Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Октябрь » 31 » Состав топочных мазутов
19:31
Состав топочных мазутов

   Как уже было сказано ранее, в отличие от легких фракций, мазута в нефти содержится до 25 – 30%. В отличие от ископаемых углей, мазут имеет высокую теплоту сгорания и низкую зольность. По сравнению с древесиной и отходами ЦБП, мазут значительно легче добывать и транспортировать, он позволяет использовать камерный метод сжигания в сравнительно компактных печах высокой производительности.

   С учетом этих особенностей, мазут сегодня является весьма удобным топливом, главными недостатками которого остаются высокая цена и сравнительно небольшие оставшиеся запасы. Технологам, инженерам и аппаратчикам теплотехнической области промышленного машиностроения, а так же, работникам ТЭС и ТЭЦ, необходимо знать основные технологические особенности всех топлив, их характеристики, преимущества и недостатки. Поэтому разберем состав и свойства наиболее распространенного в теплотехнике жидкого топлива – мазута.

   Мазут является смесью ряда тяжелых фракций нефтепереработки и состоит из: гудрона, остатка вакуумной разгонки тяжелых фракций, крекингового остатка и других отходов переработки высококипящих фракций нефти. Иногда добавляют немного дистиллятов, что позволяет снизить вязкость мазута и его температуру размягчения. Состав подбирают в каждом случае в зависимости от требуемых свойств, с учетом действующих ГОСТ.

   Так как, состав мазута включает ряд насыщенных и ненасыщенных углеводородов, воду и некоторое количество полифункциональных соединений (главным образом, кетоны, спирты, органические кислоты и их соли), то он имеет коллоидную структуру. Широкий разброс фракционного состава делает мазут термодинамически неустойчивой системой в области низких температур. Что часто вызывает фракционную кристаллизацию при застывании.

   Основной состав мазута включает до 95-97% по массе предельных и непредельных углеводородов различной степени изомеризации. Элементный состав рабочей части мазутов имеет сравнительно небольшой разброс и чаще всего включает: углерод 86 – 89%, водород 9,6 – 12,2%, сера 0,3 – 3,5%. Суммарное содержание азота и кислорода составляет 0,5 – 1,7%.

   Важным показателем мазутов является содержание серы и сернистых соединений. С учетом значительной тектонической активности и высоких температур образования, следует помнить, что сера содержится в мазутах как в свободном виде, так и в виде соединений биологического происхождения (сероводород, низшие меркаптаны) или термического происхождения (органические сульфаты, высшие меркаптаны). Большая часть серы (70 – 90%) содержится в наиболее высококипящей фракции мазутов. Все содержащиеся в мазуте соединения серы хорошо растворимы в углеводородной фракции мазута.

   Чем больше в мазуте серы, тем выше токсичность топочных газов, а так же, их коррозионная активность по отношению к углеродистым и низколегированным сталям. По содержанию серы мазуты подразделяют на четыре группы: низкосернистые мазуты <0,5% S, малосернистые 0,5 – 1% S, сернистые 1 – 2% S, высокосернистые 2 – 3,5% S. С увеличением содержания серы практически пропорционально растет содержание ванадия.

   Для улучшения экологической обстановки и расширения сырьевой базы серы, предложены методы выделения части свободной серы из наиболее высокосернистых мазутов.

   Другим важным показателем топочных мазутов является влажность. Содержание воды в мазутах не должно превышать 1% (в соответствии с ГОСТ 10585). При этом, в процессе разогрева мазута, прибывшего на электростанцию в цистернах, происходит конденсация перегретого пара в цистерне, что вызывает насыщение мазута конденсатом до влажности 10 – 15% (особенно, в холодное время года).

   Некоторая влажность (до 2%) способствует более равномерному распылению мазута через форсунки и облегчает образование более мелких капель в потоке воздуха, что облегчает воспламенение и полноту сгорания в топках небольшого размера. Но, более высокое содержание воды всегда вносит негативный вклад, главным образом, из-за снижения теплоты сгорания и КПД печи. Водяной пар уносит теплоту с топочными газами и к тому же, вызывает коррозию топливопроводов.

   Предложены методы отделения части воды в отстойниках и центрифугах. Вода после некоторой очистки от легких фракций вторично превращается в пар и направляется на разогрев очередной партии мазута. Данные методы используются сегодня в ряде развитых стран.

   Последним важным критерием мазутов является зольность мазутов и состав золы. В отличие от углей, торфа или горючих сланцев, мазут содержит не более 1% соединений, образующих при сгорании (или термическом разложении) твердые продукты. Это соли органических кислот, минеральные соли (в той или иной степени растворимые в мазуте, или почти не растворимые в нем), взвесь кварцевого песка и даже комплексные соединения различной природы. Предварительная очистка от данных примесей может заключаться лишь в фильтровании при повышенной температуре (для снижения вязкости мазута).

   Все шлакообразующие примеси мазута приходят в его состав с кубовыми остатками вакуумной разгонки тяжелых фракций нефти и продуктов процесса крекинга (или каталитического реформинга). То есть, это, в той или иной степени, отходы нефтепереработки, которых в топочном мазуте до 40 – 50% по массе. Поэтому от золы ни куда не деться. Утешает то, что общая зольность мазутов не превышает 0,14% (без предварительной очистки мазута от взвешенных частиц).

   Зола всегда грает негативную роль, не только из-за уноса тепла с золой, но и в связи с необходимостью дополнительной очистки топочных газов, или теплоизолирующего налета на змеевике пароперегревателя (теплообменника). Подобный налет не только ускоряет коррозию металла теплообменника, но и снижает его КПД. Так как, теплопроводность соле-окисного налета намного ниже, чем теплопроводность металлов.

   Особенно вредным соединением золы мазута является оксид пятивалентного ванадия (V2O5), он ускоряет высокотемпературную коррозию сталей и является нежелательной, токсичной примесью топочных газов. Содержание оксида ванадия в золе мазута изменяется в пределах 10 – 50%, в зависимости от содержания в мазуте серы. При очистке топочных газов от золы, из полученного шлака можно выделять ванадий, являющийся не только ценным легирующим металлом, но и составной частью многих катализаторов в процессах органической химии.

   В следующий раз мы подробнее познакомимся со свойствами мазутов различных марок и с элементным составом их золы.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 2340 | Добавил: Chemadm | Теги: свойства топлива, переработка нефти, жидкое топливо | Рейтинг: 4.6/5
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]