Теоретически необходимое количества кислорода (коэффициент избытка воздуха- α)

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Лекция 2

Модуль 1 Тема 2,3 ТОПЛИВО

1. Топливо

1.1 Марки топлив

1.2 Химический состав и основные характеристики топлива Пр.роб. 1)

2. Теоретически необходимое количества кислорода (коэффициент избытка воздуха- α)

1. ТОПЛИВО

1.1 Марки топлив

Топливо — это вещество, которое при сжигании выделяет большое коли

чество теплоты и используется как источник получения энергии- По своему физическому состоянию топливо может классифицироваться на три вида: твердое, газообразное, жидкое. Основным видом твердого топлива является каменный уголь, но количество судовых котельных устанвок, работающих на угле, крайне незначительно. Их еще можно иногда встретить на старых небольших судах. В связи с более низкой ценой угля за рубежом имеются единичные сравнительно небольшие суда, обору дованные котельными установками, работающими на каменноугольной пыли.

Газообразное топливо в судовых котельных установках практически не используется. В настоящее время проводятся лишь экспериментальные работы по сжиганию в котлах танкеров газов, выделяющихся из груза. В современных судовых котельных установках в настоящее время сжигают в основном только жидкое топливо: в главных котлах — топочный мазут во вспомогательных агрегатах теплоходов — топочный мазут, а иногда и топливо, используемое в главных двигателях. Это могут быть

маловязкие (дизельные и газотурбинные) и высоковязкие топлива.

Дизельные топлива получают из керосино-газойлевых фракций прямой перегонки или крекинга нефти, а газотурбинные — из остаточных продуктов переработки нефти в процессе замедленного коксования. Газотурбинное топливо дешевле, но по качественным показателям значительно уступает дизельному и в первую очередь из-за склонности к на- гарообразованию и отложению смолистых веществ.

Для энергетических установок судов морского флота предусматривается применение отечественных нефтяных топлив следующих двух основных групп: маловязкие топлива — дизельные топлива марок Л, ДЛ, ДС, ДЗ; высоковязкие топлива — мазуты марок: топочный 40, 40В, экспортные М-0,9, М-1,5, М-2,0, флотские Ф5, Ф12; моторные топлива марок ДТ и ДМ.

Для повышения эксплуатационных показателей посредством снижения расходов на топливо в судовых котлах стремятся сжигать по возможности менее качественное и более дешевое топливо, в основном мазуты, представляющие собой конечные продукты переработки нефти при прямой перегонке или крекинг-процессе. На теплоходах с главными двигателями, работающими на дизельных или газотурбинных топли- вах, эти же топлива используют и в котлах, но лишь при отсутствии на судне автономной мазутной топливной системы котла. В остальных случаях дизельное топливо применяют лишь при розжиге котла, поскольку для него предварительного подогрева не нужно.

Топлива, используемые на морских судах, должны иметь следующие основные свойства:

высокую теплоту сгорания; минимальное содержание влаги, серы, золы и иных примесей;

отсутствие склонности к самовозгоранию при длительном хранении; сравнительно невысокую стоимость; постоянство характеристик при длительном хранении.

От качества топлива, принятого на судно для котлов, зависят не только показатели работы энергетической установки, но и технико-экономичес.кие и эксплуатационные показатели судна в целом.

1.2. Химический состав и основные характеристики топлива

В состав натурального органического топлива входят следующие основные элементы: углерод С, водород Н, кислород О, азот N. сера S, зола А, влага W. Элементарный состав принято давать в процентах к массе топлива 1 кг.

Горючими элементами являются углерод, водород и часть серы, называемой горючей (летучей) серой. Часть серы, называемой негорючей, уже окислена и при горении переходит в золу. Влага и зола называются балластом, так как они являются негорючей массой топлива и ухудшают его качество.

Различают три основные массы топлива: рабочую, сухую и горючую.

Рабочая масса характеризует состав топлива в том виде, в котором оно сжигается в топке . Рабочая масса не является постоянной, так как содержание влаги и золы может меняться в зависимости от условий добычи, хранения и перевозки топ- лива. Для рабочей массы топлив (%);

С^р + Н^р + О^р + N^р + S^р_л + А^р + W^р = 100. (2.1)

Сухая масса характеризует безводный водный состав топлива. Она рас сматривается по той причине, что часто в характеристиках топлив теплоту сгорания приводят в пересчете на сухое топливо. Для сухой массы топлива (%):

С^с+ Н^с + О^с +N^с + S^с_л + А^с = 100. (2.2)

Горючая массахарактеризует безводный и беззольный состав топлива.

Для горючей массы (%):

С^г+ Н^г +О^г +N^г + S^г_л = 100 (2.3)

Относительную оценку различных сортов топлива чаще проводят по горючей массе как более стабильной и характеризующей качество и ценность топлива (табл. 2.1).

