Технические характеристики мазута и газообразного топлива. - 10 Августа 2009

Минеральные примеси в мазутах представляют собой Соли щелочных металлов. Так же, как и содержание серы, содержание минеральных примесей в топочных Мазутах значительно превосходит содержание минераль Ных примесей в исходной нефти. При сжигании мазута Часть минеральных примесей переходит в оксиды, обу-

...... .лнвая образование золы. Зольность топочных ма-

Однако при разогреве мазута острым паром перед сливом из цистерн происходит сильное обводнение мазута и содержание воды в нем достигает 5 % и более.Вязкость, или внутреннее трение,— свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. Вязкость как физическую величину выражают либо коэффициентом динамической вязкости и. (Па • с), либо коэффициентом кинематической вязкости V (м²/с). При этом V = (л/р, где р — плотность, кг/м³.

Для сравнительной оценки высоковязких продуктов, каким является мазут, обычно пользуются условной вязкостью, представляющей собой отношение времени истечения 200 мл мазута при заданной температуре ко времени истечения такого же объема дистиллированной воды при 20 °С. Она выражается в градусах условной вязкости (°УВ).

Вязкость мазута зависит от многих факторов и в первую очередь от химического состава. Отмечено, что чем выше температура кипения нефтяной фракции, тем больше его вязкость; поэтому вязкость крекинг-мазута всегда больше вязкости прямогонного мазута. При увеличении температуры вязкость мазута уменьшается (рис. 5), поэтому для облегчения транспортировки и повышения качества распыления производят его подогрев. С увеличением давления вязкость мазута повышается, однако в области обычных для топочной техники давлений зависимость вязкости мазута от давления невелика и при практических расчетах ею пренебрегают.

От вязкости мазута зависят затраты энергии на транспортировку его по трубопроводам, время слива из ем-

Костел, скорость и полнота отстаивания от воды и механических примесей, эффективность распыления.

Плотность — это масса вещества в единице объема (и ii \г'|, которая отражает товарное качество нефтепродукта. Показателем плотности пользуются в расче-| 1\ для определения вместимости резервуаров мазута, I к иода энергии на его перекачку и др. Для практиче-н \ шлей чаще пользуются относительной плотностью,

....... рая представляет собой безразмерную величину,

н кино равную отношению плотности данной жидкос-|ц мри температуре I к плотности дистиллированной во-п.| при 4 °С. Для определения плотности нефтепродук-гоо применяют ареометр.

11лотность так же, как и вязкость, зависит от температуры. С повышением температуры плотность умень-и1 ч гея. С достаточной степенью точности изменение

■ютности в зависимости от температуры описывает ли-ц' йный закон Д. И. Менделеева:

Р/ = Р20 — — 20), где р, — плотность мазута при заданной температуре;

- плотность мазута при стандартной температуре —20 °С; а — поправка на изменение плотности при изменении температуры на 1 °С (для мазутов она находит-

Плотность мазута в значительной степени определяет

■корость отстаивания мазута от воды. Относительная плотность прямогонных мазутов ниже единицы, а кре-

г-мазутов всегда выше единицы и достигает 1,06. 11ри плотности мазута, меньшей плотности воды, отста-Ивание происходит сравнительно быстро. При приближении плотности мазута к единице скорость отстаивания [гадает, а для мазутов, плотность которых превыша-• л единицу, отстаивание практически не происходит, Гак как мазут в резервуаре находится ниже воды.

Температура вспышки, воспламенения, самовоспламенения и застывания жидкого топлива. Температурой вспышки называется температура, при которой Пары топлива, нагреваемого в стандартных условиях, Образуют с окружающим воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Горение при мом моментально прекращается. Если продолжать нагребшие жидкости, то при достижении определенной температуры продукт, вспыхнувший от внешнего источника

Горение при мом моментально прекращается. Если продолжать нагребшие жидкости, то при достижении определенной температуры продукт, вспыхнувший от внешнего источника

пламени, горит в течение нескольких секунд (не хменее 5). Эту температуру называют температурой воспламенения, или верхним пределом температуры вспышки, жидкого топлива.

