1. Область применения мазута
Мазут (возможно, от арабского мазхулат – отбросы), жидкий продукт темно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций, выкипающих до 350-360°С. Мазут это смесь углеводородов (с молекулярной массой от 400 до 1000 г/моль), нефтяных с мол (с молекулярной массой 500-3000 и более г/моль), асфальтенов, карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Са).
Мазуты применяются в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей. Выход мазута составляет около 50 % по массе в расчете на исходную нефть. B связи с необходимостью углубления ее дальнейшей переработки мазут во все большем масштабе подвергают дальнейшей переработке, отгоняя под вакуумом дистилляты, выкипающие в пределах 350-420, 350-460, 350-500 и 420-500°С. Вакуумные дистилляты применяют как сырье для получения моторных топлив и дистиллятных смазочных масел. Остаток вакуумной перегонки мазута используют для переработки на установках термического крекинга и коксования, в производстве остаточных смазочных масел и гудрона, затем перерабатываемого на битум.
Основные потребители мазута - промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство. B 2005 году из России было экспортировано 45,8 млн. тонн мазута на 10,2 млрд. долл. Мазут занимает четвёртое место после нефти, газа и дизельного топлива в структуре экспорта России (в денежном выражении).
Из мазута путём дополнительной перегонки получают смазочные масла для смазки различных механизмов. Перегонку ведут под уменьшенным давлением, чтобы снизить температуру кипения углеводородов и избежать разложения их при нагревании. После перегонки мазута остаётся нелетучая тёмная масса - гудрон, идущая на асфальтирование улиц.
Топливо мазутное суперлегкое используется в качестве технологического топлива на промышленных предприятиях, на предприятиях теплоснабжения, а также на судах морского и речного флота.
2. Физико-химические свойства мазута
Топливо мазутное суперлегкое содержит 25-50% стабилизированного газового конденсата с содержанием в нем фракции C1-C4 в количестве не более 0,3-1,0% и остальное мазут топочный марки М100 и/или М40.
Физико-химические свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени отгона дистиллятных фракций и характеризуются следующими данными: вязкость 8-80 мм 2 /с (при 100 °С), плотность 0,89-1 г/см 3 (при 20 °С), температура застывания 10-40°С, содержание серы 0,5-3,5 %, золы до 0,3 %, низшая теплота сгорания 39,4-40,7 МДж/моль. Типичное распределение смолисто-асфальтеновых веществ в мазуте представлено в табл. 2.
Таблица 2.
Основными характеристиками мазута является: плотность, вязкость, и температура застывания, которые более детально описаны в табл. 3.
Таблица 3.
| Показатель | Норма по маркам |
|||
| Флотские | Топочные |
|||
| Вязкость: при 50 0 С, не более условная, 0 ВУ кинематическая, сСт при 80 0 С, не более условная, 0 ВУ кинематическая, сСт | ||||
| Температура, 0 С: застывания, не выше | -7/-5 | -8 | 10 | 25 |
| Плотность при 20 0 С, кг/м 3 , не менее | 910/955 | 930/960 | 965/1015 | 1015 |
Опытных партий топлива успешно завершены и дали положительные результаты . 2. Экономический анализ и оценка конкурентной среды ОАО "ТАИФ-НК" 2.1 Технико-экономическая характеристика предприятия Историческая необходимость создания в Татарстане нефтеперерабатывающей отрасли диктовалась экономической целесообразностью. Республика, обладающая большими запасами углеводородного сырья и...
Через отпарные колонны или без них. При использовании отпарных колонн по высоте основной вакуумной колонны организуют несколько циркуляционных орошений. Принципиальная схема блока вакуумной перегонки мазута установки ЭЛОУ-АВТ-6 приведена на рисунке 2. Мазут, отбираемый с низа атмосферной колонны блока AT (см. рис.1), прокачивается параллельными потоками через печь 2 в вакуумную колонну 1. Смесь...
ВОПРОСЫ РЕФОРМИРОВАНИЯ И РЕСТРУКТУРИЗАЦИИ ПРЕДПРИЯТИЙ. Несколько лет назад в качестве одной из мер решения проблемы спада производства возник вариант реформирования и реструктуризации предприятий с привлечением консультантов. Появились и отдельные примеры существенного улучшения финансово-экономического состояния предприятия за счет активизации и использования его внутренних возможностей. К...
