Современные жидкие топлива

Температура вспышки определяет требования к пожарной безопасности остаточных топлив. Для топлив, используемых в судовых энергетических установках, нормируется температура вспышки в закрытом тигле (>75-80^оС), для котельных топлив - в открытом тигле ( 90 - 100^оС); эти нормы обеспечивают безопасную работу судовых энергетических и котельных установок. Разница между температурами вспышки в открытом и закрытом тигле составляет примерно 30^оС.

Содержание воды, механических примесей и зольность. Эти компоненты являются нежелательными составляющими котельных топлив, так как присутствие их ухудшает экономические показатели работы котельного агрегата, увеличивает коррозию хвостовых поверхностей его нагрева. При использовании обводненного котельного топлива в судовых энергетических установках в результате попадания глобул воды на трущиеся поверхности деталей, прецизионных пар и нарушения таким образом условий смазывающей способности топлива возможно зависание плунжеров или форсуночных игл. Как правило, вода образует с котельным топливом очень стойкие эмульсии. Большая стойкость эмульсий обусловлена высокой вязкостью мазута и наличием в нем поверхностно- активных асфальтено-смолистых стабилизаторов. С повышением температуры эмульсии разрушаются за счет уменьшения поверхностного натяжения и вязкости.

В то же время наличие воды, равномерно распределенной по всему объему, оказывает положительное влияние на эксплуатационные свойства топлив. Испарение мелкодисперсных частиц воды происходит мгновенно в виде <<микровзрыва>>, процесс сгорания протекает плавно и с достаточной полнотой, что приводит к снижению удельного расхода топлива и дымности отходящих газов.

Механические примеси, как и вода, засоряют фильтры и форсунки, при этом нарушается процесс распыливания топлива. Установлены требования к содержанию механических примесей: для мазута марки 40 - не более 0,8% , для мазута марки 100 - не более 1,5% . Фактически топочные мазуты вырабатывают с более низким содержанием механических примесей - до 0,1% и лишь на отдельных нефтеперерабатывающих предприятиях эти значения приближаются к установленным по ГОСТ 10585 - 75.

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

Зольность топлив зависит, прежде всего, от содержания солей в нефти, Улучшение обессоливания нефтей на нефтеперерабатывающих предприятиях в последние годы позволило получать обессоленные нефти с содержанием солей не более 3-5 мг/л . Это, в свою очередь, позволило ужесточить требования стандарта по зольности котельных и тяжелых моторных топлив до 0,14 и 0,10% соответственно, а при использовании топлив увеличить сроки между чистками котлов.

Стандарт на котельное топливо - ГОСТ 10585 - 75 (см. Табл.) предусматривает выпуск 4 марок топлива: флотских мазутов Ф-5 и Ф-12. Которые по вязкости классифицируются как легкие топлива. Топочных мазутов марки 40 - как средние и марки 100 - как тяжелое топливо. Цифры указывают ориентировочную вязкость соответствующих марок мазутов при 50^оС. В зависимости от содержания серы топочные мазуты подразделяют на малосернистые - до 10%. Сернистые - от 0,1 до 2,0% и высокосернистые - от 2,0 до 3,5%. Для топлив, вырабатываемых из арланской, чекмагушской и бугурусланской нефти, допускается содержание серы в мазутах до 4,3%.

Топочные мазуты марок 40 и 100 изготавливают из остатков переработки нефти. В мазут марки 40 для снижения температуры застывания до 10^оС вовлекают 8 - 15% среднедистиллятных фракций, в мазут марки 100 дизельные фракции не добавляют. Флотские мазуты марок Ф-5 и Ф-12 предназначены для сжигания в судовых энергетических установках. По сравнению с топочными мазутами марок 40 и 100 они обладают лучшими характеристиками: меньшей вязкостью, содержанием механических примесей, воды, зольностью и более низкой температурой застывания. Флотский мазут марки Ф-5 получают смешением продуктов прямой перегонки нефти: в большинстве случаев 45 - 55% мазута прямогонного и 55 - 45% дизельного топлива. Допускается использовать в его составе до 22% керосино-газойлевых фракций вторичных процессов, в том числе легкого и тяжелого газойля каталитического и термического крекинга.

