Мазут, или нефтяные остатки, получаемые в процессе переработки нефти, применяют для отопления паровых котлов и промышленных печей.

Увеличение ресурсов котельно-печного топлива в СССР осуществляется в основном за счет природного газа и мазута. Поэтому повышение эффектив­ности использования мазута является делом большой государственной важ­ности.

Повышению эффективности использования мазута способствуют следую­щие мероприятия.

. Обеспечение полноты сгорания мазута и устранение сажеобразования. При этом наряду с экономией топлива устраняется загрязнение воздушного бассейна копотью, сажей и окисью углерода.

2. Уменьшение излишнего избытка воздуха в продуктах сгорания путем поддержания оптимальной вязкости мазута, применения прогрессивных ти­пов форсунок, оснащения котельных и печных установок газоанализаторами и систематического контроля процесса горения.

3. Снижение температуры уходящих газов путем применения рекупе­раторов, воздухонагревателей, экономайзеров, использование тепла продук­тов сгорания, отводимых из промышленных печей и котлов, в сушилках и других низкотемпературных установках.

Последнее положение особенно существенно при работе на малосернистом мазуте.

Пути оптимального применения мазута определяются его составом и свой­ствами, зависящими от состава исходной сырой нефти, глубины ее переработ­ки и характера технологического процесса на нефтеперерабатывающих за­водах.

В мазут переходит большая часть нефтяной смолы, содержащейся в сы­рой нефти.

Содержание водорода в мазуте ниже, чем в сырой нефти, а углерода выше. Мазут характеризуется большей сернистостыо, чем сырая исходная нефть. Значительно выше также плотность и вязкость мазута, что вызывает необхо­димость его разогрева и осложняет применение мазута в небольших уста­новках.

В соответствии с ГОСТ 10585-63 нефтеперерабатывающая промышлен­ность производит следующие сорта мазута.

Мазут флотский, предназначен для судовых котлов, а также га­зовых турбин и двигателей. Он представляет собой смесь собственно мазута, т, е. нефтяных остатков, с нефтяными дистиллятами. Вследствие этого его плотность и вязкость значительно ниже, чем у других сортов мазута.

Флотский мазут марки Ф5 характеризуется условной вязкостью *, при температуре 50° не превышающей 5° ВУ Он состоит из 60—70% мазута, получаемого при прямой перегонке сернистой нефти, и 30—40% газойля пря­мой перегонки. По ГОСТ допускается добавление до 22% керосиново-газой — левых фракций каталитического или термического крекинга. Сернистость мазута Ф5 ограничивается довольно высоким пределом — 2%.

Флотский мазут марки Ф12 имеет условную вязкость не более 12° ВУ при температуре 50°. В его состав входит 60—70% мазута, получаемого в процес­се прямой перегонки малосерннстой нефти, 10—12% газойлевых фракций (чер­ного солярового масла) и 20—30% крекинг-остатков [127].

Мазут топочный (котельное топливо) состоит из тяжелых кре­кинг-остатков, иногда в смеси с мазутом, получаемым в процессе прямой пере­гонки нефти. Он выпускается трех марок — 40, 100 и 200.

Топочный мазут марки 40 характеризуется условной вязкостью не более 40° ВУ при температуре 50°, что соответствует 8° ВУ при 80° Определение при этой температуре является более удобным для оценки вязкого топлива и оно включено в ГОСТ.

Мазут средней вязкости марки 40 предназначен для использования в судовых котлах, небольших котельных установках и в промышленных печах.

Топочный мазут марки 100 должен обладать условной вязкостью не более 100° ВУ при температуре 50°, что соответствует условной вязкости 15,5° ВУ при 80°. Этот показатель как более удобный для определения нормируется и включен в ГОСТ.

Топочный мазут марки 100 предназначен в основном для сжигания в круп­ных стационарных котлах.

Наиболее вязкий мазут марки 200 с условной вязкостью до 200° ВУ при 50° и 6,5—9,5° ВУ при 100° поставляют только круппым потребителям по трубопроводам непосредственно с нефтеперерабатывающих заводов.

Содержание серы в малосернистом топочном мазуте по ГОСТ не должно превышать 0,5%, в сернистом мазуте 2,0% и высокосерпистом 3,5%. Для ма­зута,’производимого из некоторых высокосернистых нефтей, допускается со­держание серы до 4,3%.

Топливо для мартеновских печей марки МП по своим характеристикам близко к малосернистому топочному мазуту марки 100.

Технические условия на мазут различных марок в соответствии с ГОСТ 10585-63 и 14298-69 даны в табл. 85.

Приводим некоторые характеристики мазута, вырабатываемого за ру­бежом.

В США выпускают нефтяное топливо № 4, предназначенное для исполь­зования без предварительного нагрева и состоящее обычно из смеси мазута и газойля. Вязкость этого топлива при температуре 37,8° не более 3,7° ВУ.

Таблица 85 Технические условия на ма*> Ма. іут Мазут Топлино Пок; Ма^ут Мазут Ма:іуг Для мар­ Флотский Флотский ТОПОЧНЫЙ Топочный Топочный Тенов­ Ф5 Ф12 40 100 200 Ских пе­чей МИ Вязкость услоилан в °НУ, не Более: При 50° ,0 12,0 _ . При 80° 8,0 15,5 8,0-16,0 При100° 6,5—9,5 Вязкость динамическая и пз. Не более: При 10’ 17.0 — При 0° 27,0 Зольность в %, по более 0,1 0,1 0,15 0,15 0,3 0,3 Содержание механических при­ 0,1 0,15 1,0 2,5 2,5 1,5 Месей в %, не более Содержание «оды в %, не более 1.0 1,0 2,0 2.0 1,0 1,0 Содержание водорастворимых кислот н щелочей Отсутствуют ■Содержание серы в %, но более 2.0 0,8 0,5 *[9] 0,5*1 0,5*1 0,5 2,0 *2 2,0*2 2,0 *2 1,5 3,5 *3 3,5*3 3,5 *3 ■Содержание сероводорода Отсутст­ Вует Не нормируете Я Содержание смолистых веществ 50 50 В %, не более Коксуемость в %, пе менее _ 8 Температура вспышки в °С, Не ниже: При определении и зак­ 80 90 Рытом тигле При определения и откры­ 90 110 140 110 Том тыле Температура пастывання в °С —8 +10 +25 +36 +25 Не выше Температура аагтивашш топ­ +25 +42 +42 Лива па ш. юокопарафиновых Нефтей в °С, не выше Теплота сгорания низшая и 9870 9870 9700 *4 9050 ** 9600 *4 9650 *1 Пересчете на ухое топливо 9550 9500 *s 9400 *3 9600 « (небраковочпан) и икал/кг ПЛОТНОСТЬ П[)П В M7.ll3, 1,015 1,015 Не более Для малосернистог Для сернистого. ** Для высоносернисгого. *4 Для малосернистого и сернистого.

Температура вспышки в закрытом тигле не ниже 54°, застывания не выше —7°; содержание воды — до 0,5%, золы —до 0,1%, серы — не ограниченно.

Для котельных установок в США выпускают мазут марок № 5 и № 6.

Вязкость топлива № 5 не более 11° ВУ при^бО0, температура вспышки в закрытом тигле не ниже 54°; содержание воды— до 1%, золы — до 0,1%.

Вязкость топлива № 6 не более 12° ВУ при температуре 50°; температура вспышки в закрытом тигле не ниже 65°; содержание воды — до 2% [127].

