Топливо, его основные характеристики. Характеристика топлива нефть


Классификация нефтяных топлив

Общая классификация нефтяных топлив устанавливается ГОСТом 28577.0-90.

В этот стандарт включены пять нефтепродуктов:

 

Группа топлива Характеристика
G Газообразные топлива. Газообразные топлива нефтяного происхождения, состоящие в основном из метана и (или) этана.
L Сжиженные газообразные топлива. Газообразные топлива нефтяного происхождения, состоящие в основном из пропана и пропена и (или) бутена и бутана.
D Дистиллятные топлива. Топлива нефтяного происхождения (бензины, керосины, газойли и дизельные топлива), за исключением сжиженных нефтяных газов и топлив.   Тяжелые дистилляты, которые могут содержать не большое количество остатков.
R Остаточные топлива.   Нефтяные топлива, содержащие остаточные фракции процесса перегонки.
C Нефтяные коксы.   Твердые топлива нефтяного происхождения, состоя­щие в основном из углерода и полученные в процессе гидрокрекинга.

 

Кокс нефтяной (углерод нефтяного происхождения) — твердый остаток вторичной переработки нефти или нефтепродуктов. Используется для изготовления электродов и коррозионноустойчивой аппаратуры, восстановитель при получении ферросплавов.

Нефтяные коксы по внешнему виду представляют пористую твердую неплавкую и нерастворимую массу от темно-серого до черного цвета. Состоят из высококонденсированных высокоароматизированных полициклических углеводородов с небольшим содержанием водорода, а также других органических соединений. По способу получения нефтяные коксы можно разделить на коксы, получаемые замедленным коксованием и коксованием в обогреваемых кубах.

 

Нефтяная промышленность выпускает большое количество раз­нообразных сортов жидкого топлива для двигателей внутреннего сгорания, паровых котлов и промышленных печей. В зависимости от условий, в которых применяется и сгорает топливо, к нему предъ­являются специфические требования. Нефтяное топливо делится на следующие группы:

1) карбюраторное топливо;

2) дизельное топливо;

3) топливо для воздушно-реактивных двигателей;

4) котельное и газотурбинное топливо.

К этому же типу нефтепродуктов примыкают осветительные керо­сины и бензины-растворители.

КАРБЮРАТОРНОЕ ТОПЛИВО

В эту группу нефтепродуктов входят все сорта авиационных и ав­томобильных бензинов, предназначенных для двигателей с зажига­нием от искры. К этим бензинам предъявляются принципиально однозначные требования. Однако нормируемые показатели, харак­теризующие эти требования, по своей величине для разных сортов карбюраторных топлив могут значительно отличаться в зависимости от технической характеристики двигателей, для которых предназна­чен тот или иной сорт топлива.

К карбюраторным топливам предъявляются следующие основные требования:

Топливо должно обеспечивать работу двигателя на всех режи­мах без детонации. Поэтому главным показателем для всех карбю­раторных топлив является октановое число, а для авиационных бен­зинов и сортность, характеризующая детонационную стойкость бен­зина при работе на богатых смесях. Для увеличения детонационной стойкости к авиабензинам и к некоторым автобензинам добавляется в определенных количествах антидетонатор — этиловая жидкость

Фракционный состав топлива должен обеспечивать легкий за­пуск двигателя и хорошую испаряемость горючего.

Топливо не должно образовывать газовых пробок в топливопо- дающей системе авиационных и автомобильных двигателей. Для обеспечения этого требования нормируется высший предел давления насыщенных паров, составляющих 0,048 МПа (360 мм рт. ст.) для авиабензинов и 0,067 МПа (500 мм рт. ст.) для автобензинов при 38 °С.

Топливо должно быть химически стабильным и не содержать смол. Многие сорта карбюраторных топлив получаются смешением фракций прямой гонки с крекинг-дистиллятами и поэтому содержат нестойкие ненасыщенные углеводороды. Эти углеводороды окисля­ются, полимеризуются, и в топливе во время хранения накапливаются смолы. Это резко ухудшает эксплуатационные свойства топлив. Для повышения химической стабильности топлив к ним добавляется нормируемое количество антиокислителя (например, гс-оксидифенил- амин).

Химическая стабильность топлив характеризуется длительно­стью индукционного периода окисления и содержанием фактических смол. Для некоторых бензинов установлена также предельная вели­чина йодного числа.

Для этилированных авиационных бензинов контролируется еще так называемый «период стабильности», который характеризует: устойчивость добавленного к бензину тетраэтилсвинца в условиях ускоренного окисления.

Топливо должно быть нейтральным, не вызывать коррозии де­талей двигателя и не содержать активных сернистых соединений. Для обеспечения этих важных требований в технические нормы на карбюраторные топлива введены следующие показатели: кислот­ность, содержание общей и меркаптановой серы, содержание водорас­творимых кислот и щелочей (должны отсутствовать), испытание на медную пластинку.

Авиационные топлива не должны застывать и выделять кристал­лы при низких температурах (до —60 °С). Выделение кристаллов углеводородов или воды, которая могла накопиться в топливе вслед­ствие его гигроскопичности, очень опасно, так как это может вызвать засорение топливоподающей системы. Низкотемпературные свой­ства бензинов контролируются определением температуры начала кристаллизации.

Все карбюраторные топлива не должны содержать воды и меха­нических примесей.

 

ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО

Дизельное топливо предназначено для быстроходных и тихоход­ных двигателей с воспламенением от сжатия. Для быстроходных двигателей этого типа применяется дистиллятное топливо широкого фракционного состава (керосино-газойлевые фракции). Оно делится на две подгруппы: топливо дизельное автотракторное и топливо для быстроходных дизелей. Физико-химические свойства и фракцион­ный состав дистиллятного дизельного топлива должны обеспечивать эксплуатационные требования, вытекающие из особенностей работы днигателей дизеля.

Топливо должно бесперебойно подаваться по топливоподающей системе (трубопроводы, фильтры, насосы, форсунки). Поэтому оно должно обладать низкими температурами помутнения и застывания, определенной не слишком высокой вязкостью [в пределах 2—8 мм2/с (2—8 сСт при 20 °С)] и не должно содержать твердых примесей и во­ды. Низкотемпературные свойства и вязкость имеют большое зна­чение и для обеспечения всевозможных товаро-транспортных опера­ций (перекачки, заправки машин и т. п.). Топлива с высокой темпера­турой застывания вообще непригодны для применения в зимних условиях. Ввиду важности этого показателя обе подгруппы топлива для быстроходных дизелей делятся на летние, зимние и специаль­ные сорта, резко отличающиеся друг от друга по температурам засты- иания (от —60 до —15 °С).

Топливо должно обеспечить хорошее смесеобразование в ци­линдре двигателя, т. е. в весьма малое время, порядка тысячных долей секунды, оно должно быть распылено и равномерно распре­делено в сжатом воздухе. Процесс смесеобразования зависит от систе­мы подачи топлива, от конструкции камеры сгорания, а также от вяз­кости топлива и в несколько меньшей мере от его фракционного состава.

Топливо должно иметь хорошие воспламенительные свойства, т. е. низкую температуру самовоспламенения и малый период за­держки воспламенения. Топливо должно также обеспечить плавное сгорание рабочей смеси. Эти качества топлива, как известно, харак­теризуются цетановым числом, величина которого в пределах 40— 50 единиц нормируется для дистиллятного дизельного топлива.у

Топливо не должно давать нагаров на форсунках и в камере сгорания. Нагарообразование замечается при применении топлив, содержащих крекинг-продукты, а также тяжелые остатки. Утяжеле­ние фракционного состава приводит также к неполноте сгорания и задымленности выхлопа, что особенно неприятно в условиях го­родского транспорта. Нормируемыми показателями, характеризу­ющими эти свойства дизельного топлива, являются: 96%-ная точка фракционного состава, коксуемость топлива, коксуемость 10%-ного остатка, а для автотракторных дизельных топлив, содержащих крекинг-компоненты, — йодное число и содержание фактических смол.

Топливо и продукты его сгорания не должны вызывать коррозии деталей двигателяУТопливо не должно содержать воды и механиче­ских примесей.

B дизельном топливе определяют также зольность, которая не должна превышать 0,02%, и температуру вспышки, характеризу­ющую его пожароопасность.