Выпуска и реализации продукции, однако необходимо при этом сохранить достигнутый уровень затрат на производство. 3. Основные направления снижения издержек на предприятии на примере ОАО «ТАИФ-НК НПЗ» 3.1 Пути уменьшения постоянных издержек на предприятии Деятельность любой фирмы предполагает осуществление затрат. Для получения максимально возможной прибыли необходимо снижать затраты на...
Журнал "Новости теплоснабжения", № 6 (10) июнь 2001, С. 15 – 18, www.ntsn.ru
Я.М. Щелоков
Мазут обладает рядом несомненных качеств как топливо:
1. Высокая теплотворность -9500 ккал/кг.
3. Возможность получения светящегося пламени, обеспечивающего высокий радиационный теплообмен в топочном пространстве.
4. Возможность организации при определенных условиях, его сжигание в малых по габаритам топках.
Но мазут, как топливо, имеет ряд серьезных недостатков:
1. Нестабильный состав каждой партии мазута - от близкого к нефти до преимущественно в виде высоковязких крекинг-остатков. В последнем случае быстро закоксовываются форсунки, затягивается процесс горения.
2. Повышенные требования к технике безопасности. Например, температура вспышки не выше 100-120°С.
3. Высокое содержание серы, около 3,5%>
4. Высокая температура застывания +(25-30 °С).
5. Высокая цена, особенно в последнее время.
Но, на наш взгляд, наиболее существенные недостатки мазута следующие: неудобство в эксплуатации, вызванное многоступенчатостью в подготовке мазута к использованию: разогрев, слив, организация хранения без расслоения на мазут и воду, разогрев и перемешивание в баках, транспортировка по трубопроводам, дополнительный подогрев перед форсунками, распыл, сжигание, предотвращение коррозионных процессов в котлах и экологических последствий по составу выбросов в атмосферу и по сливу замазученных вод, обеспечение требований техники безопасности. И по каждому этапу подготовки и использования должно быть обеспечено высокое качество исполнения. Это требование не допускает исключений.
Высокозатратный механизм использования мазута:
Только норматив тепловых потерь на собственные нужды более 10% (у природного газа - 3%);
Затраты электроэнергии на перекачку;
Дополнительный персонал на слив мазута, организацию его хранения и т.д.;
Повышенные температуры для дымовых газов за котлом, для снижения их коррозионной активности и др.
То есть мазут требует к себе ответственного, квалифицированного и трезвого отношения на всех этапах его использования.
Подготовка мазута к сжиганию
Подготовка мазута к использованию начинается с одной из самых важных операций - разогрев его в цистернах и слив для хранения. Разогрев в этом случае производится подачей свежего пара в слой мазута с помощью штанг или гибких металлических рукавов. При этом происходят большие утечки пара и обводнение мазута. Причем основная часть влаги попадает в мазут в период зачистки цистерн. За это время мазут обводняется на 2-4,5%. Основные показатели работы устройств при разогреве мазута марки М-100 свежим паром с параметрами 12 ати и 280 °С (объем цистерны 50 м 3 , температура воздуха-10 °С):
Обеспечение оптимальной температуры для слива не ниже 60 °С при общем расходе пара на цистерну около 2,7 тонны при продолжительности слива - 5,5 часов.
В случае применения пара с более низкими параметрами его расход увеличивается на 15-20%.
В этом случае большую часть топлива до начала зачистки цистерны рекомендуется сливать в основные мазутные резервуары. А обводненный мазут при зачистке цистерны сливать в специальный промежуточный бак. В этом случае количество конденсата, подаваемого с топливом в основные мазутные резервуары, можно сократить в 2-5 раз, т.е. уменьшить обводненность до 0,5-1,0%. Такое разделение топлива по влажности позволит дифференцирование подойти к вопросу организации его сжигания. Вода в мазуте влияет на эффективность его использования. В случае подачи в форсунки плохо перемешанного обводненного мазута наблюдаются пульсации горения, которые приводят и к срыву пламени. Наблюдается также перерасход топлива за счет недожога.
