Горива. Горивни процеси и системи
Изтегляне 1.58 Mb.
|
Свързани:
Задача процеси ТДТП, Чек-лист ремонт на КИ
- Навигация на страницата:
- 7.1.3. Течни горива 7.1.3.1. Химичен състав и топлина на изгаряне
- 7.1.3.2. Топлофизични свойства
| Q ri = 338,3.C r + 1172,3H r + 104,8.S r ,kJ/kg (7.1.15)
За дърва и дървени отпадъци, топлината на изгаряне може експресно да се определи по израза: Q ri = 19217,4 – 217,3.W r ,kJ/kg (7.1.16) При изгаряне на смеси от два вида твърдо гориво или твърдо и течно гориво топлината на изгаряне на сместа се определя по формулата: Q ri ,см = Q ri,1.g + Q ri,2.(1 - g) , kJ/kg (7.1.17) където: Q ri,1, Q ri,2 е топлината на изгаряне съответно на първото и второто гориво, kJ/kg. g – масовия дял на първото работно гориво в сместа. За сравнителни оценки, характеризиращи оползотворяването на енергийните горива е удобна употребата на т.н. приведени характеристики на горивата. Те най-често отразяват количествата пепел, влага или сяра, отнесени към единица топлинa на изгаряне на разглежданото гориво.
Таблица 7.1.2 1 Определена в полуредукционна среда (по Бунте – Баум) За удобство при извършване на гориво-енергийните баланси, пресмятане на енергийни запаси и др. свързани с участие на горива с различни стойности на Q ri широко се използува понятието условно гориво. Условното гориво представлява теоретично (фиктивно) гориво с топлина на изгаряне 29 330 kJ/kg. За всяко реално гориво с известна топлина на изгаряне може да бъде определен т.н. топлинен еквивалент Q ri / 29330. За преизчисляването на количеството реално гориво в условно е необходимо това количество да се умножи с топлинния еквивалент на разглежданото гориво. 7.1.3. Течни горива 7.1.3.1. Химичен състав и топлина на изгаряне Използването на течни горива в енергетиката е свързано с редица предимства в сравнение с използването на твърди горива. Това се дължи на специфичните характеристики на течните горива, които по отношение на твърдите са с по-висока топлина изгаряне (респективно, значително по-ниско съдържание на баластни компоненти), притежават по-висока степен на хомогенизация, по-лесно се транспортират, контролират и т.н. Течните енергийни горива са производни на нефта, който се разглежда като единствен представител на естествените течни горива, въпреки че пряко не се използва като гориво. Условно, изкуствените (производни) течни горива могат да бъдат класифицирани на леки течни горива и мазут. Към леките течни горива принадлежат бензин, керосин, нафта и др. Те включват относително по-леките течни фракции от производството на нефтените рафинерии, поради което се характеризират с нисък вискозитет и могат да се подават към горивните устройства без предварителна подготовка (подгряване). Някои усреднени характеристики на леки течни горива са представени в Таблица 7.1.3 Най-често използваното течно енергийно гориво е мазутът, поради което неговите характеристики са разгледани по-подробно. Той се получава в нефтопреработващите предприятия едновременно с производството на другите нефтопродукти – леките (моторни) горива, масла и други. Мазутът се явява най-тежката течна фракция при това производство. Подобно на нефта мазутът представлява сложна колоидна смес от въглеводороди и асфалто-смолисти вещества. При така наречената температура на застиване те образуват псевдокристални структури в резултат на което течливостта на мазута се понижава. Органичната част на мазута съдържа същите основни пет химични елемента както при твърдите горива. При течните горива (в частност мазута) се дефинира и използва само понятията работна и суха безпепелна маса. Таблица 7.1.3 Характеристики на леки течни горива
Елементния състав на мазута зависи както от произхода на нефта, така и от технологията на преработването му. С увеличаване плътността на мазута нараства и съотношението С/Н. Минералните примеси в мазута представляват най-вече разтворени във вода метални соли, извлечени от земните пластове при добива на нефта. Една част от металните примеси са продукти от корозията на резервоари, тръби и арматури предназначени за транспортиране и съхранение на нефта и мазута. При изгаряне на мазута металните примеси се преобразуват в окиси, формиращи по-голямата част от пепелта на мазута. Останалата част от пепелта се получава в резултат на изгарянето на металоорганични съединения явяващи се част от горимата маса на мазута. В структурата на тези съединения се включват атоми на редица метали като: ванадий, никел, желязо и др. Мазутът се характеризира с не високо пепелно съдържание, което обикновено не превишава 0,10,3 %. То се повишава с повишаване вискозитетът на мазута. Съдържанието на вода в мазута се променя в доста широки граници – от 0,5 до 5 %, а в отделни случаи и повече. Водосъдържанието на мазута се повишава при операциите свързани с доставка и прием (най-вече при използуване на пара за подгряване на мазута при извършване на тези операции). При изгаряне на мазут с високо съдържание на вода (4 10 %) се увеличават топлинните