Для тихоходных двигателей с воспламенением от сжатия, при­меняемых в морском и речном флоте и на различных предприятиях в стационарных условиях, предназначаются более тяжелые сори дизельного топлива. Они изготавливаются из остаточных и дистиИ лятных нефтепродуктов при их смешении, а также из смол, получяемых при термической переработке углей и сланцев. Тихоходные двигатели значительно менее требовательны к качеству топлива, благодаря низкой частоте вращения двигателя и возможности в стационар­ных условиях компрессорного распыления топлива, его предвари­тельного подогрева, а также очистки от воды и механических примесей.

Вязкость сортов топлива для тихоходных дизелей изменяется от 36 до 60 мм2/с (от 36 до 66 сСт) при 50 °С, а температура застыва­ния должна быть в пределах от —5 до+ 5 °С. Допускается коксу­емость до 3—4% и содержание воды и механических примесей до. 0,1%. Во избежание коррозии и абразивного износа деталей двигателя сероводород, водорастворимые кислоты и щелочи в топливе должны отсутствовать, a его зольность не должна превышать 0,08%

ТОПЛИВО ДЛЯ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

В качестве топлива для турбокомпрессорных воздушно-реактив­ных двигателей (ТКВРД) применяются светлые дистилляты прямой гонки и гидрокрекинга.

Различные сорта реактивных топлив значительно отличаются друг от друга по фракционному составу. Так, топливо Т-2 предста вляет собой широкую бензино-керосиновую фракцию (60—280 °С) авиационные керосины (Т-1, TG-1, РТ) выкипают в пределах (135— 250—280 °С), а утяжеленные топлива для высокоскоростных самоле тов (Т-5, Т-6, Т-8) - в пределах 195-315 °С. 1

К реактивным топливам предъявляются высокие требования в отношении их бесперебойной подачи в двигатель, термоокисяительной стабильности, отсутствия коррозионной агрессивности.

Коррозионная активность этих топлив проверяется испытанием на медную пластинку, которое они должны выдерживать.

Термоокислительная стабильность характеризуется количест­вом осадка после окисления топлива в статических условиях при 150 °С в течение 4 ч с использованием в качестве катализатора медной пластинки. Определение ведется в приборе JICAPT по ГОСТ 9144—5

или в бомбе для определения индукционного периода бензинов. Количество осадка после окисления не должно превышать 6— 18 мг/100 мл для разных сортов.

С эксплуатационной точки зрения большое значение имеет также образование нагаров в двигателе в процессе сгорания топлива. Отложение нагара вызывает много разнообразных отрицательных последствий, включая онижение эффективности сгорания, эрозию лопаток турбины и даже прогорание камер сгорания. Наиболее от­ветственны за нагарообразование входящие в состав топлива арома­тические моно- и бициклические углеводороды, особенно без боковых парафиновых цепей, в молекулах.

Способность реактивных топлив к нагарообразованию оцени­вается специальным показателем — высотой некоптящего пламени, измеряемой в миллиметрах. Чем больше высота некоптящего пла­мени, тем меньше нагарообразующая способность топлива. Этот показатель определяется путем сжигания топлива в стандартной фитильной лампе и по техническим условиям должен быть не менее 20—25 мм.

Сравнительно недавно для некоторых сортов топлива, предназна- - ченных для реактивных двигателей со сверхзвуковой скоростью в частности для РТ (ГОСТ 16564—71) введен новый показатель каче­ства люминометрическое число. Этим показателем оценивается интенсивность излучения пламени испытуемого топлива. Чем боль­шая доля тепловой энергии выделяется топливом при сгорании пу­тем радиации (относительно конвекции и теплопроводности), тем больше стенки камеры сгорания перегреваются, что влечет за собой их коробление и прогорание. Следовательно, от характера пламени в камере сгорания зависит срок службы реактивного двигателя.

Повышенная интенсивность излучения пламени, т. е. его яркость, является следствием появления в газовом потоке раскаленных ча­стиц углерода (сажи или нагара). Исследования показали, что этому способствует наличие в топливе углеводородов с большим отноше­нием С : Н и особенно бициклических ароматических углеводородов.

Для топлив с высоким люминометрическим числом радиация пламени ниже, а эффективность сгорания выше. Такое топливо, оче­видно, и менее склонно к нагарообразованию.

Люминометрическое число-реактивного топлива зависит от ряда факторов, среди которых немалое значение имеет химический составтоплива. Наибольшие люминометрические числа характерны для нормальных парафиновых углеводородов, затем идут изопарафины, нафтены, олефины, диолефины и, наконец, ароматические углеводо­роды. Внутри каждого гомологического ряда величина люминомет- рического числа убывает по мере увеличения числа атомов углерода в молекуле.

Одним из важнейших требований к топливам является обеспечение максимальной дальности полета самолета. Это требование связано и с большими удельными расходами топлива.

Высокая теплота сгорания топлива позволяет снизить его удельный расход, а единовременная загрузка баков самолета будет тем больше, чем выше плотность топлива. Поэтому для реактивных топлив нор­мируется также плотность, а основной энергетической характеристи­кой их является низшая теплота сгорания, которая должна быть не менее 42 915—43 125 кДж/кг (10 250—10 300 ккал/кг) для разных ; сортов. . •

Учитывая несколько меньшую теплоту сгорания (на единицу массы) ароматических углеводородов по сравнению с нафтенами и парафинами, а также их повышенную склонность к дымлению при сгорании и к образованию нагаров, содержание этих углеводородов по техническим условиям органичивается 10—22% для разных сор­тов.

КОТЕЛЬНОЕ И ГАЗОТУРБИННОЕ ТОПЛИВО

В группу котельных топлив включены мазуты различной вяз­кости и различного происхождения. Они предназначены для исполь­зования в качестве горючего для котельных установок и промышлен­ных печей. В последнее время мазуты стали применять как топливо и в газовых турбинах. Во всех случаях применения котельное то­пливо подается в зону горения и распыляется при помощи форсунок. В качестве котельного топлива используют мазуты прямой гонки нефти, крекинг-мазуты и их смеси, а также в небольшом количестве продукты термической переработки сланцев и каменного угля.

Товарные сорта котельного топлива объединяются в две группы по областям применения: мазут флотский — для котлов морских и речных судов и топливо нефтяное (мазут) — для стационарных котельных установок И промышленных печей. Внутри каждой группы мазуты маркируются по величине вязкости, которая изменяется в широких пределах, примерно от 2,5 до 15,5 градусов условной вязкости при 80 °С.

Вязкость котельного топлива определяет возможность и условия его транспортирования, перекачки и распыления форсунками. В связи с высокой вязкостью и высокой температурой застывания мазутов большинство операций с ними проводят при подогреве. В зависимости от условий эксплуатации, типа применяемых форсу­нок и возможностей подогрева выбирают ту или иную марку котель­ного топлива.

Основное преимущество жидкого нефтяного топлива перед твер­дым заключается в его высокой теплоте сгорания. Это важное экс­плуатационное свойство нормируется для всех марок мазутов. Все мазуты содержат значительное количество серы. Во флотских мазу­тах допускается наличие не более 0,8—2% серы. Нефтяное топливо делится на малосернистые (до 0,5%), сернистые (до 1,0%) и высоко­сернистые (до 3,5% серы) марки. Следует отметить, что сернистые соединения, входящие в состав мазутов, мало активны и с точки зрения коррозии не представляют большой опасности. Однако дымо­вые газы от сжигания сернистых мазутов содержат S02 и SOs и мо­гут вызывать отравления, а при наличии влажности становятся кор- розионно-агрессивными.

Важной технической характеристикой мазутов является темпе­ратура застывания. Благодаря высокой вязкости остаточных нефте­продуктов -и присутствию в них твердых углеводородов и смол топочные мазуты застывают при температуре выше О °С (от 5 до 35 °С для разных марок). Эта константа определяет условие применения данного сорта топлива.

Во время транспортировки и при разогреве острым паром ма­зуты сильно обводняются. Наличие воды ухудшает процесс сгорания топлива, снижает к.п.д. установки, приводит к отложению солей и усиливает коррозию, особенно в случае применения сернистых ма­рок мазута. Нормами допускается содержание воды не более 1—2%. В котельном топливе нормируется также содержание механических примесей, которые могут нарушить работу форсунок; температура вспышки, характеризующая пожарную безопасность топлива; золь­ность и содержание водорастворимых кислот и щелочей (должны отсутствовать).

В качестве топлива для газовых турбин могут применяться са­мые разнообразие нефтяные продукты от газов до тяжелых остатков. Чаще всего используются различные газойлевые фракции и мазуты. Специфическим требованием к жидким газотурбинным топливам является почти полное отсутствие ванадия, который крайне корро- зионно агрессивен к металлу лопаток газовых турбин. По техниче­ским нормам содержание ванадия не должно превышать 0,0003— 0,0007%.

ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ КЕРОСИНЫ

Осветительные керосины предназначены для сжигания в лампах и в бытовых нагревательных приборах.

Керосин должен легко подниматься по фитилю, гореть ярким белым ровным пламенем и не давать копоти и нагара. Для удовлетво­рения этих требований керосины готовят из дистиллятов прямой гонки и подвергают очистке. Качество очистки контролируют опре­делением цвета и высоты некоптящего пламени керосина. Для керо­сина нормируются также: отсутствие воды, механических примесей, водорастворимых кислот и щелочей; кислотность; зольность; содер­жание серы; температура помутнения; температура вспышки; плот­ность и фракционный состав.

Марки осветительных керосинов (К0-20, КО-22, КО-25, КО-ЗО) отличаются друг от друга в основном по высоте некоптящего пламени (от 20 до 30 мм) и соответственно по плотности (от 0,830 до 0,790 г/мл). Утяжеленный керосин (пиронафт) с температурой вспышки 90 °С предназначен для ламп, применяемых в огнеопасных помещениях.

 

БЕНЗИНЫ-РАСТВОРИТЕЛИ

Для резиновой, лакокрасочной, жировой промышленности и для других потребителей выпускаются прямогонные бензины-раствори­тели различного фракционного состава в зависимости от области применения. Помимо фракционного состава для них нормируются показатели, указывающие на чистоту этих растворителей: отсутст­вие тетраэтилсвинца, воды, механических примесей, водораствори­мых кислот и щелочей, минимальное йодное число, содержание фак­тических смол, содержание серы и кислотность. Кроме того, строго нормируется содержание ароматических углеводородов ввиду боль­шей токсичности их по сравнению с алканами и цикланами. Специ­фическим для растворителей свойством является скорость их улету­чивания. Это свойство для уайт-спирита (растворитель для лакокра­сочной промышленности) контролируется скоростью улетучивания по ксилолу, которая должна быть в 3—4,5 раза больше, чем у ксилола, а для растворителя, применяемого в резиновой промышленности, бензина БР-1— испытанием на образование масляного пятна, которое проводится с остатками от перегонки.

 

Дата добавления: 2015-07-07; просмотров: 706 | Нарушение авторских прав

mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.028 сек.)

mybiblioteka.su

Характеристика жидких топлив

Характеристика жидких топлив

Основным сырьем для получения жидких топлив для дизелей является нефть.

Она представляет собой смесь различных углеводородов с незначительной примесью кисло­рода, азота, серы и минеральных веществ. В зависимости от месторождений в нефти содержится углерода — от 82 до 87 %, водорода — от 11 до 14 %, кислорода — от 0,1 до 1,3 %, азота — до 0,7 %, серы от 0,1 до 5,5 %. В состав нефти входят преимущественно метановые (алканы), нафте­новые (цикланы), ароматические углеводороды, а также углеводороды смешанного строения, например парафино- циклановые.

В результате переработки из нефти получают жидкие топлива и смазочные масла. Современный процесс переработ­ки нефти состоит из предварительной подготовки (обез­воживания, обессоливания, выщелачивания и т. д.), соб­ственно переработки и очистки полученных дистиллятов. Для получения топлив для дизелей применяют физические (прямая перегонка) и химические (крекинг-процесс) спо­собы переработки нефти.

Прямую перегонку производят в одно- или двухступен­чатых атмосферно-вакуумных установках. Химическая структура углеводородов при этом не меняется. Из полу­ченных дистиллятов, после соответствующей очистки, полу­чают товарные светлые нефтепродукты: бензин, лигроин, керосин и газойль. Выход светлых нефтепродуктов из сырой нефти при прямой перегонке составляет 40—60 % (в зависимости от способа переработки нефти). Количество светлых нефтепродуктов увеличивается при химических способах переработки нефти (крекинг-процесса), т. е. рас­щеплением тяжелых углеводородов на более легкие и с низ­кой температурой кипения. Сырьем для крекинга служат керосиновые, газойлевые и соляровые фракции топлив и мазуты. В настоящее время большую часть товарных топ­лив получают компаундированием различных продуктов прямой перегонки и крекинга, прошедших предваритель­ную очистку.

При химической очистке дистиллятов применяют серную кислоту, щелочь, аммиак, известь, вступающие в хими­ческие реакции с удаляемыми веществами. При других способах очистки используют отбеливающие земли, глины и другие твердые поглотители, а также селективные раст­ворители. Очистка дистиллятов уменьшает в нефтепродук­тах массовую долю смол, золы и коксообразующих ве­ществ.

Дизельные топлива — это главным образом продукты прямой перегонки нефти и частично каталитического крекинг-процесса. Получаемые из парафинистых и сернистых нефтей дизельные топлива подвергают специальной очистке. Депарафинизация — это процесс вымораживания парафи­новых углеводородов с высокой температурой кристалли­зации, или обработки специальными веществами, которые образуют с парафинами твердые соединения, удаляемые при фильтрации.

Светлые нефтепродукты очищают от сернистых соедине­ний путем гидрогенизации. При этом сера, содержащаяся в жидких нефтепродуктах, выделяется в виде газообразно­го сероводорода.

У тяжелых топлив, по сравнению с дизельными, более высокая температура застывания, повышенная вязкость, в них большое количество тяжелых фракций, серы, кокса, золы и механических примесей, поэтому для них необхо­димы более сложные методы очистки как на нефтеперера­батывающих заводах, так и непосредственно в судовых условиях.

К физико-химическим характеристикам топлив, опреде­ляющим их эксплуатационные качества и степень исполь­зования в тех или иных типах дизелей, относят: плотность, вязкость, цетановое число, фракционный состав, зольность, массовую долю смол, механических примесей, воды, серы, стабильность топлива, а также температуры вспышки, по­мутнения и застывания.

Плотность косвенно характеризует химические свой­ства топлива, фракционный состав и испаряемость. Чем больше в топливе тяжелых фракций, тем выше его плот­ность. Топлива высокой плотности вследствие большой дальнобойности топливного факела, попадая на днище порш­ня и зеркало цилиндра, способствуют увеличению скорости изнашивания деталей, повышению нагароотложений и теп­ловых напряжений. У топлив с плотностью, близкой к еди­нице, снижается эффективность очистки от воды в сепара­торах. Плотность топлива зависит от температуры и с ее повышением снижается, т. е.

где ?20 — плотность топлива, г/см3, при 20 °С;

?t — поправочный коэффициент плотности нефтепродукта на 1 °С, значения которого приведены в табл. 1.

С ростом вязкости увеличивается гидравлическое со­противление нагнетательного трубопровода, одновременно ухудшается качество распыливания и смесеобразования топлива. Чтобы исключить или уменьшить перечисленные отрицательные явления, высоковязкие топлива перед по­дачей в двигатель подогревают в емкостях основного запаса, отстойных и расходных цистернах. Вязкость выражают в градусах условной шкалы (° ВУ) и в м2/с

Склонность топлива к самовоспламенению в цилиндре дизеля характеризует цетановое число, которое определяют па специальной моторной установке путем сравнения вос­пламеняемости испытуемого топлива с воспламеняемостью эталонной смеси. Приближенно цетановое число (ЦЧ) топ­лива можно подсчитать по доле содержащихся в нем раз­личных групп углеводородов,

где тП — массовая доля парафиновых углеводородов, %;

тН —массовая доля нафтеновых углеводородов, %;

тА — массовая доля ароматических углеводородов, %.

От цетанового числа топлива во многом зависит плав­ность процесса сгорания и легкость пуска холодного дви­гателя. Оптимальное цетановое число для топлив, исполь­зуемых в судовых дизелях, лежит в пределах 40-^-50. Для высокооборотных дизелей рекомендуется применять топ­ливо с цетановым числом более 45.

На полноту сгорания топлива в высокооборсхгных ди­зелях с малым периодом смесеобразования существенно влияет его испаряемость, зависящая от фракционного со­става. Кроме того, фракционный состав влияет на дымность выхлопа, легкость запуска, нагароотложения, закоксовываные форсунок, пригорание поршневых колец, изнашива­ние трущихся деталей. Чем выше параметры процесса сжа­тия, тем меньше процесс сгорания зависит от фракционно­го состава. Для многооборотных дизелей требуется топливо более легкого фракционного состава, чем для средне- и малооборотных. Для дизелей значительно важней фракци­онного состава тяжелого топлива наличие в нем неотгоняемого смолистого осадка и его качество.