В ФРГ выпускают тяжелое жидкое топливо (мазут) марки S, иногда с при­месью тяжелого газойля. Оно характеризуется плотностью около 0,96 г/смъ при 15°, вязкостью около 28° ВУ при температуре 5° (3,5° ВУ при температу­ре застывания +20°), температуре вспышки в закрытом тигле до 120°. Содер — жание воды — до 0,2%, осадка — 0,1%, золы — 0,02% и серы — 2,0’’о.

Состав мазута. Элементарный состав горючей массы мазута (табл. 86) зависит в основном от соотношения в нем углерода и водорода, определя­емого глубиной переработки нефти и содержанием в ней серы 1121, 127, 132].

Таблица 86 Элементарный состав горючей массы мазута, % Мазут НГ СГ Ог + Мг Малосернистый флотский Ф12 12,1 87,0 0,3 0,6 Малосерннстый топочный Т40 . . 11,2 87,4 0,5 0,9 Малосернистый крекинг-мазут топочи ий Т200 10,3 87,7 0,3 1,7 Сернистый флотский Ф5 12,2 8Г>,8 1,7 0,3 Сернистый топочный 10,8 87,7 0,7 0,8 Сернистый крекипг-мазут топочный Т100 10,2 87,1 1,7 1,0 Сернистый крекинг-мазут топочный Т200 9,7 89,1 0,0 0,6 Высокосернистый топочный Т40 10,0 86,1 2.8 0,5 Высокосернистый топочный Т100 . 10,3 86,3 2,8 0,0 Высокосернистый топочный Т200 9,6 86,5 3,2 0,7

Плотность мазута. В стандарте на мазут фиксируется плотность при 20°.

С повышением температуры на 1° плотность мазута снижается приблизи­тельно на 0,05%. Плотность мазута, получаемого при прямой перегонке неф­ти, обычно находится в пределах от 0,88 до 0,95 г/см3 при 20° [121].

Значительно выше плотность товарного топочного мазута, в особенно­сти высоковязкого. Плотность мазута, поставляемого электростациями, обыч­но составляет 0,94—1,02 г/см3, возрастая с увеличением вязкости топлива [133]. В табл. 87 приводятся примерные данные по плотности (при 20°) мазута различных марок и содержанию водорода в горючей массе. Плотность мазута в значительной степени определяет ход процесса отделения содержащейся в нем воды путем отстаивания.

Таблица 87 Плотность топочиого мазута и содержание в нем водорода Марка мазута Плотность маэу- Та при 20°, г/см* Содержание водор да и гореочой масс, с, % Т40 0,94-0,99 10,6—11,0 Т10П 0,98-1,01 10.0—10,8 Т200 О О 1 8 9,6-10,3

Плотность мазута и других нефтепродуктов определяют посредством арео­метров, гидростатических весов или пикнометров.

Вязкость мазута. Вязкость, или внутреннее трение, жидкости представ­ляет собой способность среды оказывать сопротивление относительному пере­мещению своих слоев.

Условпой вязкостью, нормируемой в стандартах на мазут и дизельное топ­ливо, называется отношение времени истечения 200 мл топлива при заданной температуре ко времени истечения равного объема дистиллированной воды при 20°.

Вязкость мазута возрастает с увеличением содержания в нем смолы и тя­желых фракций углеводородов.

Рис. 22. Вязкостно-температуїь ные характеристики мазутов: 1 — мазут М-40; 2 — мазут М-100; 3 — мазут М-200

В сопоставимых условиях, т. е. при выработке из того же сырья, вязкость мазута тесно взаимосвязана с его плотностью. Первостепенное значение она имеет для определения круга его потребителей.

При перекачивании и сжигании мазута его вязкость необходимо поддер­живать на уровне 1,5—3° ВУ в зависимости от типа применяемых форсунок и других условий [133, 134]. Поэтому вязкий мазут приходится разогревать. Снижение условной вязкости топочного мазута марок 40, 100 и 200 при его разогреве показано на рис. 22.

Трудности, связанные с необходимостью поддержания заданной темпера­туры вязкого мазута, затрудняют его применение в небольших установках и требуют точного поддержания оптимальной вязкости. Особенно важно точно поддерживать заданную вязкость при сжигании мазута с малым избыт­ком воздуха и минимальным сажеобразованием. Так, при сжигании топочно­го мазута марки 100 в котлах при ос. порядка 1,02—1,04 мазут подогревают приблизительно до 130°, чтобы его вязкость соответствовала 2,5° ВУ [134].

Сжигание мазута марки в (ФРГ) с минимальным сажеобразованием было достигнуто при поддержании вязкости топлива 1,5° ВУ При этом отклонение температуры мазута на + 10° от оптимальной (70° для марки Б) приводило к увеличению в 2—3 раза содержания сажи в продуктах сгорания.

Вязкость флотского мазута определяют по ГОСТ 6258-52 при температуре 50°, топочного мазута марок 40 и 100 при 80°, а марки 200 при 100°.

Проф. 3. И. Геллер рекомендует для определения вязкости мазута виско­зиметр Генглера, основанный на фиксации времени движения шарика, катя­щегося впутри наклонной трубки, заполненной мазутом [121].

Температура застывания. Температура застывания мазута в значительной степени зависит от состава исходной нефти. У нефтяных остатков, получаемых в процессе перегонки высокопарафиновой нефти, температура застывания обычно выше, чем у остатков, получаемых при перегонке нефти с высоким со­держанием нафтеновых и ароматических углеводородов при той же степени отгонки дистиллятов.

Согласно ГОСТ 10585-63, температура застывания мазута марки 40 из высокопарафиновой нефти может па 15° превышать температуру застывапия мазута, выработанного из других нефтей. Температура застывания мазута обычно возрастает с увеличением его плотности и вязкости.

Взаимосвязь температуры застывания и вязкости иллюстрируется следу­ющими нормативными требованиями:

Вязкость условная (в °ВУ) при 50° 5 12 40 100 200

Температура застывания, ®С. . . —5 —8 -)-10 +25 +36

Температура вспышки и воспламенения. Ма­зут, застывающий при высокой температуре и обладающий высокой вязкостью, приходится разогревать при его транспортировке и исполь­зовании. При этом во избежание пожарной опас­ности необходимо контролировать температуру вспышки и воспламенения.

’/7////////////////М,

Рис. 23. Схема прибора для опреде- ления температуры вспышки и вос­пламенения жидкого топлива: І, 2 — тигли; 3 — термометр; 4 — штатно

Температурой вспышки называется темпера­тура, при которой пары нагреваемого нефтепро­дукта образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при подпесении к ней пламени.

Температура вспышки резко снижается при попадании в нефтепродукт хотя бы весьма ма­лого количества легких углеводородов с низкой температурой вспышки.

Рассматриваемая характеристика не являет­ся аддитивной величиной и практически харак­теризуется температурой вспышки наиболее лег­кого компонента.

Температуру вспышки определяют по стан­дартным методам в открытых или закрытых тиг­лях. Поскольку в закрытых тиглях пары, образующиеся при нагревании нефтепродукта, не удаляются в окружающее пространство, концентрация паров нефтепродукта в смеси с воздухом, при которой происходит их вспыш­ка, достигается при нагреве до более низкой температуры.

Различие ме? кду температурой вспышки, определяемой в открытом и за­крытом тиглях, составляет от 20 до 60°.

При низкой температуре вспышки нефтепродукта ее определяют обычно в закрытых, а при высокой — в открытых тиглях.

В соответствии с ГОСТ температура вспышки мазута различных марок должна быть не ниже 80—140° (см. табл. 85).

Температурой воспламенения называется температура, при которой нагре­ваемый в стандартных условиях нефтепродукт загорается при поднесении к нему пламени и горит в течение по меньшей мере 5 сек.

Температура вспышки и воспламенения в открытом тигле определяется в соответствии с ГОСТ 4333-48 следующим образом.