загуби с изходящи газове при работа на котлите, нараства аеродинамичното съпротивление по пътя на газовете и разхода на енергия за собствени нужди, намалява теоретичната температура на горене и топлоотдаването в пещната камера. Повишеното съдържание на вода в сернистите мазути увеличава корозионното разрушаване на мазутопроводите и арматурата в следствие разтварянето във водата на някои агресивни серни съединения (като например сероводорода). Съдържанието на сяра в мазута е в пряка зависимост от съдържанието и в нефта, от който е бил получен. Делът на сярата в нефта достига до 7 %, а общото съдържание на сернисти съединения в него – до 30 %. В зависимост от сярното съдържание мазутът се класифицира на нискосернист (за който S r 0,5 %), сернист (S r = 0,5 2,0 %) и високо сернист (S r> 2,0 %). Мазутът е висококачествено енергийно гориво с висока стойност на топлината на изгаряне( 40 000 kJ/kg). За експресно определяне съдържанието на въглерод и водород в течните горива (включително мазут) се използува статистически определената взаимовръзка C r, H r = f (S r, 15), където 15 е плътността на течното гориво при температура 15C (фиг. 7.1.3.). На базата на подобни взаимовръзки може да бъде експресно пресметната и топлината на изгаряне тези горива в зависимост плътността им и от съдържанието на сяра. Зависимостите Qri, QrS = f (Sr, 15) са илюстрирани на фиг. 7.1.4. Фиг.7.1.3. Съдържание на C и H в течни горива от нефт в зависимост от плътността на 15 и съдържанието на S r . Фиг.7.1.4. Течни горива, Q ir = f ( 15, S r) 7.1.3.2. Топлофизични свойства Основните топлофизични свойства, имащи отношение към използваемостта на мазута като енергийно гориво са: вискозитет, плътност, коефициент на обемно разширение, специфичен топлинен капацитет, пламна температура, температура на втвърдяване и коефициент на топлопроводност. Вискозитетът характеризира съпротивлението на флуидите при движение и зависи от силите на вътрешно триене и сцепление. Като физични величини са въведени понятията динамичен и кинематичен вискозитет. На практика за охарактеризиране на течните горива се използува само кинематичния вискозитет , m2/s. Широко използуван е и т.н. условен вискозитет измерващ се с енглерови градуси - Е. Условният вискозитет се определя като съотношение между времето за изтичане на определен обем от изпитваното гориво през специален уред (вискозиметър на Енглер) и времето за изтичане на същия обем дестилирана вода при приети стандартни температури. Пресмятането на кинематичния вискозитет на базата на експериментално определения условен вискозитет по Енглер се извършва по формулата: Вискозитетът на нефтените фракции получавани в нефтопреработвателните предприятия зависи от техните температури на кипене, т.е. от химичния им състав. Колкото е по-висока температурата на кипене на дадена нефтена фракция, толкова е по-висок нейния вискозитет. Тъй като мазутът се получава при най-високия температурен интервал на кипене, то неговия вискозитет е по-висок от този на по-леките фракции нефтопродукти. Вискозитетът на мазута зависи главно от следните фактори: температура, налягане, предварителна термообработка. С увеличаване на температурата вискозитетът намалява, като се счита, че в логаритмична координатна система връзката има линеен характер. С увеличаване на налягането вискозитетът на мазута (както и на другите нефтопродукти) също намалява. Установено е, че колкото е по-сложен молекулния строеж на мазутните компоненти, толкова по-силно е влиянието на налягането върху вискозитета. Предварителното подгряване на мазута (свързано с товаро-разтоварни операции) също променя вискозитетните му свойства. Това е характерно особено за мазут с по-високо съдържание на парафини. Наблюдава се т.н. аномалия на вискозитета, изразяваща се в това, че след термообработка или механично въздействие, вискозитетът намалява стойността си (за същата температура) в сравнение с тази преди обработката. След време първоначалната стойност на вискозитета се възстановява. Стойността на вискозитета при мазута (разглеждан като енергийно гориво), характеризира енергийните загуби при транспортирането му по тръбопроводи, както и продължителността на товаро-разтоварните операции. Вискозитетът влияе върху скоростта на отлагане на механични примеси при съхранение, транспорт и подгряване на мазута, а също и върху ефективността на работа на горелките. Съществуват максимални (гранични) стойности на вискозитета на течните горива при които съоръженията за транспортирането и изгарянето им могат да работят. Например за горелките с механично разпръскване тази стойност е около 24.10-6m2/s (3,5E), а за центробежните помпи 225.10-6 m2/s (30E). В таблица 7.1.4. са представени основните изчислителни характеристики на основните марки мазут използувани у нас. Характеристиката залегнала в обозначаването (марката) на мазута е кинематичния му вискозитет в енглерови градуси. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Изтегляне 1.58 Mb. Сподели с приятели:
|