При использовании топлив с большим содержанием смол необходимы весьма совершенная организация топливоподготовки и процессов распыления и смесеобразования, а также специальные меры по предотвращению повышенного нага­роотложения на деталях цилиндропоршневой группы. Смолы — это основной источник образования осадков и шлама в цистернах, трубопроводах и фильтрах, способст­вующих появлению лаковых пленок на иглах форсунок и плунжерных парах насосов высокого давления и кокса у сопловых отверстий. Кроме того, смолы значительно ухуд­шают деэмульгирующие свойства топлив и тем самым сни­жают эффективность их очистки от воды в сепараторах.

Косвенным показателем массовой доли смол в топливе служит его коксуемость, характеризующая склонность топлива к нагароотложениям.

На техническое состояние деталей дизелей влияет до­ля золы в топливе. Между зольностью топлива и скоростью изнашивания деталей цилиндропоршневой группы сущест­вует почти линейная зависимость. При перегонке нефти большая часть зольных элементов концентрируется в оста­точном топливе, в его асфальто-смоли стой части- Отсюда в тяжелых топливах, по сравнению с дистиллятными дизель­ными, повышенная зольность. Согласно стандартам мас­совая доля золы в дизельных топливах не должна превы­шать 0,01 %, в моторных ДТ и ДМ — соответственно 0,04 и 0,15 %, в мазутах Ф5 и Ф12 — 0,1 %, газотурбинном топливе — 0,04 %.

Механические примеси состоят из частиц органического и неорганического происхождения, продуктов коррозии и изнашивания оборудования нефтеперегонных установок, цистерн, трубопроводов, расходных и запасных танков, а также пыли и минеральных солей, попадающих в топливо из воды при промывке товарных продуктов или при обводне­нии топлива в процессе хранения и т. д. Повышенная доля в топливе механических примесей приводит к интенсивному изнашиванию прецизионных пар топливоподающей аппа­ратуры, сопел форсунок, деталей цилиндропоршневой группы. Механические примеси являются причиной заедания плунжеров и зависания игл форсунок, нарушения плот­ности клапанов топливных насосов и засорения сопловых отверстий.

В отличие от дизельных в тяжелых топливах допус­кается сравнительно высокая доля механических приме­сей: в моторных топливах ДТ и ДМ соответственно 0,1 и 0,2%, в газотурбинном — 0,04%, во флотских мазутах Ф5 и Ф12 — соответственно 0,1 и 0,15 %. Причем следует иметь в виду, что регламентируемую стандартами массо­вую долю механических примесей выдерживают только при производстве топлив. В условиях эксплуатации и особенно при транспортировании, хранении и бункеровке топлива неизбежно дополнительно загрязняются механическими примесями.

Вода в топливе снижает его теплоту сгорания, затрудня­ет пуск дизеля и его работу, повышает температуру засты­вания и помутнения топлива, вызывает электрохимиче­скую коррозию топливной аппаратуры, а также приводит, к попаданию в цилиндры растворимых в воде солей, повы­шающих нагароотложения и изнашивание деталей. В обвод­ненном топливе, кроме того, происходят коагуляция и выпадение высоковязких смолисто-асфальтовых веществ, что нередко приводит к зависанию игл форсунок.

Количество серы в топливе, в общем случае, зависит от содержания ее в сырой нефти и от технологии переработ­ки. Как правило, массовая доля серы в различных партиях нефти одного месторождения растет от легких фракций к тяжелым и в товарных марках тяжелых топлив ее больше, чем в дизельных дистиллятах. Из-за резко отрицательного влияния на скорость изнашивания двигателей, нагароотложений, а также с целью охраны чистоты атмосферы долю серы в топливах ограничивают. Из сернистых соединений нефти наиболее реакционноспособными и активными в смысле воздействия на металл являются сероводород, сво­бодная сера и меркаптаны. Свободная сера и сероводород в топливах для судовых дизелей не допускается. Их конт­ролируют по специальной пробе на медную пластину. Мер­каптаны сильно корродируют металлы и образуют нераство­римые в топливе соединения, способные забивать трубопро­воды, фильтры и форсунки. Поэтому доля их в топливе должна быть минимальной и особенно в топливе, предназна­ченном для быстроходных дизелей. Сульфиты, дисульфиты, тиофены и другие сернистые соединения, находящиеся в нефти, менее агрессивны.

Все соединения серы являются агрессивными, поскольку в процессе сгорания топлива они превращаются в окислы S02 и S03, обусловливающие электрохимическую (влажностную) коррозию. Трехокись серы при высокой темпе­ратуре деталей (более 600 °С) может вызвать газовую кор­розию на выпускных клапанах и отдельных участках днища поршня. Кроме того, окись серы ускоряет процесс полиме­ризации углеводородов топлива и смазочного масла, вы­зывая, по мере возрастания доли серы в топливе, пропор­циональное увеличение нагаро- и лакоотложений на дета­лях дизеля.

Способность топлива сохранять состав и основные свой­ства при хранении, транспортировке и потреблении, назы­вают стабильностью, которая нарушается при воздействии смолистых веществ, находящихся в топливе или образую­щихся под влиянием внешних факторов.

Кроме рассмотренных характеристик жидкого топлива, определяющих в той или иной степени его качество, к ним также относят:

температуру вспышки, при которой топливо, нагревае­мое в строго определенных условиях, образует с окружаю­щим воздухом смесь, вспыхивающую с легким взрывом при поднесении к ней открытого пламени. Эта температура ха­рактеризует степень огнеопасности топлива. На судах реч­ного флота не допускается использовать топлива с темпера­турой вспышки ниже 61 °С;

температуру помутнения, при которой начинают выде­ляться из топлива кристаллы парафина. Задерживаясь на топливных фильтрах, эти кристаллы могут нарушать по­дачу топлива в двигатель;

температуру застывания, при которой прекращается текучесть топлива. От температуры застывания зависит подача топлива по трубопроводам без его подогрева.

В настоящее время нефтеперерабатывающая промыш­ленность выпускает дизельное топливо по ГОСТ 305—82 (табл. 2) для быстроходных дизелей (с частотой вращения более 17 с-1). В зависимости от условий применения уста­новлены 3 марки дизельного топлива: Л (летнее) — пред­назначено для дизелей, эксплуатируемых при темпера­турах окружающего воздуха 0 °С и выше; З (зимнее) — при температурах воздуха минус 20 °С и выше (темпера­тура застывания топлива не выше минус 35 °С) и минус 30 °С и выше (температура застывания топлива не выше минус 45 °С), А (арктическое) — при температурах возду­ха минус 50 °С и выше.

По содержанию серы дизельные топлива подразделяют на два вида: с массовой долей серы не более 0,2 % и не бо­лее 0,5 % (для марки А не более 0,4 %).

В условное обозначение топлива должны входить: для марки Л массовая доля серы и температура вспышки; для марки З — массовая доля серы и температура застывания; для марки А — массовая доля серы. Например, топливо летнее с массовой долей серы до 0,2 % и температурой вспышки 61 °С должно быть обозначено: «Топливо дизель­ное Л —0,2 —61 ГОСТ 305—82».

У тяжелых топлив по сравнению с дизельным повышен­ные плотность, вязкость и температура застывания, не­сколько пониженная теплота сгорания, в них содержится большее количество тяжелых фракций нефти, золы, кокса, воды и механических примесей. Основные характеристики тяжелых топлив приведены в табл. 3. и 4.

В связи со значительным дефицитом дизельного топ­лива наиболее перспективными для дизелей судов речного флота являются моторное топливо ДТ, газотурбинное и флотский мазут Ф5. Однако эффективность применения, а во многих случаях и возможность их использования, свя­заны с необходимостью принятия специальных мер, пред­отвращающих ухудшение эксплуатационных показателей дизелей.

Перспективными для речного флота также являются но­вое судовое маловязкое топливо (см. табл. 3) и топливные смеси, которые могут быть приготовлены как на бункеро­вочных базах, так и непосредственно на судах. Применение смесей тяжелых топлив с дизельным позволяет; экономить дефицитное дизельное топливо, эксплуатировать все дви­гатели на топливах с наиболее оптимальными характери­стиками, варьировать качеством топлива (составом смеси) в зависимости от условий эксплуатации (режимов работы двигателей, их технического состояния и т. д.).

vdvizhke.ru

Характеристика топлива — Мегаобучалка

Теплоэнергетические установки.

Тема 1. Энергетическое топливо.

1.1. Состав топлива.

1.2. Характеристика топлива.

1.3. Моторные топлива для поршневых ДВС.