Мазут наливают в стальной тигель высотой 47 мм, диаметром вверху 64 и внизу 36 мм, так, чтобы его уровень был ниже края тигля на 12 мм. Тигель с мазутом 1 устанавливают

В полушаровидный стальной тигель 2, высота которого 45 мм и диаметр по верху 100 мм с

Прокаленным песком (рис. 23).

Между тиглями 1 и 2 должен быть слой песка толщиной 5—8 мм. Уровень песка во внешнем тигле должен быть на 12 мм ниже края внутреннего тигля. Тигель 2 ставят на кольцо внутренним диаметром 80 мм, закрепленное на штативе, и устанавливают термо­метр 3 так, чтобы шарик ртути находился на равном расстоянии от дна тигля и поверх­ности мазута. (На рис. 23 термометр зажат б лапке штатива. Удобнее подвешивать его к лапке штатива, что позволяет быстро вынуть термометр пз тигля при воспламенении испытуемого нефтепродукта.)

Наружный тигель (песчаную баню) пагревают на газовой горелке так, чтобы тем­пература мазута повышалась на 10 град/мин, а за 40° до ожидаемой температуры вспыш­ки — на 4 град/мин. За 10 мин до ожидаемой температуры вспышки на высоте 10—14 мм от поверхности мазута медленно проводят по краю тигля пламя зажигательного приспо­собления, выполненного из стеклянной или металлической трубки с диаметром выходного отверстия для газа 1 мм. Длина пламени должна быть 3—4 мм. Время продвижения труб­ки над тиглем 2—3 сек. Повторно проводят пламя при повышении температуры мазута на каждые 2°

Температуру вспышки фиксируют при появлении сипсго пламени над поверхностью

Нагреваемого мазута. Для определения температуры воспламенения продолжают пагрев

Мазута со скоростью 4 град/мин.

Темпе ратуру воспламенения фиксируют б момепт, когда мазут при поднесении к не­му пламени загорается и горит не мепее 5 сек. По окончании определения термометр вы­нимают н тигель закрывают крышкой, чтобы погасить пламя.

Расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 4° при температуре вспышки до 150° и 0° — при более высокой температуре вспышки.

Расхождение в определении температуры воспламенения должно бить не более 6°.

Содержание серы в мазуте. В мазуте обычно содержится на 25—50%

Больше серы, чем 11 исходной сырой нефти.

Топочный мазут подразделяют на малосернистый, содержащий до 0,5% серы; сернистый, характеризуемый содержанием серы от 0,5 до 2,0%, и высо- косернпстый, содержащий от 2,0 до 3,5% серы. В отдельных случаях при переработке высокосернистой нефти электростанциям поставляют мазут с содержанием серы до 4.3%.

При сжигании топлива сера сгорает с образованием Б02. Однако при на­личии избыточного кислорода е продуктах сгорания часть Э02 окисляется до вОз, взаимодействующей с Н20 с образованием Н28 04.

Содержащийся в минеральной массе нефти ванадий каталитически воздей­ствует на процесс окисления Э02 до ЭОэ — В связи с этим интересно отметить, что пятиокись ванадия (У205) широко используют на сернокислотных заво­дах в качестве катализатора и процессе получения ЭОэ из 302 по контактному

Методу.

Окислы серы, в особенности ЭОз, сильно корродируют металл. Поэтому содержание серы в топливе для мартеновских печей согласно ГОСТ 10585-63 не должно превышать 0,5%. Аналогичные требования предъявляют к жидкому топливу, применяемому для отопления нагревательных и термиче­ских печей металлургических и машиностроительных заводов.

При использовании мазута в котельных установках следует считаться с тем, что температура уходящих газоБ должна быть выше их точки росы, во из­бежание образования конденсата, корродирующего хвостовые поверхности нагрева котлов.

При сжигании малосернистого мазута точка росы определяется темпера­турой конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, с

Учетом их парциального давления.

При сжигании мазута в продуктах сгорания содержится не более 12% водяного пара. При парциальном давлении порядка 0,10 ата водяной пар конденсируется при температуре около 40°, что практически не лимитирует

Температуру отводимых из котельной установки продуктов сгорания.

Иное положение при сжигании сернистого и в особенности высокосерни — стого мазута. В этих случаях точка росы продуктов сгорания обусловлива­ется температурой конденсации не водяного пара, а паров серной кислоты и определяется температурой порядка 140—150°. Это превышает температуру дымовых газов, с которой их целесообразно отводить из современных котель­ных установок, исходя из возможностей использования тепла уходящих га­зов в воздухонагревателях и водяных экономайзерах.

Повышение температуры дымовых газов па 20° снижает к. п.д. котлов на 1—1,5% в связи с увеличением потерь тепла с уходящими газами.

Вместе с тем повышение температуры уходящих газов не позволяет пол­ностью устранить сернокислотную коррозию металла вследствие возможности локального снижения температуры дымовых газов, соприкасающихся с хвостовыми поверхностями нагрева, и капельной конденсации Н28 04.

При работе па сернистом и в особенности высокосернистом мазуте необхо­димо также считаться с загрязнением воздушного бассейна городов окисла­ми серы и в особенности парами серной кислоты. Во избежание этого прихо­дится сооружать высокие дымовые трубы, удорожающие стоимость топливо­использующих установок, и в некоторых случаях даже ограничивать мощность электростанций, сооружаемых с расчетом работы на высокосернистом мазуте.

Основным методом снижения содержания Э03 в продуктах сгорания сер­нистого мазута является его сжигание с минимальным избытком воздуха, предотвращающим окисление Э02 в 803.

Возможность сжигания мазута без образования сажи и других продуктов неполного сгорания (СО = 0,0) при коэффициенте избытка воздуха порядка 1,03 в небольших форсунках с воздушным распиливанием была показана еще тридцать лет назад [135, 136]. В современной технике широко осуществляют сжигание мазута в мощных форсунках различного типа с коэффициентом избытка воздуха порядка 1,02—1,04 [133, 134].

В целях уменьшения коррозии и снижения точки росы продуктов сгора­ния прибегают также к связыванию окислов серы, содержащихся в продук­тах сгорания, магнезитом и другими присадками или путем введения в газо­ход котлоагрегата (в зону с температурой продуктов сгорания 190—200°) аммиака в количестве до 0,07% от веса сжигаемого мазута. При этом проис­ходит нейтрализация серного ангидрида с образованием сернокислого аммония

ЭОз + 21ЯН3 + Н20 = (ГМН4)2 Б04.

Коренным решением вопроса может явиться очистка мазута от серы с по­следующей утилизацией извлеченной серы или ее соединений.

Для этой цели предложены следующие методы.

1.Выделение из мазута асфальтенов, смол и других серусодержащих со­единений с использованием их в химической технологии [119].

2.Гидрогенизационная десульфация с использованием выделяемого серо­водорода для производства серной кислоты или элементарной серы [128].

3.Газификация сернистого жидкого топлива с переводом серы в серово­дород и использованием Н2Э.

Содержание золы в мазуте. Содержание в мазуте минеральной массы, образующей при его сгорании золу, составляет всего 0,1—0,4% Однако, не­смотря на такое малое ее содержание, она существенно сказывается на ха­рактеристиках мазута. Зола отлагается па поверхностях нагрева котлов, уменьшает теплопередачу, что снижает к. п.д. вследствие повышения темпе­ратуры уходящих газов. Необходимость очистки котлов от отложений золы осложняет и удорожает их эксплуатацию.

Значительная часть минеральной массы мазута приходится на долю вана­дия. Ванадий содержится в нефтяных смолах и асфальтенах, являющихся также основными серусодержащими компонентами мазута. Поэтому мазут, получаемый при переработке ВЫСОКОСМОЛИСТОЙ И асфальтеновой нефти, ха­рактеризуется одновременно высоким содержанием серы и ванадия, каталиэи-

Рующего образования Я0Э из Я02.

