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; ванадий - V;

водород - H; натрий - Na;

сера - S; калий - K;

кислород - O; зола - A;

азот - N; вода - W.

Элементарный состав топлива принято выражать следующим соотношением:

C + H + S + O + N + A + W = 100% Рабочей массой топлива называют такой состав, в каком оно подается в топку котла:

Исключив из рабочей массы воду, получаем сухую массу топлива:

Исключив из сухой массы золу, получаем горючую массу топлива:

Процентное соотношение составных частей мазутов и энергия, выделяющаяся при горении веществ показаны в таблице:

Углерод - является основным горючим элементом любогоорганического топлива. Содержание углерода в мазутах обычно составляет 82 ÷ 86 %. Углерод находится в топливе в виде соединений с Я, S и O. 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 - 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 SO₂ и SO₃;

- негорючей серы - входящей в состав топлива в виде сульфатов CaSO₄ и MgSO₄, и при сжигании топлива переходящей в золу -А^Р.

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 - при сгорании тепла не выделяет, а вступая в соединения с горючими элементами, окисляет их и понижает общую тепловую ценность топлива.

Азот - является инертным элементом, не участвующим в реакциях горения. Наличие его в топливе несколько уменьшает содержание горючих элементов.

Зола - 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 пятиокись ванадия -V₂O₅ - 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 - W - 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.