Тема 2. Котельные установки.

2.1. Котельный агрегат и его элементы.

2.2. Вспомогательное оборудование котельной установки.

2.3. Тепловой баланс котельного агрегата.

 

Тема 3. Топочные устройства.

3.1. Топочные устройства.

3.2. Сжигание топлива.

3.3. Теплотехнические показатели работы топок.

Тема 4.Горение топлива.

4.1. Физический процесс горения топлива.

4.2. Определение теоретического и действительного расхода воздуха

на горение топлива.

4.3. Количество продуктов сгорания топлива.

Тема 5. Компрессорные установки.

5.1. Объемный компрессор.

5.2. Лопаточный компрессор.

Тема 6. Вопросы экологии при использовании теплоты.

6.1. Токсичные газы продуктов сгорания.

6.2. Воздействия токсичных газов.

6.3. Последствия "парникового" эффекта.

Литература

 

Тема 1. Энергетическое топливо.

Состав топлива.

Топливом называется горючее вещество, используемое в качестве источника получения теплоты в энергетических, промышленных и отопительных установках.

В зависимости от типа реакций, в результате которых выделяется теплота из топлива, различают органическое и ядерное топливо.

В настоящее время и по прогнозам до 2030 г. органическое топливо является основным источником энергии (теплоты) для промышленного использования.

Таблица 1.1.

Потребление органического топлива в1993 г.

Потребитель Вид топлива
  Твердое Жидкое Газообразное
Во всем мире, млрд.т у.т. 3,21 4,29 2,66
Россия, млн.т у.т.

Примечание: у.т. – условного топлива

В органических топливах теплота выделяется в результате химической реакции окисления его горючих частей при участии кислорода, а в ядерных топливах – в результате распада деления ядер тяжелых элементов (урана, плутония и т.д.).

Таблица 1.2.

Классификация органических топлив по агрегатному состоянию.

Топливо Агрегатное состояние
  Твердое Жидкое Газообразное
Природное Дрова, торф, бурые и каменные угли, антрацит, горючие сланцы Нефть Природный газ
Искусственное Древесный уголь, полукокс, кокс, угольные и торфяные брикеты Мазут, керосин, бензин, соляровое масло, газойль, печное топливо Газы нефтяной, коксовый, генераторный, доменный, газ подземной газофикации

Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода - С, водорода - Н, летучей серы - Sл == Sор + Sк) и негорючих (азота - N и кислорода - О) элементов и балласта (золы - А, влаги - W).

Элементарный состав твердого и жидкого топлива дается в процентах к массе 1 кг топлива. При этом различают рабочую, сухую, горючую и органическую массу топлива.

Рабочая масса – это масса и состав топливо, в котором поступает к потребителю и подвергается сжиганию.

Состав рабочей, горючей, сухой и органической массы обозначается соответственно индексами "р", "с", "г" и "о" и выражаются следующими равенствами:

Ср + Нр + Sрл + Nр + Oр + Aр + Wр = 100 % ; (1.1)

Сс + Нс + Sсл + Nс + Oс + Aс = 100 % . (1.2)

Сг + Нг + Sгл + Nг + Oг = 100 % ; (1.3)

Со + Но + Sоорг + Nо + Oо = 100 % . (1.4)

Органическая масса топлива в отличии от горючей массы содержит только органическую серу и не включает колчеданную:

Sоорг = Sол - Sок . (1.5)

Коэффициенты пересчета состава топлива из одной массы в другую приведены в табл. 1.3.

Т а б л и ц а 1.3

Заданная масса топлива Коэффициенты пересчета на массу
  рабочую горючую сухую
Рабочая 100/[100 - (Aр + Wр)] 100/(100 - Wр)
Горючая [100 - (Aр + Wр)]/100 (100 - Aс)/100
Сухая (100 - Wр) / 100 100 / (100 - Aс)

Для сланцев состава (Ср, Нр, Sрл, Nр, Oр, Aр, Wр) пересчет с рабочей

массы на горючую осуществляется с помощью коэффициента:

К = 100 / [100 - Aри - Wр - (СО2)рк] , (1.6)

где Aри - истинная зольность рабочей массы, %·, Wр - влажность рабочей массы, %, (СО2)рк - содержание углекислоты карбонатов, %. Истинная зольность рабочей массы определяется по формуле

Aри = Aр - [2,5(Sра - Sрс ) +0,375Sрк] [(100 - Wр) / 100], (1.7)

где Sра - содержание серы в лабораторной золе в процентах к массе топлива; Sрс - содержание сульфатной серы в топливе, %.

Величина [2,5(Sра - Sрс) +0,375Sрк] для ленинградских и эстонских сланцев может быть принята равной 2,0, для кашпирских - 4,1.

Пересчет состава (%) рабочей массы топлива при изменении влажности производится по формулам :

Ср2 = Ср1(100 - Wр2) / (100 - Wр1) ö

Hр2 = Hр1(100 - Wр2) / (100 - Wр1) ý , (1.8)

................................................. . ø

где Wр1 - начальная влажность топлива, %, Wр2 - конечная влажность топлива, %.

Средний состав (%) смеси двух твердых или жидких топлив, заданных массовыми долями, - первого (Ср2, Hр2 ....)и второго (Ср1, Hр ...) - определяется по уравнениям:

Срсм = b1 Cр1 + (1 - b1) Cр2 , ö

Hрсм = b1 Hр1 + (1 - b1) Hр2 , ý , (1.9)

......................................... . ø

где массовая доля b1 одного из топлив в смеси находится по формуле:

b1 = В1 /(В1 + В2) . (1.10)

Здесь В1 и В2 - массы топлив, входящих в смесь, кг.

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов. Горючая часть состоит из предельных (?Сnh3n+2) и непредельных (?Сnh3n) углеводородов, водорода Н2, окиси углерода СО, и сернистого водорода (Н2S). В состав негорючих элементов входит азот ( N2) , углекислый газ (СO2) и кислород (О2). Составы природного и искусственного газообразных топлив различны. Природный газ характеризуется высоким содержанием метана (Сh5), а также небольшого количества других углеводородов: этана (С2H6), пропана (С3H8), бутана (С4h20), этилена (С2h5), и пропилена (С3H6). В искусственных газах содержание горючих составляющих (водорода и окиси углерода) достигает 25-45%, в балласте преобладают азот и углекислота – 55-75%.

Состав газообразного топлива задается в объемных долях и в общем виде можно записать следующим образом:

SСnh3n+2 + SСnh3n + Н2 + СО + Н2S + О2 + N2 + CО2 = 100% , (1.11)

где SСnh3n+2 – предельные углеводороды;

SСnh3n – непредельные угловодороды;

Н2S – сернистый водород.

СО – окись углерода;

CО2 - углекислый газ.

Характеристика топлива.

Влажность воздуха. Средняя влажность топлива в рабочем состоянии составляет в %: для торфа 50; сланцев 13-17; каменного угля 5-14 и антрацита 5-8. Бурые угли в зависимости от влажности делят на 3 группы: группа Б1 – более 40% влажности; группа Б2 – 30-40%; группа Б3 – менее 30%.

Зола топлива. В состав золы входят преимущественно соли щелочных и щелочно-земельных металлов, окислы железа, алюминия, а также сульфатная сера. Минеральные остатки, образующиеся после сгорания топлива, имеют вид либо сыпучей массы (зола), либо сплавленных кусков (шлак). При высоких температурах зола размягчается, а затем плавится. Размягченная зола и шлак прилипают к стенкам обмуровки топки, уменьшая сечение газоходов откладываются на поверхностях нагрева, увеличивая тем самым термическое сопротивление в процессе теплопередачи о газов к нагреваемой среде, забивают отверстия для прохода воздуха в колосниковой решетке, обволакивают частицы топлива, затрудняя их сжигание.

Различные виды топлива содержат разное количества золы. Например, в %: древесина – 1; торф – 10; кузнецкий уголь – 10-20; подмосковный бурый уголь – 30; сланцы – 60. Жидкое топливо (мазут) содержит 0,2-1% минеральных примесей.

Летучие вещества. При нагревании твердого топлива до 870-1100 К без доступа окислителя, выделяются парогазообразные вещества, которые называются летучими. Они являются продуктами распада сложных органических веществ, содержащихся в органической массе топлива. В состав летучих веществ входят: азот N2, кислород О2, водород Н2, окись углерода СО, углеводородные газы Сh5, С2h5 и т.д, а также водяные пары.

