Паровые котлы ТЭС

Технические характеристики мазута и природных газов

Качество мазута оказывает большое влия­ние на организацию его сжигания в котлах и схему подготовки и подачи мазута на элек­тростанцию.

Вязкость. Как техническая характеристика вязкость является важнейшим показателем качества мазута и положена в основу марки­ровки мазута. В соответствии с ГОСТ 10585-75 последние разделяются на легкие, средние и тяжелые топлива. К легким отно­сятся флотские мазута (Ф5 и Ф12), а средние и тяжелые мазуты являются топочными и ис­пользуются для стационарных энергетических и технологических установок. Топочные мазу­ты в зависимости от их вязкости и других фи­зических характеристик разделяются на сле­дующие марки: с государственным Знаком качества 40В и 100В и топочные 40 и 100. Мазуты марок 100В и 100 являются тяжелы­ми [15].

Вязкость мазутов выражают в единицах кинема­тической вязкости (в сантистоксах — сСт) или в граду­сах условной вязкости (°ВУ), которая определяется вискозиметром Энглера по времени истечения порции мазута через тарированное отверстие при стандартной температуре (для тяжелых мазутов — 80°С). Для нор­мального транспорта по трубопроводам и тонкого рас - пыливания мазута в механических форсунках необхо­димо поддерживать его вязкость на уровне 2—3,5 °ВУ. Вязкость мазута сильно зависит от температуры (рис. 2.5). Изменение вязкости мазутов с температурой определяется присутствием в них углеводородов пара­финового ряда. Для транспорта мазута по трубопро­водам и нормальной работы мазутных насосов его тем­пература должна поддерживаться около 60—70°.

Реологические свойства. При невысокой температу­ре (10—25°С) сильно вязкий мазут обладает свой­ством налипать на стенки емкостей, труб, аппаратуры и прочно удерживаться на них тем большим слоем, чем ниже температура. Это явление определяется рео­логическим свойством мазута, т. е. способностью пере­стройки структуры углеводородных молекул с темпера­турой. При нагреве мазута до 70°С и выше он не на­липает на стенки.

Плотность. Обычно пользуются относительной плот­ностью мазутов (плотностью по отношению к плотно­сти воды при температуре 20°С). Последняя состав­ляет Р2о=0,99-М,06. С повышением температуры от­носительная плотность мазутов уменьшается и может быть определена по формуле

І + р (t - 20) '

Где pi, Р20 — относительная плотность мазута при опре­деляемой температуре и температуре 20°С; (5 — коэф­фициент объемного расширения топлива при нагреве на 1°С; для мазута 0= (5,1-ь5,3) ■ Ю-4.

Зольность. При переработке нефти содержащиеся в ней минеральные примеси концентрируются в основ­ном в тяжелых фракциях, главным образом в мазуте. Золовой остаток после сжигания мазута невелик и со­ставляет на сухую массу не более 0,1% (ГОСТ 10585-75). Особенностью золы мазута является нали­чие в ней ванадия, содержание которого может дости­гать 50% и более.

Влажность. Содержание воды в мазуте не превос­ходит норм, предусмотренных ГОСТ, и обычно состав­ляет 1—3%. Значительное его обводнение (до 10— 15%) может происходить в процессе разогрева мазута перед сливом из цистерн за счет конденсации пара низ­кого давления. Влага в небольшом количестве способ­ствует распылу мазута и улучшает характеристики вос­пламенения. При повышенном содержании влаги растет опасность коррозионных процессов в конвективных по­верхностях нагрева и увеличиваются потери теплоты с продуктами сгорания.

Сернистость. Нефть и твердое топливо со­держат серу в виде сложных серосодержа­щих соединений. При переработке нефти по­давляющая часть сернистых соединений (70— 90%) концентрируется в высококипящих фракциях, составляющих основную часть ма­зута. В процессе сжигания мазута и твердого топлива сера окисляется до SO2 и небольшая часть ее при избытке кислорода в зоне горе­ния образует полный окисел SO3, создающий коррозионную среду для низкотемпературных поверхностей нагрева. Количество серы в ма­зуте (Sp=0,5-^-3%) находятся на уровне твер­дого топлива, но коррозионная опасность га­зовой среды после сжигания мазута в несколь­ко раз выше. Это определяется тем, что твер­дое топливо содержит в золе компоненты,, обладающие способностью нейтрализации кис­лых сред.

Температура застывания. Согласно ГОСТ 8513-57 за температуру застывания принима­ют температуру нефтепродукта, при которой он загустевает настолько, что в пробирке при ее наклоне под углом 45° остается неподвиж­ным в течение 1 мин. Высокой температурой застывания (25—35°С) характеризуются вы­сокосернистые мазуты с большим содержани­ем парафинов (марок М-100 и М-100В). Тем­пература застывания оказывает непосредст­венное влияние на выбор технологической схе­мы хранения мазута и его транспорта.

