, но в его состав могут входить все компоненты, обеспечивающие качество топлива. Применяется в среднеоборотных и малооборотных дизелях, производится двух сортов: первый и высший.

Судовое маловязкое топливо по ТУ 38.101567-87 — это среднедистиллятное топливо, в отличие от моторного ДТ и судового высоковязкого топлива, получаемых смешением остаточных и средне­дистиллятных фракций. Предназначено для применения в судовых энергетических установках вместо дизельного топлива. Компонентами топлива являются негидроочищенные прямогонные атмосферные и вакуумные дистилляты, продукты вторичного проис­хождения — легкие и тяжелые газойли каталитического и термического крекинга, коксования.

Судовое высоковязкое топливо (ТУ 38.1011314-90) предназначено для применения в судовых энергетических установках иностранного производства, эксплуатация которых предусмотрена на топливах, соответствующих международному стандарту на судовые топлива MS ISO/D1S-F-8217. Получают его компаундированием остатков прямой перегонки и деструктивных процессов с добавлением среднедистиллятных фракций. С учетом специфики применения судового высоковязкого топлива в нем ограничено содержание ванадия.