Температура вспышки определяется двумя методами: в открытом и закрытом тиглях. Отличие температур, определяемых по этим способам, довольно ощутимо. Для топочных мазутов, согласно стандарту, температура вспышки определяется в открытом тигле. Для этого предварительно обезвоженный мазут наливают в тигель, подогревают до температуры на 10 °С ниже ожидаемой температуры вспышки и подносят к поверхности топлива источник пламени. Эту операцию повторяют через каждые 2 °С и за температуру вспышки принимают ту температуру, при которой появляется первое пламя. Температуру воспламенения мазута также определяют в открытом тигле.

Температуры вспышки и воспламенения связаны с температурой кипения соответствующих фракций топлива. Чем легче фракция, тем ниже температура вспышки и воспламенения. Например, температура вспышки бензиновых фракций ниже нуля (до —40 °С), нефти — 20—40 °С, парафинистых мазутов — 55—70 °С, прямо-гонных мазутов, не содержащих парафинов,— 140— 230 °С. Температура воспламенения нефтепродуктов обычно на 50—70 °С выше температуры вспышки мазута.

Применение жидких топлив с низкой температурой вспышки связано с рядом трудностей. Пары и газы, выделяемые при нагревании топлива, являются токсичными и образуют с воздухом взрывчатую смесь. Поэтому максимально возможная температура подогрева жидкого топлива в открытой емкости должна быть ниже температуры вспышки не менее чем на 10 °С и не выше 95 °С даже для высоковязких крекинг-мазутов. При перекачивании подогретых топлив с низкой температурой вспышки возможно их вспенивание во всасывающем патрубке насоса, особенно при перекачке обводненного топлива.

Температурой самовоспламенения называется температура, при которой жидкое топливо воспламеняется без внешнего источника пламени. Для мазутов она находится в пределах 500—600 °С.

Потеря подвижности м.пута может быть вызва_ана как повышением его вязкос-ы. так и кристаллизаци&ей растворенных в нем высокомолекулярных углеводог^)₀д_ов

При определении температуры застывания мазут предварительно подвергают термообработке, при кото-I'ц| происходит плавление кристаллов высокомолеку-|ирных углеводороде⁸- а«атем его охлаждают в пробирке м предполагаемой темпе[ф_аТур_Ы застывания. Температура, при которой з'ровеньь мазута в пробирке, наклонении к горизонту [1оД У^г'^глом 45 \ остается неподвижным I течение 1 мин, прини;_{1мается} _за температуру засты-

Прямогонные разуты _и особенно крекинг-мазуты об-шдают высокой температурой застывания, достигающей 42 С, причем он? У^мен»[ьшается при понижении плотин, гп и увеличивается повышением вязкости.

Марки мазута. Выпускаемые отечественной промышленностью, делятся на флотский и топочный. Флотский мазут представляет собой смесь мазута прямой перегонки с нефтяными дистиллятами. Он предназначен для судовых газовых турбин и двигателей. Топочный мазут состоит либо из крекинг-мазута, либо из смеси крекинг-мазута и прямогонного мазута. Он предназначен для сжигания в топках. Вязкость и плотность топочного мазута выше флотского.

В соответствии со стандартами мазуты выпускаются следующих марок: флотские Ф5 иФ12 и топочные М40, М100. Подразделение мазутов на марки производится в зависимости от условной вязкости. Вязкость флотских мазутов определяют при температуре 50 °С. Мазут марки Ф5 характеризуется условной вязкостью, не превышающей 5 °УВ, а марки Ф12 — 12 °УВ. Для удобства определение вязкости топочных мазутов производят при температуре 80 °С, при которой она не должна превышать 8 и 16°УВ. соответственно для мазута М40 и М100. Мазут марки М40 используется в промышленных печах, судовых котлах и небольших котельных установках. Мазут марки М100 предназначен для сжигания в крупных стационарных котлах электростанций.

Топочные мазуты в зависимости от содержания серы делятся на малосернистые (до 0,5 %), сернистые (от 0,5 до 2 wacko и высокосернистые (> 2 %).

Технические требования, предъявляемые к топочным мазутам, согласно стандартам, приведены в табл. 5.

3.8. Технические характеристики газообразного топлива

Основным видом газообразного топлива, используемого для сжигания в бытовых и промышленных установках, является природный газ газовых и газоконденсат-ных месторождений. В качестве местного топлива в энергетике находят применение различные виды искусственных горючих газов — коксовый, доменный, пиролиза нефтепродуктов и др.