Таким образом, ванадий промотирует низкотемпературную коррозию металла при работе котлов на сернистом мазуте. Помимо этого, ванадий обу­словливает коррозию металла при более высоких температурах (порядка 600—700°) в связи с образованием кислотного окисла У205.

Ванадиевая коррозия возрастает при содержании в золе окислов натрия вследствие возможности образования комплексных соединений типа На20- *у204-У206, отлагающихся на поверхностях нагрева пароперегревателей кот — лоагрегатов и лопатках газовых турбин. При взаимодействии с кислородом происходит окисление У204 до у205

Ш20.У204.5У206 +4-0«=Ка,0.6У20,

С последующим восстановлением У205 до У.04 за счет окисления железа

На20.бУ,0*+;Ро = NajO. VjO4.5VjO, + РеО.

Согласно — ГОСТ410585-63, зольность флотского мазута не должна превы­шать 0,1%, топочного мазута марок 40 и 100—0,15° , а топочного мазута 200 и топлива для мартеновских печей — 0,3%.

Зольность мазута определяют по ГОСТ 1461-59.

Сущность анализа заключается л сжигании навески мазута при помощи фитиля из бумажного обезволенного фильтра и прокаливании полученного

Остатка до постоянной массы.

Содержание воды в мазуте. Содержание в мазуте воды заметно сказы­вается па его теплоте сгорания. Каждый процент влаги снижает тепло; сгорания мазута примерно на 100 тал, из которых около 94 ккал обусловлено уменьшением содержания горючей массы топлива и 6 ккал — расходом тепла па испарение 1 % воды.

Вместе с тем наличие влаги затрудняет сжигание мазута вследствие воз­можности образования пробок боды, прерьшающих равномерную подачу

Топлива к форсункам и осложняющих эксплуатацию котлов.

При отстаивании мазута происходит отделение влаги. Однако п тяжелых и вязких мазутах это отделение осуществляется с большими трудностями. Поэтому было предложено мазут с высоким содержанием влаги сжигать в ви­де мазуто-водпой эмульсии, создаваемой путем перемешивания мазута с во­дой острым паром или пропускапия обводненпого мазута через эмульгаторы.

По ГОСТ-Ю585-63 содержание воды в мазуте ограничивается 1—2%. Од­нако при водном транспорте мазута или его разогреве острым паром в топоч­ном мазуте марок 40 и 100, а также п топливе для мартеновских печей допу-

Скается содержание влаги до 5%.

Содержание воды в мазуте определяют по ГОСТ-2477-65 объемным мето­дом.

Сущность определения заключается в отгоне содержащейся в мазуте воды из смеси мазута с обезвоженным и профильтрованным растворителем. В ка­честве растворителя используют лигроин тракторный и бензин для резино­вой промышленности.

Содержание механических примесей в мазуте. Содержание механических примесей во флотском мазуте не должно превышать 0,1—0,15%, в топочном мазуте марки 40—1% и в мазуте прочих марок — 2,5%.

Определение содержания механических примесей в мазуте производят

По ГОСТ‘6370-59.

0

Транспорт и хранение мазута. Мазут транспортируют по трубопроводам, в судах, железнодорожных и автомобильных цистернах.

При транспортировке высоковязкого мазута необходимо предусматривать условия его разогрева с целью снижения вязкости до уровня, обеспечиваю­щего возможность перекачки и слива.

Широко распространенные методы разогрева мазута острым паром, т. е. путем пропуска пара через дырчатые змеевики или патрубки, приводят к значительному обводнению мазута. Так, при разогреве мазута в железно­дорожных цистернах острым паром расход пара составляет примерно 100 кг на 1 т топлива, а содерл<ание воды в мазуте достигает 10%. Во избежание этого рекомендуется применять для перевозки мазута цистерны, нижняя часть которых снабжена паровыми рубашками [133].

Особенно нежелательно применение острого пара для разогрева тяжелого мазута, отстаивание которого от воды практически невозможно. Наиболее тяжелый и вязкий мазут марки 200 в соответствии с ГОСТ 10585-63 разреша­ется транспортировать только по трубопроводам.

Для хранения мазута на электростанциях и в крупных котельных установ­ках сооружают железобетонные резервуары сборной конструкции. Для ра­зогрева топлива применяют циркуляционный метод, основанный на прокачи­вании мазута через поверхностный нагреватель, установленный вблизи от резервуара. Из внешнего подогревателя мазут возвращают в нижнюю часть резервуара [121].

За рубежом при хранении мазута в небольших емкостях во избежание возможной утечки топлива и загрязнения грунтовых вод применяют резер­вуары с двойными стенками и автоматической сигнализацией о проникнове­нии топлива в пространство между стенками резервуара.

Для уменьшения отложений осадков в резервуарах и снижения загряз — нення поверхностей нагрева котлов при сжигании мазута предложено добав­лять к мазуту присадки ВНИИ-НП-102 или 103 в количестве около 0.2%.

Теплота сгорания мазута. Теплота сгорания горючей массы мазута обу­словлена в основном соотношением водорода и углерода, а также содержа­нием серы, кислорода и азота.

Содержание в мазуте нефтяных смол и асфальтепов с пониженным соот­ношением Н С и высоким содержанием S и О соответственно снижает теп­лоту сгорания мазута. Вследствие этого теплота сгорания высоковизкого тяжелого мазута с повышенным содержанием смол и асфальтонов обычно ни­же таковой легкого мазута (см. табл. 85).

В табл. 88 приводятся примерные значения низшей теплоты сгорания го­рючей массы мазута в зависимости от его плотности прп 15,5® по данным Бюро стандартов США, а также СОйгаах продуктов сгорания малосернистог» мазута. Высшая теплота сгорания горючей массы мазута на 550—ti50 ккал превышает низшую теплоту сгорания.

Таблица 88 Теплота сгорания, плотность и С021Пах малосернистого маиута (при 15,13°) Низшая теплота сгорания, ккал! кг Плотность, г/сма Со2ш % Низшая теплота сгорания, ккал/кг П.-I ль, г/см3 Со-2тах, % 9500 1,070 16,55 97< 0 0.980 16,0S 9530 1,060 16,50 Ь810 ОД’79 16,05 9560 1,052 16,46 .’840 0,972 16,01 !15Г 0 1,044 16,41 1 860 0,966 15,97 9620 1,037 16,37 8 S0 0,959 15,94 V650 1,030 16,33 .■‘.00 0,953 15, ГО 9670 1,022 16,29 9920 0,946 15, S6 9(>?0 1.014 10,25 9940 0,940 15,83 9720 1,007 16,21 99(50 0,934 15,ео 9740 1,000 16,17 9980 0.928 15.77 9770 0,993 16,12 10000 0,922 15,73

Значения низшей теплоты сгорания горючей массы мазута различных ма­рок указаны в табл. 85. Средняя теплота сгорания мазута с различным содер­жанием влаги, а также жаропроизводительность и другие теплотехнические — характеристики приведены в табл. 89.

Теплоту сгорания мазута определяют в калориметрической бомбе или подсчитывают по формуле Д. И. Менделеева.

Жаропроизводительность и другие теплотехнические характеристики мазута. Жаропроизводительность безводного мазута в абсолютно сухом воздухе составляет около 2150°, при этом жаропроизводительность мало меняется при изменении элементарного состава топлива в пределах, харак­терных для мазута.