Кокс. Твердый остаток, который получается после нагревания топлива (без доступа окислителя) и выхода летучих веществ. В состав кокса входят остаточный углерод и зола. При низких температурах в твердом остатке кроме золы может оказаться часть элементов (C, H, Sл, N). Тогда твердый остаток называется полукоксом. По своим механическим свойствам кокс может быть порошкообразным, слабоспекшимся и спекшимся.

В зависимости от выхода летучих веществ и характеристики кокса каменные угли разделяются на 10 марок: длиннопламенный - Д, газовый - Г, газовый жирный – ГЖ, жирный – Ж, коксовый жирный = КЖ, коксовый - К, коксовый второй – К2, отощенный спекающийся – ОС, слабоспекающийся – СС, тощий – Т.

Теплота сгорания. Одной из основных характеристик любого вида топлива является теплота сгорания, т.е. то количество теплоты, которое может быть получено при полном сгорании единицы массы или объема топлива. Полным сгоранием называется такое, при котором горючие компоненты топлива С, Н и S полностью окисляются кислородом. Теплоту сгорания твердого и жидкого топлива относят к 1 кг, а газового – к 1 м3 при нормальных условиях.

Различают низшую и высшую теплоту сгорания. В высшую теплоту сгорания входит количество теплоты, которое может быть выделено при конденсации водяных паров, находящихся в продуктах сгорания топлива.

При известном элементарном составе твердого и жидкого топлив теплоту их сгорания (кДж/кг) определяют по эмпирическим формулам, предложенной Д.И.Менделеевым:

Qpн = 340Ср + 1035Нр – 109(Ор - Sрл) – 25Wр . (1.12)

Qpв = 340Ср + 1260Нр – 109(Ор - Sрл) ; (1.13)

Теплота сгорания сухого газа (кДж/м3) определяют по объемному составу,%, и известной теплоте сгорания компонентов:

Qpн = 358СН4 + 640С2Н6 + 915С3Н8 + 1190С4Н10 +

+ 1465 С5Н12 + 126,5 СО + 107,5Н2 + 234Н2S; (1.14)

Qpн = 398СН4 + 700С2Н6 + 995С3Н8 + 1285 С4Н10 +

+ 1575 С5Н12 + 126,5 СО + 127,5Н2 + 257Н2S; (1.15)

Если в состав газа входят неизвестные углеводородные компоненты (при условии, что содержание метана известно), то сумму углеводородов условно принимают как содержание этана С2Н4 и теплоту сгорания рассчитывают по формулам, аналогичным уравнениям (1.14) и (1.15).

Для сравнения различных видов топлива по их тепловому эффекту вводят понятие условного топлива, теплота сгорания которого принята равной 29300 кДж/кг.

Отношение Qpн данного топлива к Qу.т. условного топлива называется топливным эквивалентом – Э. Тогда для расчета расхода натурального топлива Вн в условное Ву.т. , достаточно величину Вн умножить на эквивалент Э, т.е.:

Ву.т. = Ву.т•Э = Ву.т.•(Qpн / Qу.т.) (1.16)

megaobuchalka.ru

Нефтяное топливо

08 мая 2016 г.

Основные требования к нефтяным топливам заключаются в том, чтобы их физические, химические и эксплуатационные свойства соответствовали параметрам потребителя — это ДВС, котельные установки и другие, климатическим условиям эксплуатации, безопасным условиям труда и минимальному загрязнению окружающей среды. Эти требования обеспечиваются главным образом за счет природных качеств нефти, то есть ее химическим составом. Улучшение эксплуатационных качеств топлива в современных технологиях достигается путем применения различных присадок.

Присадки - это специальные химические вещества, добавка которых в небольших количествах в топливо позволяет изменить одно или несколько эксплуатационных свойств, повысить его потребительские качества. Присадки делятся на две группы: стабилизаторы и модификаторы.

Стабилизаторы - это присадки, позволяющие стабилизировать (сохранить) физико-химические свойства топлива, полученные при его выпуске.

Модификаторы - это присадки, ввод которых позволяет изменить (модифицировать) свойства топлива, то есть придать им новые свойства или довести до требований стандарта. Эти присадки по принципу действия делятся на радикального действия и коллоидно-химического действия. В таблице приводятся характеристики присадок.

Бензины автомобильные

Бензины автомобильные — А-56, А-66, А-72, А-76, А-80, Аи-93, Аи-95, Аи-98, «Экстра». В настоящее время первые четыре сорта сняты с производства. В маркировке указываются: А — бензин автомобильный, цифры октановое число, И — исследовательский метод определения октанового числа. Отсутствие буквы «И» означает, что определение октанового числа проведено моторным методом.

Характеристики присадок к топливу 

Наименование присадок

Назначение

Концентрация в топливе, %(мас)

Стабилизаторы

Антиокислительные

0,002-0,100

Деактиваторы металлов

0,003-0,005

Биоцидные

0,0001-0,010

Модификаторы радикального действия

Антидетонаторы

0,05-0,30

Повышающие цетановое число

0,25-2,0

Противодымные

0,25-0,50

Противонагарные

0,003-0,020

Модификаторы коллоидно- химического действия

Противоизносные

0,001-0,050

Противокорризионные и защитные

0,0008-0,0050

Моющие и дисперсирующие

0,001-0,100

Депрессорные

0,01-1,5

Антистатические

0,0001-0,0100

Противообледенительные

0,005-0,500

Бензины авиационные

Бензины авиационные - Б-100/130, Б-95/130, Б-91/115, Б-70. В маркировке буква Б означает, что это авиабензин, цифры - соотношение частей бензина прямой гонки и каталитического крекинга. В авиационные бензины добавляются высококачественные компоненты (толуол, алкилбензол и др.), этиловая жидкость и антиокислители (в основном параоксидифениламин 0,004-0,01%). Бензин Б-70 выпускается не этилированным. Авиационные бензины применяются для винтовых самолетов и вертолетов.

Топливо для воздушно-реактивных двигателей

Топливо для воздушно-реактивных двигателей (авиационные керосины) выпускается четырех марок:

  • Т-1, ТС-1 — применяется для дозвуковых видов авиации. Выпускаются из малосернистой нефти из фракции, соответственно по температуре 150-280 °С и 130—240 °С. ТС-1 выпускается без доочистки, Т-1 с доочисткой от органических кислот;
  • РТ - переходное топливо, применяется при дозвуковой и сверхзвуковой видов авиации. Выпускается из фракции нефти 140-280°С с последующей гидроочисткой;

  • Т-6 — топливо для сверхзвуковой авиации, выпускается из фракции 195—300 °С, то есть из газойля каталитического крекинга с последующей гидродеароматизацией.

Особое требование к авиационным бензинам и реактивным топливам - недопущение в них даже следов воды, поскольку низкая температура в высоких слоях атмосферы может привести к кристаллизации и замерзанию воды в топливной системе и аварии самолета.

Керосины

Керосин выпускается трех видов — тракторный для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), осветительный и печное топливо, (о керосине осветительном будет сказано ниже).

Керосин тракторный применяется для двигателей внутреннего сгорания.

Печное топливо выпускается для использования в бытовых отопительных котлах и промышленных котельных установках. Вырабатываются компаундированием дистиллята первичной дестилляции нефти при 180—360 °С. К печному топливу предъявляются повышенные требования по температуре вспышки, то есть повышенные противопожарные требования.

Дизельное топливо

Дизельное топливо - по свойствам близко к светлым нефтепродуктам. Дизельное топливо выпускается 13 сортов: ДА, ДЗ, ДЛ, ДС (из малосернистых видов нефти), ДА, ДЗ, ДЛ, ДС (из сернистых видов нефти) - для быстроходных дизелей; ДТ, ДМ — для средне- и малооборотных дизелей; ТЗ, ТЛ - для тепловозных и судовых дизелей; соляровое масло.

Дизельные топлива характеризуются температурой помутнения— началом кристаллизации топлива и температурой застывания. Промышленностью выпускаются дизельные топлива марок с индексами «Л», «З» и «А».

Марка «Л» — летнее дизельное топливо, применяется при температуре воздуха свыше 0 °С, выпускается с марками Л-1,0, Л-0,5-40, Л-0,5-62, Л-0,2-40, ЛЛ-0,2-62.

Марка «З» — зимнее дизельное топливо, выпускается двух видов:

  • для применения в средней полосе страны при температуре воздуха выше минус 20 °С;

  • для применения в северных районах страны при температуре воздуха минус 30 °С и выше.

Марки «А» — арктическое, применяется при температурах воздуха ниже —30 °С.

