Судовые паропроизводящие установки

Основные характеристики котельного топлива

Теплотой сгорания (теплотворной способностью) топлива называют количество теплоты, выделяемое при полном сгорании 1 кг топлива.

При горении топлива различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива;

Высшей теплотой сгорания топлива ^ называется количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании 1 кг топлива с последующим охлаждением продуктов сгорания до температуры конденсации водяных паров и использовании этой теплоты для нагрева.

Низшей теплотой сгорания топлива 0# называется количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива без использования теплоты конденсации водяных паров.

Поскольку газы, покидающие газоход котла, имеют температуру выше температуры конденсации водяных паров, то при расчетах паровых котлов пользуются только низшей теплотой сгорания топлива.

Соотношение между и выражается формулой;

С п ттР, игР

9 Нг + Ж 100

Где; 2510 — удельная теплота парообразования [кДж/кг]

(для 1 кг водяного пара).

Эксплуатационные свойства мазутов определяются рядом физико­химических характеристик;

Вязкость - [0ВУ]; является одной из важнейших характеристик жидкого топлива, определяющих его транспортабельность. Чем меньше вязкость мазута, поступающего к форсункам, тем лучше его распыливание.

Условной вязкостью называется отношение времени истечения 200 мл топлива, имеющего заданную температуру, через калиброванное отверстие ко времени истечения 200 мл воды при 20 0С.

Вязкость принята в качестве основного показателя при маркировке мазутов. Так, мазуты различных марок имеют условную вязкость, измеренную при 50 °С;

Ф-5 - 5 °ВУ; М-40 - 40 °ВУ;

Ф-12 - 12 °ВУ; М-60 - 60 °ВУ;

Ф-20 - 20 °ВУ; М-80 - 80 °ВУи т. д.

Хороший распыл мазута возможен при вязкости не более 2 °ВУ. Низкая вязкость топлива (ниже 2,0 - 2,5 0ВУ) приводит к следующим отрицательным последствиям;

- ухудшается процесс горения топлива, происходит неполное горение и, как следствие, снижение экономичности котельной установки;

- может вызвать вибрацию и заклинивание гидравлических частей топливных насосов;

- повышает утечки топлива через зазоры и сальниковые уплотнения;

- снижает спецификационную производительность топливных насосов;

- вызывает усиленное коксообразование на поверхностях нагрева котла;

- Вызывает дымление, вибрацию фронтов котла.

Таким образом, рабочая температура топлива перед форсунками должна

Выбираться в зависимости от известной исходной

Характеристики вязкости

Конкретного топлива, из расчета получения вязкости перед форсунками 2 0ВУ. Отсюда следует, что перед подачей мазута на топочные устройства паровых котлов его необходимо предварительно подогревать. Температура

Подогрева определяется в зависимости от марки мазута по номограмме ВТИ, которая обычно приводится в инструкции по техническому обслуживанию котла. Для флотских мазутов температура подогрева равна; Ф-5 - 60 °С ; Ф-12 - 80 °С; Ф-20 - 90 °С.

В то же время высокая температура подогрева топлива также приводит к некоторым отрицательным последствиям; коксообразованию в подогревателях топлива, трубопроводах и форсунках; прерывистости горения из-за образования паровых пробок в топливном трубопроводе.

Поддержание заданной температуры подогрева в пределах ±10 0С обеспечивает нормальное протекание топочного процесса.

Пл отность ^0 ( р2) - представляет собой отношение массы

Топлива в данном объеме при температуре 20 °С к массе воды в том же объеме при температуре 4 °С.

.20

Значение плотности топлива необходимо для учета его количества. Плотность мазута зависит от состава исходного сырья, методов его обработки, и косвенно характеризует химический состав топлива.

Величина d^0 для мазутов колеблется в пределах 0,88 + 1,03.

Плотность мазута также необходимо знать для расчетов распыливающих устройств.

Теплоемкость мазута находится в пределах 1,67 + 2,1 кДж/(кг-0С) и может быть определена по эмпирической формуле;

СТЛ = 1,738 + 0,00251•

Температура застывания - это такая температура, при которой топливо теряет свою подвижность.

Температурой застывания называют температуру, при которой испытываемое топливо загустевает до такой степени, что при наклоне пробирки под углом 45 0 его уровень остается неизменным в течение 1 минуты.

Температура застывания характеризует прекращение возможности перекачки топлива. Топливо, имеющее высокую температуру застывания, необходимо подогревать при перекачке и расходовании.

Температура застывания зависит от исходного сырья и способа получения топлива.

Температура вспышки - это минимальная температура, при которой смесь паров нагреваемого топлива и воздуха вспыхивает при соприкосновении с открытым пламенем. При этом само жидкое топливо не должно загораться. Температура вспышки характеризует легкость зажигания топлива и степень его огнеопасности. Предельную температуру подогрева топлива рекомендуется устанавливать на 10-20 °С ниже темепературы вспышки, если топливная система открытого типа. В герметичных топливных системах, работающих под давлением, допускается увеличивать температуру подогрева выше этой величины, но следует учитывать пожароопасность при прорыве прокладок и разливе топлива.

Температура воспламенения - это температура, при которой топливо после вспЫшкИ горит длительное время (не менее 5 сек). Температура воспламенения обычно превышает температуру вспышки на 15 - 20 °С.

Содержание воды. Вода является вредным компонентом, так как снижает тепловую ценность топлива и ухудшает условия его сгорания. Дополнительно необходимо учитывать затраты тепла на испарение воды, содержащейся в топливе, и перегрев пара. Содержание 1 % воды в мазуте уменьшает теплоту его сгорания на - 460,1 кДж/кг. При значительном содержании воды в топливе возможны срывы и затухания факела и резкие перепады давлений в топке, что приводит к разрушению отдельных конструктивных элементов котла. Если в топливо попадает морская вода, она способствует выпадению в осадок твердых смолистых веществ в топливных цистернах.

Содержание механических примесей. Механические примеси обычно состоят из песка, глины и мельчайших частиц железа. Они загрязняют фильтры, вызывают износ гидравлических частей насосов и топливной аппаратуры при неисправности топливных фильтров.

Зольность - содержание в мазуте твердых негорючих веществ, которые в процессе сгорания образуют золу.

При сгорании топлива золообразующие минералы вызывают образование различных химических соединений (натриевых, ванадиевых, кремнистых, сульфатных и др.), которые находясь в потоке газа в расплавленном виде, образуют зольные отложения на поверхностях нагрева.

Основным свойством золы является ее плавкость. В зависимости от температуры плавления различают золу;

- тугоплавкую - > 1400 0С, представляющую собой

Рыхлую сыпучую массу, легко удаляемую с поверхностей нагрева;

- среднеплавкую - ^ял ~ 1200 + 1400 0С;

- легкоплавкую - < 800 0С, образующую сплошные

Плотные трудноудаляемые отложения в виде стеклообразной массы.

Минеральные вещества, составляющие золу, являются балластом топлива и вредны по следующим причинам;

- зола, скапливаясь у корней трубок, при бездействии котла впитывает влагу и способствует развитию стояночной коррозии котла;

- отложения золы на трубах поверхностей вызывает ухудшение теплообмена и снижение КПД котла;

- в высоконапорных котлах зола способствует эрозионному разрушению лопаток газовой турбины;

- отложения золы на трубах пароперегревателя могут стать источником возникновения высокотемпературной ванадиевой коррозии.