При учете содержания в воздухе 1 % влаги по массе жаропроизводитель­ность мазута £’тах около 2110° [6]. Содержание 1% влаги в мазуте снижает его жаропроизводительность всего лишь на 3°

Повысить температуру горения мазута можно путем подогрева воздуха до температуры порядка 500° и путем применения обогащенного кислородом воздуха. При этом, естественно, необходимо считаться с эндотермическим про­цессом диссоциации продуктов сгорания при высокой температуре, рассмот­ренным в гл. IX.

При повышении содержания 02 в воздухе до 50% расчетная температура горения достигает 2600° При сжигании в атмосфере чистого кислорода рас­четная температура горения мазута превышает 2800*.

Мазут	Состав горючей массы, %	Теплотсхничі скис характеристики
	Сг	Нг	(ы А + И О	X С? С	Содср> в раб( топли ТУР	Кание )ЧСМ ве, % А?	Тепло­творная способ­ность пиал}кг	Жаропро- ІІЗВ0ДИ- Те. льнопь ‘шах’ ° с	Отноше­ние объе­мов сухих п влажных продуктов сгорания В
Малоеернн-		88,4	10,4	0,7	16.5	0	0,3	9600	2110	0.88
Стыи						3	0,3	9300	2100	0,88
						В	0,3	Сооо	2-ОГО	0,88
						9	0,3	8700	2080	0,88
Высокосс-р	3,0	80,2	10,3	0,5	16,5	0	0,3	9500	2110	0,88
Н1ГСТЫЙ						3	0,3	92С0	2100	0,88
						6	0,3	8900	20? 0	0.88
						9	0,3	8600	2080	0,88

Примечание. Жароироизподительпость /,ИяХ дана с учетом содержания п поядухе 1% влаги. Теп­лотворная способность Р, отнесенная і? 1 имя сухих продуктов сгорания, равна примерно 900 >;>?ал/млг я тс’плотоорпая способность Р, Отт сештн 1 илажных^ продуктотч горения малута,— примори 840 кь’ал/им3.

Объем воздуха, необходимый для сгорания мазута в стехиометрическ условиях, составляет 10,1—10,3 нм3/кг.

При этом получают 10,9 — 11,1 нм3 продуктов сгорания в том числе ~1,6 нм3 Н02, 8—8,1 нм3 и 1,2—1,4 нм3 водяного пара.

Максимальная энтальпия продуктов сгорания II равна примерна 840 ккал/нма, а максимальная энтальпия сухих продуктов сгорания Р, т. е. (?и.

Составляет около 960 ккал/им5.

Отношение объемов сухих и влажных продуктов сгорания (В Ке) приблизительно равно 0,88.

^02шах флотского мазута порядка 16,2%, топочного мазута марки 40 — около 16,3%, топочного мазута марки 100 и 200— порядка 16,4—16,5<: высоковязких крекинг-остатков — 16,5—16,7%.

В среднем для топочного мазута можно принять значение величины ЙОгтпах Порядка 16,5%.

Теплоемкость мазута возрастает с уменьшением его плотности и повыше­нием температуры. Округленно теплоемкость мазута в температурном интер­вале от 50 до 100° можно принять равной 0,5 ккал/кг — град.

Коэффициент теплопроводности флотского мазута около 0,10, а топочного мазута — порядка 0,11 ккал/м-ч-град.

Определение эффективности использования мазута. В табл. 90 приведен состав сухих продуктов полного сгорания легкого мазута при различном раз­бавлении продуктов сгорания воздухом. Аналогичные данные для топочного мазута с 1Ю2тах около 16,5 % приведены в табл. 91. Пользуясь этими табли­цами, можно оценить правильность анализа продуктов сгорания и определить значение коэффициентов избытка воздуха а и коэффициента разбавления сухих продуктов сгорания К [6].

Подсчет 1.

Состав продуктов сгорапия тяжелого топочного мазута: 1Ю2 — 10,2%, 02— 8,0%. Определить коэффициент избытка воздуха а.

По табл. 91 для продуктов сгорапия данпого состава находим а = 1,58.

Состав и теплотехнически. характеристики продуктов полного сгорании легкого маиута {малосернистого и высокосернистого) в зависимости от содержания в них Н0| Состав сухих про­дуктов сгорания, % Л А Калоримет­ Рическая Температура Горения *кал ■ 0 С Состав сухих про­дуктов сгорания, % Л Калори­метриче­ская тем­пература горения ‘кал • ° с И02 03 N2 Ио, О„ Я» 1 16,0 0,0 84,4 1,00 1,00 2100 11,4 6,0 82,6 1,40 1,38 1600 15,8 0,3 83,9 1,01 1,01 20ь0 11,2 6,3 82,5 1,43 1,41 1570 15,6 0,5 83,9 1,03 1,03 2050 11,0 6,6 82,4 1,45 1,43 1550 15,4 0,8 83,8 1,04 1,04 2030 10,8 6,8 82,4 1,48 1,46 1520 15,2 1,1 83,7 1,05 1,05 2020 10,6 7,1 82,3 1,51 1,48 1500 15,0 1,3 83,7 1,07 1,07 2000 10,4 7,4 82,2 1,54 1,51 — 14,8 1,6 83,6 1,08 1,08 1980 10,2 7,6 82,2 1,57 1,54 14,6 1.8 83,6 1,10 1,10 1950 10,0 7,9 82,1 1,00 1,57 14,4 2,1 83,5 1,11 1,10 1930 9,8 8,1 82,1 1,63 1,60 14,2 2,4 83,4 1,13 1,12 1010 9,6 8,4 82,0 1,67 1,04 14,0 2,6 83,4 1,14 1,13 •1890 9,4 8,7 81,9 1,70 1,67 13,8 2,9 83,3 1,16 1,15 1860 8,2 8,9 81,9 1,74 1,70 13,6 3,2 £3,2 1,18 1,17 1840 9,0 9 2 1 81,8 1,78 1,74 13,4 3,4 83,2 1,19 1,18 1820 8,8 9,„ 81,7 1,82 1,78 13,2 3 7 83,1 1,21 1,20 1800 8,6 9,7 81,7 1,86 1,82 13,0 3,9 83,1 1,23 1.22 1780 8,4 10,0 81,6 1,90 1,86 12,8 4,2 83,0 1,25 1,24 1750 8,2 10,2 81,6 1,95 1,1.0 12,0 4,5 82,!) 1,27 1,26 1730 8,0 10,5 81,5 2,00 1,Р5 ■12.4 4,7 82,9 1,29 1,27 1710 7,8 10,8 81,4 2,05 2,00 12,2 5,0 82,8 1,31 1,29 1690 7,6 11,0 81,4 2,10 2,05 12,0 5,3 82,7 1,33 1,31 1670 7,4 11,3 81,3 2,16 2,10 11,8 5,5 82,7 1,35 1,33 1650 7,2 11,5 81,3 2,22 2,16 11,6 5,8 82,6 1,38 1,36 1620 7,0 11,8 81,2 2,28 2,22

Подсчет 2.

В результате анализа продуктов сгорания топочного мазута получены следующие данные: НОг — 10,6%, Оа—■ 9,5?/ Определить коэффициент разбавления сухих про­дуктов сгорания к.

Согласно данным табл. 91, при наличии в продуктах сгорапия мазута 10,6% К0а в них должно содержаться не 9,5, а всего лишь около 7,5% 02.

Из табл. 19 видно, что при содержании в продуктах полного сгорания топлива 10,6%

НОги9,5% 02 Й02тах равно около 19,4%, что превышает 1Ш2тах мазута примерно на 3%. В соответствии с этим следует провести повторный анализ продуктов сгорания.

При сжигании мазута в надлежащих условиях потери тепла вследствие механической неполноты сгорания, обусловленной сажеобразованием, не­значительны и составляют величину порядка 0,2 %, что лежит в пределах точ­ности подсчета к. п.д. топливоиспользующих установок.