Природный газ — наиболее удобное для использования и наиболее дешевое топливо. Его используют в качестве бытового и технологического топлива, расход которого в зимнее время резко повышается, что может вызывать дефицит и необходимость перевода энергетических установок на мазут или твердое топливо.

< К-новным компонентом природного газа газовых не. трождений является метан. В газах газоконден-гйтных месторождений имеется значительное количество | келых углеводородов — этана, пропана, бутана И ф, Однако в связи с тем что природные газы газо-копденсатных месторождений проходят промысловую наработку, в результате которой из них выделя-• | ч основное количество тяжелых углеводородов, ■ I» ми и технические характеристики этих газов прибли-| но гея к показателям природных газов газовых ■ i орождений.

Палласт природного газа состоит из углекислого Шла, азота, а в некоторых случаях гелия и других | I «т. однако суммарное их содержание не превышает це< кольких процентов. Перед подачей потребителям приютный газ подвергают осушке от паров воды, в резуль-пгге чего потребители получают газ с содержанием влаги 0,05—0,5 г/м³. Природные газы, как правило, не содержат сернистых соединений. Если газ содержит соединения серы, то их удаляют в процессе его очистки.

При дальней транспортировке газа по магистральным газопроводам происходит смешение газов различных месторождений и к потребителям поступает газ усредненного состава. Усредненные характеристики природных газов основных газопроводов СССР приведены I таблицах технических характеристик (табл. 5.1, приложение 5). ~

Физические свойства газа. Плотность, или масса единицы объема, является одной из основных харак-и'ристик газообразного топлива, от которой зависит ►н'сто скопления газа при утечках, способность образования смеси газа с воздухом, размер газохранилища. При нормальных условиях плотность любого газа-1 (в кг/м³) можно определить по молекулярной массе: р, = р₍/22,4, (19)

де \1[ — молекулярная масса газа, кг/кмоль; 22,4 — "ъем киломоля газа при нормальных условиях, м³/кмоль.

Плотность газовой смеси р_см определяют по плотности ндивидуальных компонентов, входящих в газовую смесь, ИХ содержанию:

где п — число компонентов смеси; С с — содержание 1-го компонента в смеси, %; р, — плотность 1-го компонента, кг/м³. На практике удобно пользоваться относительной плотностью газа р_ОТн — безразмерной величиной, определяемой как отношение плотности газа к плотности воздуха:

Ротн = р_г/р_а. (21) В случае утечки газа, если относительная плотность ротн < 1, он скапливается в верхней части помещения, при ротн > 1 — в нижней части помещения. Это необходимо учитывать при разработке мероприятий по технике безопасности.

Вязкость. В технических расчетах вязкость обычно выражают коэффициентом кинематической вязкости V = р/р. В отличие от жидкостей вязкость газов с увеличением температуры повышается и может быть определена по эмпирическому уравнению.

Взрывоопасность и токсичность газообразных топлив. Горючие газы и пары жидких топлив в смеси с воздухом являются взрывоопасными. Если концентрация горючего вещества находится в пределах воспламенения, то смесь газа с воздухом способна взрываться от внешнего источника зажигания.

Большинство горючих газов и пары жидких топлив содержат токсичные компоненты, среди которых наиболее опасны Н₂5 и С0₂. Сероводород содержится в некоторых природных газах. В искусственных газах кроме Н₂5 имеются СО, в небольших количествах ядовитый сульфид углерода С5 и чрезвычайно токсичный циановодород НСЫ.

Основной компонент природного газа — метан — не ядовит. Однако тяжелые углеводороды, содержащиеся в природном газе, действуют отравляюще и тем сильнее, чем выше их молекулярная масса. Вследствие малого содержания их в природном газе последний при отсутствии сероводорода считается практически не токсичным. Если содержание природного газа в воздухе достигает 25—30 %, то наступает удушье из-за недостатка кислорода.

Некоторые газы, в том числе и большинство природных, запаха не имеют. Такие газы до поступления потребителям одорируют — в них вводят вещества с резким запахом. В качестве одоранта обычно применяют сернистые соединения — меркаптаны.