Котельное топливо — мазут

Мазут вырабатывается шести марок: мазут флотский Ф-5 и Ф-12 для сжигания в топках кораблей, газовых турбинах, ДВС; М-40, М-100, М-200 - для сжигания в топках промышленных котельных; МП - для сжигания в мартеновских печах.

Мазуты в основном отличаются по вязкости, качество их характеризуется температурой застывания, содержанием серы, золы, воды и механических примесей. Топочные мазуты представляют собой тяжелые крекинг-остатки в смеси с мазутами прямой гонки. Перед сжиганием мазута в топках котлов требуется их предварительный подогрев.

ros-pipe.ru

Характеристики жидкого топлива | мтомд.инфо

Основная масса искусственного жидкого топлива — продукты перегонки сырой нефти:

  • бензин — топилво для двигателей внутреннего сгорания. Наиболее легкокипящая фракция нефти Ткип = 200о С. Низшая рабочая теплота сгорания бензина Qнр = 41900 кДж/кг
  • лигроин — топливо для тракторных двигателей. Температура кипения 220о С. Низшая рабочая теплота сгорания лигроина Qнр = 31000 кДж/кг
  • керосин — топливо для авиадвигателей. Температура кипения 252о С. Низшая рабочая теплота сгорания керосина Qнр = 29000 кДж/кг. Из керосина выделяют солярный дистилят — дизельное топливо.

Распространенное топливо для металлургических печей — мазут.

Горение жидкого топлива. Температура вспышки.Сжигание жидкого топлива. Устройства для сжигания жидкого топлива.

Мазут — жидкий продукт темно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций, выкипающих до 350—360°С. Мазут это смесь углеводородов (с молекулярной массой от 400 до 1000 г/моль), нефтяных смол (с молекулярной массой 500—3000 и более г/моль), асфальтенов, карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca). Физико-химические свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени отгона дистиллятных фракций и характеризуются следующими данными : вязкость 8—80 мм?/с (при 100 °C), плотность 0,89—1 г/см? (при 20 °C), температура застывания 10—40°С, содержание серы 0,5—3,5 %, золы до 0,3 %, низшая теплота сгорания 39,4—40,7 МДж/моль.

Типичное распределение смолисто-асфальтеновых веществ в мазуте:

Смолы Асфальтены Карбены и карбоиды
Мазут атмосферной перегонки
*Сернистая нефть 13,6 0,9 0,035
*Малосернистая нефть 14,0 0,1 0,03
Мазут вторичной переработки 10,2 8,4 0,9

Мазуты применяются в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей (см. Котельные топлива). Выход мазута составляет около 50 % по массе в расчете на исходную нефть. В связи с необходимостью углубления ее дальнейшей переработки мазут во все большем масштабе подвергают дальнейшей переработке, отгоняя под вакуумом дистилляты выкипающие в пределах 350—420, 350—460, 350—500 и 420—500°С. Вакуумные дистилляты применяют как сырье для получения моторных топлив и дистиллятных смазочных масел. Остаток вакуумной перегонки мазута используют для переработки на установках термического крекинга и коксования, в производстве остаточных смазочных масел и гудрона, затем перерабатываемого на битум.

Условная вязкость — отношение времени истечения 200мл мазута ко времени истечения такого же количества дистиллированной воды через отверстие одинакового сечения.

В зависимости от вязкости, температуры застывания и температуры вспышки мазут делят на ряд марок:

Марка Удельный вес Температура застывания о С Вязкость при 80о С Температура вспышки о С Qнр кДж/кг
20 0,91 5 2,5…5 80 35615
40 0,92 10 5..8 100 36230
60 0,93 15 8..11 110 37320
80 0,94 20 11..13 120 38715
100 0,95 25 13..15 125 39805

www.mtomd.info

Топливо, его основные характеристики

 

 

Топливом называется горючее вещество,используемое в качестве ис-точника получения теплоты в энергетических, промышленных и отопи-тельных установках.

 

В зависимости от типа реакций, в результате которых выделяется теп-лота из топлива, различают органическое и ядерное топливо.

 

В органических топливах теплота выделяется в результате химиче-ской реакции окисления его горючих частей при участии кислорода, а в ядерных топливах — в результате распада деления ядер тяжелых элемен-тов (урана, плутония).

Основной составной частью органического топлива является углерод. При сжигании топлива выделяется большое количество теплоты на едини-цу массы или объема. По агрегатному состоянию различают твердое топ-ливо — ископаемые угли, торф, сланцы, дрова; жидкое — нефть и нефте-продукты; газообразное — природные и промышленные горючие газы.

 

Ископаемое твердое топливо образовано из растительного вещества, которое в сложных геологических условиях за всю историю Земли посте-пенно освобождалось от кислорода и частично от водорода и обогащалось углеродом. По содержанию углерода ископаемое твердое топливо распо-лагают в следующем порядке: торф — 60 %, бурый уголь — 70 %, камен-ный уголь — 80-90 %, антрацит — 95-97 %.

 

Происхождение нефти и природных газов также связано с разложением органических веществ и образованием сложных углеводородов, в результа-те накопления которых в пористых породах и пустотах земной коры возни-кали месторождения нефти и газа. В природе нефть и газ часто встречаются совместно.

 

Своеобразным видом топлива являются сланцы, представляющие со-бой минеральную породу, обильно пропитанную горючей массой, имею-щей большое сходство с нефтью.

Твердое топливо.Важнейшими техническими характеристикамитвердого топлива являются состав горючей массы, влажность, зольность, выход летучих веществ, коксовый остаток.

Элементарный состав твердого и жидкого топлива дается в процентах

 

к массе 1 кг топлива. При этом различают рабочую, сухую и горючую мас-сы топлива.

Горючая масса топлива состоит из углерода, водорода, летучей серы, кислорода и азота:

 

Сг Н г S лг Oг N г 100 % . (4.1)

 

Кроме того, твердое топливо всегда в том или ином количестве со-держит минеральные примеси, находящиеся с горючей массой в связанном46

состоянии и выделяющиеся в виде твердых остатков при горении топлива. Процентное содержание минеральных примесей в единице массы топлива называют его зольностью и обозначают через А. Таким образом, сухая масса топлива равна:

 

Топливо в естественном состоянии содержит также воду в виде меха-нической, капиллярной и коллоидной влаги. Процентное содержание влаги в топливе обозначается через W и называется влажностью. Топливо в том состоянии, в котором оно поступает для сжигания, называется рабочим топливом.Элементарный состав рабочей массы выражается уравнением

 

Зола и влага в сумме образуют внешний балласт топлива. Азот и ки-слород составляют его внутренний балласт. Те и другие не участвуют в го-рении, однако, требуют расхода теплоты на свое нагревание, испарение и плавление, снижая тем самым энергетическую ценность топлива. Чем больше в топливе балласта, тем меньше доля его горючей массы, что вы-зывает увеличение расхода топлива для получения одного и того же ко-личества теплоты. При этом ухудшаются также технико-экономические показатели добычи и транспорта топлива.

 

При нагревании без доступа окислителя топливо разлагается на га-зообразную и парообразную части, называемые летучими веществами, и твердый остаток, называемый коксом.

 

Количество образующихся летучих веществ, выраженное в процентах к горючей массе топлива, называется выходом летучих (Vлг ). В состав ле-

 

тучих входят водяной пар, кислород, водород, окись углерода, углеводоро-ды. Основная масса летучих выделяется при температуре до 850 °С, пол-ное выделение их заканчивается при 1100–1200 °С. Выход летучих харак-теризует способность топлива к газификации, быстрому воспламенению и выгоранию. Чем геологически моложе топливо, тем больше оно выделяет летучих.

Характеристика твердого остатка — кокса используется для оценки сте-пени спекаемости топлива, играющей важную роль при определении его тех-нологической пригодности для производства металлургического и литейного кокса. В качестве энергетического топлива используются только неспекаю-щиеся и плохо спекающиеся угли.

 

Жидкое топливо.Природным жидким топливом является нефть,представляющая собой смесь жидких углеводородов с растворенными в них твердыми углеводородами. Она является ценнейшим сырьем для по-лучения различных видов моторного топлива и химических продуктов. Поэтому сырую нефть как топливо не используют, а подвергают перегонке для извлечения из нее светлых нефтепродуктов (бензинов, керосинов, ди-зельного топлива) и сырья для химической промышленности.

 

Вязкий остаток нефти после отбора светлых продуктов называется мазутом,который и используется в энергетических установках в качестветоплива.