В соответствии с этим коэффициент использования топлива можно подсчи­тать по формуле

К. и.т. = 100 — (д2 + qi)%. (XXI.1)

В тех случаях, когда потери тепла в окружающую среду невелики и могут быть определены по графикам в зависимости от производительности установки, как это делается, например, при испытаниях паровых котлов,

По обратному балансу можно определить не только коэффициент использо­

Вания топлива, но и коэффициент полезного действия установок

К. п.д = 100 — (?2 + Чя + дБ). (XXI.2)

Состав и теплотехнические характеристики продуктов полного сгорания тяжелого мазута (малосернистого и высокосернистого) в зависимости от содержания в них ИОа Состав сухих про­дуктов Сгорания, % H А Калоримет­ Рическая Температура Горения »кал ■ ° С І Состав сухих про­дуктов сгорания, % H А Калори­метриче­ская тем­пература горения ‘нал • °с Ro2 О, Nj Ro2 О2 N. 16,5 0,0 83,5 1,00 1,00 2100 10,2 8,0 81,8 1,61 1,58 16,3 0,3 83,4 1,01 1,01 2080 10,0 8,3 81,7 1,65 1,61 16,0 0,6 83,4 1,03 1,03 2040 9,8 8,5 81,7 1,68 1,64 15,8 0,9 83,3 1,05 1,05 2020 9,6 8,8 81,6 1,72 1,68 15,6 1,2 83,2 1,06 1,06 2000 9,4 9,0 81,6 1,75 1,71 — 15,4 1,4 83,2 1,07 1,07 1980 9,2 9,3 81,5 1,79 1,75 1350 15,2 1,7 83,1 1,08 1,08 1970 9,0 9,5 81,5 1,83 1,79 15,0 1,9 83,1 1,10 1,09 1960 8,8 9,8 81,4 1,87 1,82 — 14,8 2,2 83,0 1,11 1,10 1940 8,6 10,0 81,4 1,92 1,87 14,6 2 Л 83,0 1,13 1,12 1910 8,4 10,3 81,3 1,97 1,92 14,4 2,7 82,9 1,15 1,14 1890 8,2 10,5 81,3 2,00 1,95 — 14,2 2,9 82,9 1,16 1,15 1870 8,0 10,8 81,2 2,06 2,00 1200 14,0 3,2 82,8 1,18 1,17 1850 7,8 11,0 81,2 2,12 2,06 13,8 3,4 82,8 1,20 1,19 1830 7,6 11,3 81,1 2,17 2,10 — 13„6 3,7 82,7 1.21 1,20 1820 7,4 И, б 81,0 2,23 2,16 — 13,4 4,0 82,6 1,23 1,22 1800 7,2 11,8 81,0 2,29 2,22 — 13,2 4,2 82,6 1,25 1,24 1780 7,0 12,1 80,9 2,35 2,28 — 13,0 4,5 82,5 1,27 1,25 1750 6,8 12,3 80,9 2,42 2,35 — 12,8 4,7 82,5 1,29 1,27 1730 6,6 12,6 80,8 2,50 2,42 — 12,6 5,0 82,4 1,31 1,29 1710 6,4 12,8 80,8 2,58 2,50 1000 12,4 5,2 82,4 1,33 1,31 1700 6,2 13,0 80,8 2,66 2,57 — 12,2 5,5 82,3 1,35 1,33 1680 6,0 13,3 80,7 2,75 2,66 — 12,0 5,7 82,3 1,37 1,35 1660 5,8 13,6 80,6 2,84 2,74 11,8 6,0 82,2 1,40 1,38 1640 5,6 13,9 80,5 2,95 2,85 — 11,6 6,2 82,2 1,42 1,40 1620 5,4 14,1 80,5 3,06 2,95 — 11,4 6,5 82,1 1,45 1,42 1600 5,2 14,4 80,4 3,18 3,06 11,2 6,7 82,1 1,48 1,45 1580 5,0 14,6 80,4 3,30 3,18 11,0 7,0 82,0 1,50 1,47 1550 4,8 14,9 80,3 3,44 3,30 10,8 7,2 82,0 1,53 1,50 1520 4,6 15,1 80,3 3,58 3,44 10,6 7,5 81,9 1,55 1,52 4,4 15,4 80,2 3,74 3,59 10,4 7,8 81,8 1,58 1,55 4,2 15,6 80,2 3,92 3,76 4,0 15,9 80,1 4,12 3,95

Потери тепла с уходящими газами qг и вследствие химической неполноты сгорания 73 требуют определения состава и температуры уходящих газов. При этом подсчет указанных потерь тепла можно вести по различным методам: с привлечением данных о составе и теплоте сгорания сжигаемого топлива или по упрощенной методике на основе обобщенных характеристик топлива, без замеров расхода сжигаемого мазута, отбора средней пробы и определения сос­тава мазута и теплоты сгорания Гб].

Проверка сходимости результатов, проведенная энергетическим инсти­тутом им. Г М. Кржижановского, Институтом нефтехимической и газовой промышленности им. И. М. Губкина, Орггрэсом, Ленэнерго и другими ор­ганизациями, показала, что совпадение результатов лежит в пределах точ­ности применяемых приборов.

На основе проведенных испытаний Орггрэс пришел к выводу, что при ра­боте на жидком и газообразном топливе представляется возможным «точно проводить сравнительные теплотехнические расчеты и подсчитывать потери

Тепла с уходящими газами и от химической неполноты горения, не прибегая во время испытаний к отбору средней пробы топлива, определению его сос­тава и теплоты сгорания» [137 к

При подсчетах и 93П0 упрощенной методике можно пользоваться универ­сальными формулами, приведенными в первой части книги, или более про­стыми локальными формулами с коэффициентами, подсчитанными для опре­деленного вида топлива. По мнению автора, при определении эффективно­сти использования мазута удобнее применять локальные формулы и состав­ленные для мазута расчетные таблицы.

Потери тепла с уходящими газами можно определить по формуле

Q2 = 0,01/^у. г — tBjZ%. (XXI.3)

Значения величины Z для продуктов сгорания флотского мазута приведе­ны в табл. 92, а для топочного мазута — в табл. 93.

Располагаемое тепло продуктов сгорания определяют по формуле

Зpacn = 0,01 — t • Z%. (XXI.4)

Табл. 92 и 93 составлены для мазута с содержанием влаги от 0 до 2%. При увеличении содержания влаги в мазуте потери тепла с уходящими га­зами, подсчитанные по формуле (XXI.3), можно скорректировать путем ум­ножения q2 на коэффициент, равный 1,005 (при содержании влаги от 5 до 8%); 1,010 (от 8 до 12%); 1,015 (от 12 до 16%).

Практически корректировку целесообразно осуществлять лишь при высоких значениях величины q2, порядка 20% и выше, и при содержании в мазуте более 10% воды.

Подсчет 3.

При сжигании топочного мазута в трубчатой печи нефтеперерабатывающего завода у перевальной стенки зафиксированы следующие данпые: состав продуктов сгорания: ROj — 12,2%, 02 — 5,5%, температура 600°.

Подсчитать располагаемое тепло продуктов сгорания.

Величина Z по табл. 93 равна 5,40.

В соответствии с этим располагаемое тепло продуктов сгорания равно Зpacn = 0,01 • 600.5,40 = 32,4 %,

Подсчет 4.

Подсчитать потери тепла С уходящими газами, отводимыми из установки при сжи­гании топочного мазута.

Состав продуктов сгорания: ROо — 10,2%, Ог — 8,0%.

Температура уходящих газов 220°, температура воздуха 20°.

