Судовые паропроизводящие установки
Требования, предъявляемые к топливу паровых котлов. Состав котельного топлива
Топливом называют вещества, способные в процессе сложных физико-химических превращений, определяемых термином «горение», выделять значительное количество тепловой энергии.
К топливу судовых и корабельных котлов предъявляются следующие Требования;
• значительное удельное (на 1 кг топлива) тепловыделение;
• достаточная распространенность, доступность для массового применения и дешевизна;
• невысокая вязкость при обычных температурах, обеспечивающая возможность приемки топлива на судно и перекачку его в различных климатических условиях;
• безвредность продуктов сгорания для газового тракта парового котла.
Различают три основных вида топлива - твердое (уголь и угольная пыль), жидкое (мазуты, дизельное топливо) и гаообразное (природные и синтетические горючие газы).
Основным видом топлива, сжигаемым в топках судовых и корабельных котлов, является жидкое топливо; дизельное топливо и мазуты - остаточные высокосмолистые и высоковязкие продукты прямой перегонки нефти и крекинга. Достаточно редко (в основном на судах - газовозах) можно встретить КТЭУ с котлами, работающими на газовом топливе.
В судовых паровых котлах применяются следующие марки мазутов;
• топочные мазуты марок; 20, 40, 60, 80 и 100 - ГОСТ 10585-63;
• флотские мазуты марок; Ф-5, Ф-12 и Ф-20 - ГОСТ 10585-63, которые имеют меньшую вязкость, более низкую температуру застывания и меньшее содержание серы, золы, воды, механических примесей и смолистых веществ по сравнению с топочными мазутами;
По химическому составу мазут представляет собой смесь различных жидких и твердых органических и неорганических соединений, в которых в связанном виде находятся следующие вещества; углерод - С; ряд других элементов; ванадий - V;
TOC o "1-5" h z водород - Н; натрий - Ш;
Сера - 5; калий - К;
Кислород - О; негорючие вещества; зола - А;
Азот - N; вода - Ж.
1
Элементарный состав топлива принято выражать следующим соотношением;
С + Н + Б + О + N + А + Ж = 100%
Рабочей массой топлива называют такой состав, в каком оно подается в топку котла;
Ср + Нр + 5р + Ор + Мр + А р + №р = 100 %
Горючие элементы
Внутренний балласт - эти внешний балласт — эти вещества
Вещества не принимают участия в попадают в топливо при его
Процессе горения. транспортировке и хранении.
Исключив из рабочей массы воду, получаем сухую массу топлива;
С с + Н с + £ с + О с + М с + А с = 100 %
Исключив из сухой массы золу, получаем горючую массу топлива;
С Г + Н г + £ г + О г + М г = 100 %
Процентное соотношение составных частей мазутов и энергия, выделяющаяся при горении веществ показаны в таблице;
|
Примерное содержание в мазутах |
Принимается при расчетах |
Количество тепла, выделяющего при сжигании своб. элемента |
Количество тепла, выделяющего при сжигании элемента в составе соединений |
|
|
Ср |
82 - 86 % |
84,42 % |
34,1 МДж/кг |
32,8 МДж/кг |
|
Нр |
10,5 -11,5 % |
11,47 % |
138,3 МДж/кг |
103,1 МДж/кг |
|
5р |
0,5 - 4,5 % |
0,8 % |
9,3 МДж/кг |
— |
|
Ор |
0,3 - 0,5 % |
0,7 % |
— |
— |
|
Nр |
0,2 - 0,3 % |
0,21 % |
— |
— |
|
А р |
0,1 - 0,2 % |
0,4 % |
— |
— |
|
Wр |
0,5 - 3,0 % |
2,0 % |
— |
— |
Углерод - СР - является основным горючим элементом любого органического топлива. Содержание углерода в мазутах обычно составляет 82 ^ 86 %. Углерод находится в топливе в виде соединений с Н, Б и О. На разрыв связей соединений затрачивается определенное количество энергии, поэтому теплота, образующаяся при сгорании 1 кг углерода в соединениях отличается от теплоты, образующейся при сжигании 1 кг чистого углерода.
Водород - ^ - является важным горючим элементом, содержание которого значительно повышает теплоту сгорания топлива. В мазутах содержится до 10 ^ 12 % водорода.
Сера - БР - относится к вредным составляющим топлива. Теплота сгорания серы в 3,5 раза меньше, чем у углерода, поэтому повышенное ее содержание в топливе понижает общую теплоту сгорания топлива.
Сера может находиться в топливе в виде;
- органической (или горючей) серы — входящей в состав органических соединений и составляющей горючую массу серы. Эта сера при горении образует соединения БО2 и БО3;
- негорючей серы - входящей в состав топлива в виде сульфатов СаБО4 и MgSO4, и при сжигании топлива переходящей в золу — Ар.
Все мазуты, в зависимости от содержания серы, делятся на;
- малосернистые — < 0,8 %;
- сернистые — БР = 0,8 ^ 2,0 %;
- высокосернистые — > 2,0 % (до 4,5 %).
Повышенное содержание серы способствует загрязнению поверхностей нагрева котла, усилению коррозии в районе газохода с температурами ниже точки росы паров серной кислоты (160 °С). При этом концентрация паров серной кислоты тем выше, чем выше коэффициент избытка воздуха.
Кислород — Ор — при сгорании тепла не выделяет, а вступая в соединения с горючими элементами, окисляет их и понижает общую тепловую ценность топлива.
Азот — N — является инертным элементом, не участвующим в реакциях горения. Наличие его в топливе несколько уменьшает содержание горючих элементов.
Зола — АР — представляет собой негорючую минеральную часть топлива, остающуюся после выгорания всех горючих элементов. Наличие и образование золы приводит к серьезным затруднениям при эксплуатации паровых котлов; отложения золы на стенках поверхностей нагрева снижают КПД котлоагрегата, а содержащаяся в золе пятиокисъ ванадия — У2О5 — вызывает высокотемпературную коррозию котельного металла. Повышенное содержание золы в топливе (особенно в сернистых сортах) способствует загряхнению поверхностей нагрева и усилению коррозии труб пароперегревателей при температурах газов выше 500 °С (высокотемпературная ванадиевая коррозия). Скорость коррозии увеличивается с увеличением коэффициента избытка воздуха.
Вода — WP — понижает тепловую ценность топлива, так как на ее испарение затрачивается определенная часть теплоты (удельная теплота парообразования). Обводнение топлива (содержание воды более 2 %) вызывает нарушение режима горения факела (пульсации и даже затухание факела), приводит к усиленному загрязнению поверхностей нагрева и усилению коррозии.