Флотский мазут марки Ф-12 вырабатывают в небольших количествах на установках прямой перегонки нефти с добавлением вторичных компонентов. Основным отличием мазута Ф-12 от Ф-5 являются более жесткие требования по содержанию серы (<0,8% против <2,0%) и менее жесткие требования по вязкости при 50^оС (<12^оВУ против <5^оВУ).

Основным топливом для судовых энергетических установок является моторное топливо по ГОСТ 1667 - 68 (Тяжелое моторное топливо марок ДТ и ДМ по вязкости приближается к флотским мазутам марок Ф-5 и Ф-12, но отличается от них содержанием серы: <1,5 для топлива ДТ и <2,5% - для топлива ДМ. Технология получения тяжелых моторных топлив аналогична технологии производства флотских мазутов.

В перспективе с углублением переработки нефти и утяжелением остаточных компонентов мазутов предполагается исключить выработку и поставку мазута марки 40 на ТЭЦ. Основным котельным топливом для котельных установок будет мазут марки 100. На ТЭЦ, получающих мазут по трубопроводам НПЗ - ТЭЦ, будет подаваться мазут марки 200.

Для унификации и оптимизации качества тяжелых моторных топлив, применяемых на флоте, разрабатывается стандарт на судовые топлива. Он включает 3 марки топлива: судовое высоковязкое - легкое, тяжелое, сверхтяжелое, что позволит сократить ассортимент топлив, используемых в судовых энергетических установках.

Согласно ГОСТ 10433-75 "Топливо нефтяное для газотурбинных установок" топливо получают из дистиллятов вторичных процессов и прямой перегонки нефти. В таблице приведены требования к качеству газотурбинного топлива. Оно характеризуется низкой зольностью - 0,01% ( т.е. на уровне дизельного топлива), при повышенной зольности в проточной части турбины оседают отложения. Строго ограничивается содержание ванадия и серы. Наличие ванадия приводит к высокотемпературной ванадиевой коррозии лопаток газовой турбины, при этом коррозионно-активным является пентаоксид ванадия V₂O₅.

Последний при температуре >650^оС, будучи в полужидком состоянии, катализирует процесс окисления металла кислородом и одновременно растворяет продукты окисления, способствуя взаимодействию кислорода с металлом. С повышением содержания ванадия в топливе скорость коррозии возрастает, и чем выше температура, тем при более низком его содержании наблюдается характерный перелом, свидетельствующий о начале катастрофического коррозионного процесса. Сера усиливает ванадиевую коррозию железных сплавов.

Даже при малом содержании ванадия возможна коррозия, вызываемая присутствием натрия и калия ( натрий попадает в топливо с водой, особенно при транспортировании его водным транспортом). Сульфат натрия NA₂SO₄ , попадая в камере сгорания в зоны высоких температур, диссоциирует, при этом выделяется триоксид серы и ион кислорода. Последний взаимодействует с оксидной пленкой, и сульфат-ион в случае нарушения защитной пленки непосредственно взаимодействует с металлом лопатки, при этом образуются сульфид и оксид металла, а также ион кислорода. Обычно содержание натрия и калия в газотурбинных топливах не превышает 0,0004%.

За последние 20 лет развития газотурбостроения, в связи с изменением режима работы турбины и повышением температуры газов на выходе газотурбинной установки, требования к топливу постоянно ужесточались. Было создано топливо нефтяное (ТУ 38 101856 - 80) для пиковых газотурбинных установок с более жесткими требованиями к содержанию ванадия, натрия, калия и кальция.

На нефтеперерабатывающих предприятиях газотурбинное топливо по ГОСТ 10433 - 75 и ЕН 38 101858 - 80 получают компаундированием легких газойлей коксования, каталитического крекинга и прямогонных фракций дизельного топлива, выкипающих в пределах 180 - 420^оС. В некоторых случаях газотурбинное топливо получают только на основе продуктов прямой перегонки, и тогда возникают трудности с обеспечением требуемой температуры застывания (<5^оС). Последняя является важнейшим показателем при использовании топлива на газотурбинных установках водного транспорта, не оборудованных системами подогрева. Снизить t_заст можно введением депрессорных присадок. Концентрация в топливе присадки зависит от типа перерабатываемой нефти, состава и технологии получения.

Размещено на Allbest.ru