 

По элементарному составу мазут мало отличается от сырой нефти. В горючей массе мазута содержится 85-88 % углерода, 10-12 % водорода, 0,6-1 % кислорода и азота, 0,5-3,5 % серы. Теплота сгорания горючей сме-си составляет 42 МДж/кг.

Количество мазута, его вязкость зависят от характеристики исходной нефти и глубины ее перегонки. Вязкие сорта мазута требуют предвари-тельного нагрева для возможности транспортирования его по трубопрово-дам, слива, а также распыления при сжигании.

 

Газообразное топливо.Естественное газообразное топливо добыва-ется из природных месторождений трех типов: чисто газовых, газоконден-сатных и нефтяных.

 

Газы месторождений первого типа называются природными, содер-жащими до 90 % и более метана, а также другие компоненты (окись угле-рода, водород, сернистый газ, азот, углекислый газ).

 

Газы газоконденсатных месторождений отличаются большим содер-жанием высших гомологов метана (5 % и выше). При извлечении этих га-зов на поверхность они образуют конденсат, являющийся ценнейшим сырьем для получения газового бензина, сжиженных (жидких) газов, по-лупродуктов для химической промышленности.

 

Газы нефтяных месторождений называют попутными газами. Они растворены в нефти и выделяются из нее при извлечении на поверх-ность. В состав попутных газов входит значительное количество этана, пропана, бутана и высших углеводородов.

 

К искусственным горючим газам относятся доменные и коксовые газы, являющиеся побочными продуктами коксохимических и доменных процес-сов, крекинг-газ и пиролизный газ — продукты нефтехимического производ-ства, а также так называемые генераторные газы — продукт газификации

 

твердого топлива. Для искусственных газов характерно высокое содержание водорода, оксида углерода, а также балластного азота и углекислоты.

 

Перечисленные газы используют в пределах того производства, где их получают в качестве топлива для технологических и энергетических установок.

 

Физико-химические свойства газообразного топлива, представляюще-го собой смесь различных горючих и негорючих газов, определяются свойствами составляющих его компонентов. Среди свойств наиболее рас-пространенного в быту и в котельной технике природного газа особо важ-ное — взрывоопасность в смеси с воздухом при соприкосновении с пламе-нем. Обычно взрывоопасной считают смесь с содержанием 5-15 % газа в воздухе. При меньшем содержании газа смесь не горит и не взрывается, при большем — только горит.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Классификация нефтепродуктов Товароведная характеристика нефтяных топлив Классификация нефтяных

Классификация нефтепродуктов. Товароведная характеристика нефтяных топлив. Классификация нефтяных топлив. Выполнила: Жигангалина Юлия Тн. Т-10

Классификация нефтепродуктов Нефтеперерабатывающая промышленность вырабатывает исключительно большой ассортимент (более 500 наименований) газообразных, жидких и твердых нефтепродуктов. В основу классификации товарных нефтепродуктов могут быть положены различные принципы.

Различают следующие группы нефтепродуктов: 1. Моторные топлива 2. Энергетические топлива 3. Нефтяные масла 4. Углеродные и вяжущие материалы 5. Нефтехимическое сырье 6. Нефтепродукты специального назначения

Моторные топлива в зависимости от принципа работы двигателей подразделяют на: 1. 1. Бензины (авиационные и автомобильные) 1. 2. Реактивные 1. 3. Дизельные Энергетические топлива подразделяются на: 2. 1. Газотурбинные 2. 2. Котельные

Нефтяные масла подразделяют на смазочные и несмазочные. Различают следующие подгруппы смазочных масел: 3. 1. Моторные (для поршневых и реактивных двигателей). 3. 2. Трансмиссионные и осевые, предназначенные для смазки автомобильных и тракторных гипоидных трансмиссий (зубчатых передач различных типов) и шеек осей железнодорожных вагонов и тепловозов. 3. 3. Индустриальные масла предназначены для смазки станков, машин и механизмов различного промышленного оборудования, работающих в разнообразных условиях и с различной скоростью и нагрузкой. По значению вязкости их подразделяют на легкие (швейное, сепараторное, вазелиновое, приборное, веретенное, велосит и др. ), средние (для средних режимов скоростей и нагрузок) и тяжелые (для смазки кранов, буровых установок, оборудования мартеновских печей, прокатных станов и др. ). 3. 4. Энергетические масла (турбинные, компрессорные и цилиндровые) — для смазки энергетических установок и машин, работающих в условиях нагрузки, повышенной температуры и воздействия воды, пара и воздуха.

Углеродные и вяжущие материалы включают: 4. 1. Нефтяные коксы. 4. 2. Битумы. 4. 3. Нефтяные пеки (связующие, пропитывающие, брикетные, волокнообразующие и специальные). Нефтехимическое сырье. К этой группе можно отнести: 5. 1. Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, нафталин и др. ). 5. 2. Сырье для пиролиза (нефтезаводские и попутные нефтяные газы, прямогонные бензиновые фракции, олефинсодержащие газы и др. ). 5. 3. Парафины и церезины. Вырабатываются как жидкие, так и твердые. Жидкие парафины являются сырьем для получения белкововитаминных концентратов, синтетических жирных кислот и поверхностно-активных веществ.

Нефтепродукты специального назначения подразделяют на: 6. 1. Термогазойль (сырье для производства технического углерода). 6. 2. Консистентные смазки (антифрикционные, защитные и уплотнителъные). 6. 3. Осветительный керосин. 6. 4. Присадки к топливам и маслам, деэмульгаторы. 6. 5. Элементная сера. 6. 6. Водород и др.

Консистентные смазки

Осветительный керосин

Присадки к топливам и маслам, деэмульгаторы

В РФ систему классификации нефтепродуктов и смазочных материалов определяет ГОСТ 28576 -90 (ИСО 8681 -86) Классификация нефтепродуктов и родственных продуктов. Класс Продукты F Топлива L Смазочные материалы, индустриальные масла и родственные продукты S Растворители и сырье для химической промышленности B Битумы W Парафины

Товарная характеристика топлив Нефтяное топливо - это вещество или совокупность веществ нефтяного происхождения, находящиеся в любом агрегатном состоянии, способных в результате горения образовывать высокотемпературные конечные продукты. Топлива, используемые в современной технике, являются в основном продуктами переработки нефти. Их качество улучшают технологическими методами или добавлением специальных присадок. В зависимости от назначения, технологии получения, сырьевого источника нефтяных топлив производится их классификация. Для потребителей наиболее актуальна классификация нефтяных топлив по назначению. Классификация нефтяных топлив по назначению связана с типами двигателей, для которых они предназначены.

Нефтяные топлива можно разделить на следующие виды: 1. Топлива для поршневых двигателей с искровым зажиганием (принудительным воспламенением): а) бензины автомобильные б) бензины авиационные

2. Топлива для поршневых двигателей с воспламенением от сжатия: а) топлива для быстроходных дизелей б) топлива для средне- и малооборотных дизелей.

3. Топлива для реактивных двигателей: а) реактивные топлива для дозвуковой авиации б) реактивные топлива для сверхзвуковой авиации 4. Топлива для газотурбинных двигателей: а) топлива для транспортных газотурбинных двигателей б) топлива для стационарных газотурбинных установок 5. Топлива для котельных установок: а) топлива для транспортных котельных установок б) топлива для стационарных котельных установок

К нефтяным топливам для тепловых двигателей предъявляются следующие общие требования: - высокие энергетические характеристики; - оптимальная скорость горения и высокая полнота сгорания; - минимальная коррозионная активность по отношению к деталям силовой установки, средствам транспортирования, хранения и заправки; - стабильность в условиях применения и хранения; - высокие экологические свойства

Классификация нефтяных топлив Общая классификация нефтяных топлив (класс F по ГОСТ 28576 -90 (ИСО 8681 -86) устанавливается ГОСТом 28577. 090(ИСО 8216/0 -86). В этот стандарт включены пять нефтепродуктов.

Группа топлив Характеристика G Газообразные топлива нефтяного происхождения, состоящие в основном из метана и (или) этана L Сжиженные газообразные топлива. Газообразные топлива нефтяного происхождения, состоящие в основном из пропана и пропена и (или) бутена и бутана. D Дистилятные топлива. Топлива нефтяного происхождения (бензины, керосины, газойли и дизельные топлива), за исключением сжиженных нефтяных газов и топлив. R Остаточные топлива. Нефтяные топлива, содержащие остаточные фракции процесса перегонки. C Нефтяные коксы. Твердые топлива нефтяного происхождения, состоящие в основном из углерода и полученные в процессе гидрокрекинга.

Спасибо за внимание!

present5.com