Проверяем по табл. 19 R02max продуктов сгорания. Он равен 16,5%, т. е. соответ­ствует П02[Пах для мазута.

Находим по табл. 93 величину Z

Z = 5,97.

Отсюда дг = 0,01-(220—20)5,97 = 12,0%.

При сжигании мазута в паровых форсунках дополнительное количество тепла, уно­симое водяным паром, вдуваемым в форсунки, можно подсчитать по формуле

«*=————————- (XXI.5)

Где

D — количество пара, кг на 1 кг мазута;

— температура вдуваемого пара, °С;

/2 — температура уходящих газов, СС;

С — средняя теплоемкость водяного пара (весовая) в температурном интервале от 0° до i2, ккалЫг °С;

— низшая теплота сгорания мазута, ккал/кг.

Значения величины 2 для легкого (флотского) мазута (П %) Содержание ко2 + СО + сн* в сухих продуктах сгорания, % Температурный интервал продуктоо сгорания, * С 0-250 250-350 350—500 500—700 700—900 900—1100 1100-1300 1300—1600 16,0 3,95 4,05 4,10 4,20 4,30 4,40 4,50 4,60 15,8 3,98 4,08 4,13 4,23 4,34 4,44 4,54 4,64 15,6 4,05 4,15 4,20 4,30 4,41 4,51 4,61 4,71 15,4 4,08 4,18 4,24 4,34 4,44 4,54 4,64 4,75 15,2 4,12 4,22 4,27 4,37 4,48 4,58 4,68 4,79 15,0 4,18 4,28 4,34 4,44 4,54 4,65 4,75 4,86 14,8 4,21 4,31 4,37 4,47 4,58 4,69 4,79 4,90 14,6 4,28 4,38 4,44 4,54 4,65 4,76 4,86 4,97 14,4 4,31 4,41 4,47 4,57 4,69 4,80 4,90 5,01 14,2 4,38 4,48 4,54 4,64 4,76 4,87 4,97 5,08 14,0 4,41 4,51 4,58 4,68 4,79 4,?0 5,00 5,12 13,8 4,48 4,58 4,64 4,74 4,86 4,98 5,08 5,19 13,6 4,54 4,64 4,71 4,81 4,93 5,05 5,15 5,27 13,4 4,58 4,08 4,75 4,85 4,97 5,08 5,18 5,30 13,2 4,64 4,74 4,81 4,91 5,04 5,10 5,26 5,38 13,0 4,71 4,81 4,88 4,98 5,11 5,23 5,33 5,45 12,8 4,78 4,88 4,95 5,05 5,18 5,30 5,40 5,53 12,6 4,84 4,84 5,02 5,12 5,24 5,34 5,47 5,60 12,4 4,91 5,01 5,09 5,19 5,32 5,44 5,54 5,67 12,2 4,97 5,07 5,15 5,25 5,39 5,52 5,62 5,75 12,0 5,04 5,14 5,22 5,32 5,46 5,59 5,69 5,82 11,8 5,11 5,21 5,29 5,39 5,53 5,66 5,76 5,90 11,6 5,20 5,30 5,39 5,49 5,63 5,77 5,87 6,01 11,4. 5,27 5,37 5,46 5,56 5,70 5,84 5,94 6,08 11,2 5,37 5,47 5,56 5,66 5,80 5,95 6,05 6,19 11,0 5,44 5,54 5,63 5,73 5,88 6,02 6,12 6,27 10,8 5,53 5,63 5,73 5,83 5,98 6,13 6,23 6,38 10,6 5,63 5,73 5,83 5,93 6,09 6,24 6,34 6,49 10,4 5,73 5,83 5,94 6,04 6,19 6,34 6,44 6,60 10,2 5,83 5,93 6,04 6,14 6,30 6,45 6,55 6,71 10,0 5,93 6’,03 6,14 6,24 6,40 6,56 6,66 6,82 9,8 6,03 6,13 6,24 6,34 6,50 6,67 6,77 6,93 9,6 6,16 6,26 6,38 6,48 6,64 6^81 6,91 7,08 9,4 6,20 6,36 6,48 6,58 6,75 6,92 7,02 7,19 9,2 6,39 6,49 6,62 6,72 6,89 7,06 7,16 7,34 9,0 6,53 6,63 6,75 6,85 7,03 7,21 7,31 7,49 8,8 6,66 0,76 6,86 0,09 7,17 7,35 7,45 7,63 8,6 6,79 6,89 7,02 7,12 7,31 7,50 7,60 7,78 8,4 6,92 7,02 7,16 7,26 7,45 7,64 7,74 7,93 8,2 7,09 7,19 7,33 7,43 7,62 7,82 7,92 8,12 8,0 7,25 7,35 7,44 7,54 7,80 8,00 8,10 8,30 7,8 7,41 7,51 7,67 7,77 7,97 8,18 8,28 8,48 7,6 7,58 7,68 7,84 7,94 8,15 8,36 8,46 8,67 М 7,78 7,88 8,04 8,14 8,36 8,57 8,67 8,89 7,2 7,97 8,07 8′,24 8,34 8,57 8,78 8,88 9,11 7,0 8,17 8,27 8,45 8,55 8,78 8,88 9,10 9,33

Значения величины Z для тяжелого (топочного) ыаэута (Н(>2 щах ~ Содержание ПО, + СО + СН, Температурный интервал продуктов сгорания, 0 С В продуктах сгорания 0—250 250—350 350—500 500—700 700—900 000 -1100 1100—1300 1 да—1боо 16,5 3,95 4,00 4,05 4,17 4,28 4,38 4,48 4,58 16,г 4,00 4.05 4,10 4,22 4.32 4,42 4,53 4,62 1.6,0 4,05 4,10 4,14 4,27 4,37 4,47 4,58 1 4,66 15,8 4,10 4.14 4,18 4.32 4,42 4,52 4,63 4,72 15,6 4,14 4,18 4,22 4,37 4,47 4,57 4,68 4,76 15,4 4,18 4.22 4,27 4,42 4,52 4,62 4,73 4,83 15,2 4,22 4,27 4,32 4.47 4,57 4,67 4,78 4,87 15,0 4,27 4,32 4,37 4.52 4.63 4,74 4,85 4,93 14,8 4,32 4,37 4,42 4,57 4,70 4,80 4, £0 4, (‘8 14,6 4,37 4,42 4.47 4,63 4,75 4,85 4,95 5,05 5,10 14,4 4.42 4,47 4,52 4,70 4,80 4,90 5,00 14,2 4,47 4,52 4,57 4,75 4,85 4,95 5,05 5,15 14.0 4.52 4,57 4,63 4,81 4,90 5.00 5,10 5,20 13,8 4,57 4,63 4,70 4.85 4,95 5,05 5,15 5,25 13,0 4,63 4,70 4,75 4,91 5,00 5,10 5,20 5,30 13,4 4,70 4,75 4,81 4,97 5,05 5,15 5 25 5,35 13,2 4,75 4,81 4,88 5,05 5,15 5,25 5,35 5,45 13,0 4,81 4,88 4,96 5,13 5,25 5,35 5,45 5,55 12,8 4,88 4,96 5,05 5,20 5,32 5,42 5,52 5,60 5,65 5,62 12,0 4,96 5,03 5,10 5,27 5.40 5,50 5,70 12,4 5,03 5,10 5,17 5,33 5,45 5,55 5,75 12,2 5,10 5,17 5,25 5^40 5,50 5,60 5,70 5,80 5,90 6,00 5,80 12,0 5,17 5,25 5,33 5,45 5,60 5,70 5,90 6,00 11,8 5,25 5.34 5,40 5,52 5,70 5,80 11,6 5,34 5,40 5,43 5,02 5,80 5, ГО 6,10 11,4 5,43 5,50 5,56 5.72 5.Р0 6,00 11,2 5,52 5,60 5,64 5,82 5,97 6,10 И,0 5,61 5,68 5,72 5,02 6,05 6,20 10,8 5,70 5,75 5,80 6,02 6.15 6,30 10,С 5,79 5,83 5,88 6.13 6,25 0,40 10,4 5,88 5*92 5,96 0,20 6,35 6 50 10,2 5,97 6.06 6,05 6,30 6,45 1 6,60 10,0 6,05 6 1(5 «,17 6,40 6,55 6,70 9,8 6,16 6,27 6,30 6,50 6,65 6,80 9,6 6,27 6,36 6,40 6,60 6,75 6,90 9,4 6,40 6,48 6,55 6,75 6.00 7,05 9,2 6,55 6,65 6,70 6,90 7,05 1 7,20 9,0 6,70 6,78 6,85 7,05 7,20 7,35 8,8 6,85 6,92 7,00 7,20 7,35 7,50 8,6 7,00 7,08 7,15 7.35 7,50 7,65 8.4 7,15 7,22 7,30 7,50 7.65 7,80 8,2 7,30 7,38 7.45 7,65 7,80 8,00 8.0 7,45 7,52 7,60 7,85 7,95 8,15 7,8 7,60 7,68 7,75 8,00 8,15 8,35 7,6 7,75 7,82 7,90 8,20 8,40 8,55 7,4 7,90 8,00 8,10 8,40 8.60 8,80 7,2 8,10 8,25 8,35 8,60 8,80 9,00 7,0 8,35 8,50 8,60 8,80 9,00 9,20 6,8 8,60 8,75 8,85 9,10 9,25 9,45 6.6 8,85 9,00 9,10 9,30 9,50 9,75 6,4 9,10 9,25 9,35 9,55 9,75 10,00 6,2 9,35 9,50 9,60 9,80 10,00 10,30 6,0 9,60 9,80 9,90 10,10 10,30 10,60 — —