Температура вспышки. За температуру вспышки принимают температуру, при кото­рой пары мазута в смеси с воздухом вспыхи­вают при контакте с открытым пламенем. Мазут, сжигаемый на электростанциях, имеет температуру вспышки 90—140°С, у парафини - стых мазутов она может снизиться до 60°С„ у сырой нефти составляет 20—40°С. Во избе­жание пожара температура подогрева мазута в открытых системах должна быть ниже тем­пературы вспышки и не выше 95°С во избе­жание вскипания влаги, находящейся в тол­ще мазута.

Основными техническими характеристика­ми природного газа являются плотность, взры- ваемость и токсичность.

Плотность. Почти все виды газового топ­лива легче воздуха, поэтому при утечке газ скапливается под перекрытиями. В целях без­опасности перед пуском парового котла обя­зательно проверяют отсутствие газа в наибо­лее вероятных местах его скопления. Для со­поставления различных газов между собой используют также понятие относительной плотности газа, представляющее собой отно­шение плотности газа при нормальных усло­виях (0°С, 1015 Па) к аналогичной плотности воздуха:

(2.13)

1 ,293'

Где рг, рв — плотность газа и воздуха при нор­мальных условиях, кг/м3.

Взрываемость. Смесь горючего газа с воз­духом в определенной пропорции при наличии - огня или даже искры может взорваться, т. е. происходит процесс его воспламенения и сго­рания со скоростью, близкой к скорости рас­пространения звука. Взрывоопасные концен­трации горючего газа в воздухе зависят от химического состава и свойств газа.

При концентрациях меньше нижнего предела воспламенения газовоздушная смесь не го­рит. При концентрациях газа в воздухе, пре­вышающих верхний предел, газ горит без взрыва.

Токсичность. Под токсичностью понимают способность газа вызывать отравление живых организмов. Наиболее опасными в этом отно­шении компонентами газа являются окись углерода СО и сероводород H2S.

Поскольку в природном газе все его ком­поненты перемешаны равномерно, то концен­трацию в воздухе вредных газов можно опре­делить по присутствию метана, процентное содержание которого устанавливают прибо­ром — метаномером. Одновременно опреде­ляется и вероятность взрывоопасной ситуации. Почти все природные газы совсем не имеют запаха. Для обнаружения утечки газа и при­нятия мер безопасности природный газ до поступления в магистраль одорируют, т. е. на­сыщают веществом, имеющим резкий запах.

2.5. основные месторождения ископаемых топлив

Размещение ископаемых твердых топлив по терри­тории СССР крайне неравномерно. Наиболее развитые в промышленном отношении районы европейской часги СССР бедны топливом. Здесь наибольшее значение име­ет Донецкий бассейн, располагающий каменными угля­ми различных марок и антрацитами, но запасы топлива в нем уже не удовлетворяют потребности. Кроме того, слабые по мощности пласты, добыча из глубоких шахт делают это топливо дорогим (14—16 руб/т условного топлива)*. Основная масса ископаемых топлив нахо­дится Центральной и Западной Сибири, Казахстане. Эти і їлива дешевле донецких (8—10 руб/т услов­ного і їлива — шахтная добыча и 4 руб/т условного топли.. і — открытая добыча в разрезах). Даже с уче­том стоимости перевозки они оказываются дешевле в европейской части СССР, чем донецкие. Имеются запасы бурых углей в Канско-Ачинском бассейне (Центральная Сибирь). Близкое расположение к по­верхности земли, мощные пласты позволяют развер­нуть открытую добычу этого топлива, что делает его наиболее дешевым топливом СССР (расчетные затра­ты 2,5—3 руб/т условного топлива). Такими же харак­теристиками обладает Экибастузское месторождение ка­менных углей (Восточный Казахстан). Применительно к канско-ачинским бурым углям разрабатывается так­же план комплексной энерготехнологической их пере­работки с получением ценных химических веществ, бу - роугольного мазута к коксика — топлива с высокой теплотой сгорания (около 29,3 МДж/кг).

Запасы нефти интенсивно разрабатываются в Тю­менской. области. Добыча нефти и газового конденсата в этом районе сосіавляет около 50% всей добычи в стране.

Месторождения природного газа имеются во мно­гих районах нашей страны. К наиболее известным от­носятся Шебелинское, Дашавское, Газлийское. В по­следние годы открыты и начали активно эксплуатиро­ваться уникальные месторождения в Туркмении, на Южном Урале и в Тюменской области (Шатлыкское, Оренбургское, Медвежье, Уренгойское, Ямбургское). Запасы газа здесь составляют почти 50% всех извест­ных запасов природного газа в стране. Открыты запа­сы газа и нефти на территории Коми АССР. Близость этого района к промышленным центрам европейской части СССР заставляет ускоренно развивать добычу топлива в этом трудном по природным и климатиче­ским условиям районе.

* Данные приведены в ценах 1977 г.