При пересчете горючей массы в рабочую должны быть известны масса золы А^р и влаги W^рна рабочую массу топлива.

Для пересчета элементарного состава топлива одной массы на другую используют переводные множители. Например, пересчет с горючей массы на рабочую углерода и водорода производится по выражениям:

С^р=С^г

Н^р=Н^г (2.4)

Важнейшей характеристикой топлива, определяющей его тепловую ценность, является теплота сгорания.

Теплота сгорания топлива — это количество теплоты в килоджоулях, которое выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг. Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

Высшей теплотой сгорания называется количество теплоты, выделившееся при полном сгорании топлива массой 1 кг при условии, что продукты сгорания охлаждены до температуры конденсации содержащихся в них водяных паров.

Низшей теплотой сгорания называется количество теплоты, выделившееся при полном сгорании топлива массой 1 кг, но за вычетом теплоты, затраченной на испарение влаги топлива и влаги, образующейся при сгорании водорода топлива.

Расчеты, как правило, производят, учитывая низшую теплоту сгорания, так как дымовые газы, покидающие котел, имеют температуру, при которой содержащиеся в них водяные пары практически не конденсируются. Значение теплоты сгорания топлива определяют в лабораториях. Низшая теплота сгорания различных топлив составляет (кДж/кг) примерно:

Дизельные .... 42 400

Моторные .................. .41 000

Мазуты …39 400—40 700

На судне могут использеваться топлива, имеющие разную теплоту сгорания. Для учета израсходованного топлива разных марок введено понятие условного топлива, теплота сгорания которого принята равной 29 330 кДж/кг (7000 ккал/кг).

Для пересчета натурального топлива В_нат в условное В_у пользуются калорийным эквивалентом:

                                       Э_кал= Q^р_н / 29330,

на который умножают расход В_нат натурального топлива данного вида, т.е.:

                                             В_у=В_натЭ_кал(2.5)

Если на судне израсходовано два вида топлива массой В₁и В₂ с теплотой сгорания соответственно Q^р`_ни Q^р``_н , то расход условного топлива:

                           В_у = В₁ (Q^р`_н/ 29 330) + В₂(Q^р``_н / 29 330).

Вязкость— это показатель текучести нефтепродуктов. Текучесть топлива зависит от его температуры, поэтому вязкость является величиной переменной.

В соответствии со стандартом СТ СЭВ 1052—78 для оценки динамической и кинематической вязкости используются единицы СИ. Единицей динамической вязкости является Па • с. Это вязкость жидкости, в которой при изменении скорости движения 1 м/с на расстоянии 1 м, касательное напряжение равно 1 Па. Единицей кинематической вязкости является метр квадратный в секунду (м²/с) или кратная ей величина миллиметр квадратный в секунду (мм²/с). Кинематической вязкостью называется отношение динамической вязкости к плотности среды. Существуют также и другие единицы вязкости. Например, в США вязкость определяют в секундах Сеqболта универсальных (Su), в Великобритании — в секундах Редвуда № 1 (R1).

Зависимость между единицами вязкости при различных температурах дана в номограмме (рис. 2.1).

Вязкость определяет не только качество распыливания топлива при сжигании его в топках котлов, но и условия его транспортировки и хранения из-за низких температур застывания некоторых марок.

Плотность — это косвенная характеристика химических свойств и фракционного состава топлива. Под плотностью ρ²⁰₄ понимается отношение массы топлива при температуре 20 °С к массе воды при температуре 4 °С, занимающей тот же объем.

Плотность топлива необходимо знать для подсчетов запаса топлива в емкостях, которое принимается на судно по объему, а учитывается, по массе. Плотность уменьшается с увеличением температуры, что следует учитывать при бункеровке и учете расхода топлива. Значение плотности при определенной температуре обычно указывается в сертификате или паспорте на принимаемое топливо.

Плотность (г/см³) топлив:

Маловязкие .... 0,83—0,89

Высоковязкие .... 0,92—1,00

Температура застывания — это температура, при которой нефтепродукты теряют свою естественную текучесть. Температура застывания определяет условия хранения и перекачки топлива на судне. Мазуты с высокой температурой застывания, использовать на судне весьма затруднительно: необходимы развитые системы разогрева топлива в бункерах и обогрева трубопроводов, что приводит к усложнению, удорожанию установки и увеличению расхода теплоты. В судовых условиях нормальное использование топлива возможно, если температура его застывания не превышает 10 °С. Застывание мазутов при различных температурах обусловливается разным содержанием в них парафинов, поэтому мазуты из высокопарафиновых нефтей для судовых котельных установок, как правило, не поставляют.

12 Следующая ⇒

Теоретически необходимое количе­ства кислорода (коэффи­циент избытка воздуха- α)

Теоретически необходимое количества кислорода (коэффициент избытка воздуха- α)