Величина д’г составляет незначительную часть суммарных потерь тепла с уходящи­ми газами, в особенности с учетом температуры вдуваемого пара. В соответствии с этим теплота сгорания мазута при определении может быть округленно принята равной 10 ООО ккал/кг, средняя теплоемкость водяного пара 0,5 ккал/кг СС. Расход водяного пара на 1 кг мазута В определяется по характеристике форсунок. При этом формула приобре­тает вид

О (/г — /1)

М %• (ХХ1.6)

Теплота нагрева мазута </2 в процентах к его теплоте сгорания может быть

Подсчитана по формуле

Смазут‘’маэут’1М) ^

Чг =————- ^————— % — (XXI. О

Где ^ма. чуг — температура пагрева мазута, °С;

Смажут — средняя теплоемкость дхазута в интервале температур от 0е до ккал/кг0 С;

£>н — низшая теплота сгорания мазута, ккал/кг.

Принимая аналогично предыдущему низшую теплоту сгорания мазута

Равной 10000 ккал/кг и теплоемкость 0,5 ккал/кг *С, получаем значение « _ 0,5.100/мо;1 *ма:,

42 ~ 10 000 ТОО (ХХ1.6)

^ ?2 = 41 + • (XXI.9)

П о д с ч с т 5.

Подсчитать потери тепла с уходящими газами, отводимыми из котла, при сжигании топочного мазута на основе следующих данпых:

А) состав продуктов сгорания 1Ю2 = 12,2%, О, = 5,5%, СО = 0,1%;

Б) температура уходящих газов 180°; температура воздуха 30е;

В) мазут сжигается б форсунках с паровым распиливанием; расход пара около

0, 2 кг на 1 кг мазута; температура пара 120°;

Г) мазут поступает подогретым до температуры 80 °С.

Поскольку в продуктах сгорания содержится незначительное количество СО, про­веряем соответствие данных их анализа по табл. 19, после чего продолжаем расчет.

По табл. 93 величина Ъ равна 5,07.

Следовательно,

0,01- (180—30)-5,07 7,6%.

По формуле (XX 1.6)

, 0,3-(180 -120)

Яг= ^00—— -0,09о;,-0,1 %.

По формуле (XXI.8)

„ 80

?2=:ло = 0’4°’»-

Суммарные потери тепла с уходящими газами равны й = 9.+ ^ =7,0+ 0,1-0,4 7,3%.

Следует отметить, что по формуле (XXI.9) подсчитывают потери тепла по отношению к потенциальному теплу сжигаемого мазута, т. е. к его низшей теплоте сгорания, умноженной на количество сжигаемого топлива. При под­счете потерь тепла по отношению к суммарному теплу, подведенному в топку, т. е. к потенциальному и физическому теплу мазута и физическому теплу на­гретого воздуха, подсчет ведут по формулам, приведенным в гл. X, стр. 112.

Потери тепла вследствие химической неполноты сгорания флотского мазу­та можно подсчитать по формуле

БОСО + 40Н2 + 140СН„ ,уут

93 — П02 + СО+СН4 ’ (X AX. ll))

А при сжигании топочного мазута с более высоким значением величины 1Ю2тах по формуле

_ 52СО + 45Нг + 145СН* ,уу| (и

9з — ИОг + СО + СН! ‘ 1АА1.11)

По данным В. В. Карпова и Л. М. Цирюльникова, соотношение СО II,: : СН4 в продуктах неполного сгорания мазута в первом приближении равно 5:2 1 [1381л По другим данным, это соотношение в большей степени сдвинуто в сторону СО.

Если содержание Н2 и СН4 не определено, то суммарные потери тепла вслед­ствие химической неполноты сгорания мазута можно приближенно оценить по формуле

* = кёта <ххи2>

Другие виды жидкого топлива для котлов и печей. Помимо мазута, для отопления котлов и печей применяют сырую нефть и продукты переработки твердого топлива. Однако эти виды топлипа используют в народном хо­зяйстве в гораздо меньшем количестве, чем мазут.

В СССР сжигают ограниченное количество весьма высокосернистой нефти, переработку которой трудно осуществить.

При транспортировке, хранении и сжигании сырой нефти необходимо счи­таться с ее низкой температурой вспышки, обусловливающей повышенную пожарную опасность.

Так, температура вспышки арланской сырой нефти, стабилизированной путем отгонки 4% наиболее легких углеводородов (отбензиненной), порядка 45—60Г при определении в открытом тигле. Содержание серы в этой нефти превышает 3%. Условная вязкость при 50* составляет 3—8? ВУ

Жидкое топливо для котлов и печей вырабатывают из сланцев и смолы, по­лучаемой в процессе полукоксования углей.

Условная вязкость сланцевого масла при 80° — от 3° до 5° ВУ, зольность до 0,3 %, содержание серы до 1 %, воды — до 2 — 3 %. Температура вспы­шки не ниже 65 и 80°, температура застывания — не выше 10°. Теплота сгорания в бомбе в пересчете на сухое топливо — не ниже 9300 ккал/кг.

Наряду С этими видами топлива в качестве жидкого горючего иногда ис­пользуют смолу, получаемую в процессе коксования каменных углей. Эле­ментарный состав смолы: Сг — 90; Нг — 7, Э1, — 1; Ог + № — 2%.

Содержание воды — порядка 5% и золы — 1%. Низшая теплота сгора­ния 8500 ккал/кг, жаропроизводительность около 2000*. Вязкость при 50е ОКОЛО 25°ВУ Плотность при 20*1,04—1,20з/сл13.

Смола, получаемая в процессе газификации торфа и бурых углей, содержит 8—10% кислорода. Теплота сгорания этой смолы около 8000 ккал/кг, а жа­ропроизводительность — 2000* С.