Вместе с тем при сжигании мазута с хорошо диспергированной в нем водой, при ее содержании 5-10% и даже более, усиливается эффективность распыливания, повышается устойчивость горения, снижается содержание вредных выбросов (оксиды азота, углерода и др). Поэтому при подготовке мазута к сжиганию следует обеспечить:
Невысокое (до 3%) содержание воды в мазуте;
Глубокое перемешивание воды с мазутом;
Необходимые температуры подогрева мазута.
О снижении содержания воды было сказано выше. При невысокой степени обводнения необходимое перемешивание мазута можно обеспечить при реализации циркуляционного его подогрева. В этом случае топливо из резервуара подается насосом в специальный внешний подогреватель и затем подогретым возвращается в резервуар. При наличии подогревателей внутри бака, как правило, достаточна организация рециркуляция мазута в баке перед подачей его к форсункам.
Желателен дополнительный подогрев мазута перед форсунками, особенно при механическом распыливании. Но при этом следует следить за тем, чтобы трубы теплообменника обеспечивали необходимую паровую плотность, для избежания дополнительного обводнения мазута.
Параметры температурного режима при подогреве мазута приведены в табл.1.
На всех этапах подготовки мазута должна быть обеспечена возможность замера и контроля его температуры.
Мазутопроводы
Для исключения забивания мазугопроводов и особенно форсунок следует предусматривать установку фильтров грубой и тонкой очистки. Должен быть обеспечен 100% запас по их пропускной способности.
Размеры подводящих мазутопроводов зависят от расхода топлива (см. табл. 2).
При расчете подводящих паре- и воздухопроводов рекомендуется принимать следующие скорости движения среды (м/с): для насыщенного пара 20-30, перегретого пара 30-60, вентиляторного и компрессорного воздуха - соответственно 10-15 и 15-20.
Трубопроводы мазута прокладываются со спутниками-паропроводами в одной изоляции. Обязательно предусматривать возможность продувки мазутопроводов паром.
Сжигание мазута
Температурные параметры мазута перед его сжиганием указаны в табл.1. В котлах для распыла мазута используются паровые (паромеханические) или механические форсунки. Какие требования по их выбору?
В настоящее время на котлах чаще всего предусматривается установка механических форсунок. Минимально допустимое давление мазута перед ними - 18 атм. В табл.3 приводятся необходимые размеры сопла форсунки в зависимости от расхода мазута (давление мазута 18 атм).
Диаметр выходного сечения мазутного сопла следует принимать во избежание засорения и закоксовывания не менее 3 мм, даже если по расчету получено меньшее значение. То есть все форсунки с расходом менее 500-550 кг/ч должны иметь сопло не менее 3 мм диаметром, и следовательно должны быть по своей конструкции паромехаиическими или паровыми с расходом пара до 10% от расхода мазута. Скорость мазута из сопла должна быть около 60-80 м/с. В случае применения на водогрейных котлах паромеханических форсунок следует максимально ограничивать расход пара для избежания сернистой коррозии экранных труб.
Из табл. 3 видно также, что при изменении диаметра сопла на 0,5 мм расход мазута увеличивается с 500 до 680 кг/ч, то есть почти на 40%. Поэтому необходима обязательная тарировка форсунок на стенде при подаче воды, что позволяет:
Подобрать форсунки, одинаковые по расходу;
Обеспечить визуальное качество распыления;
Определить угол раскрытия факела;
Обеспечить соответствие расхода топлива через форсунку требуемому по параметрам горелки (котла).
Скорость воздуха в горелке должна быть около 40 м/с. В этом случае удается избежать химического недожога. Целесообразно при этом обеспечивать высокую степень турбулентности воздушного потока из горелки (применение лопаточных аппаратов). В этом случае обеспечивается отсутствие механического недожога. Целесообразен также и подогрев воздуха до температуры 15б-200°С.
Для горелок с расходом мазута 450 - 550 кг/ч длина факела в топке не должна превышать 2,5 м. Если длина факела больше, следует искать причину (распыл плохой, форсунка нетарированная и т.д.). Допускается увеличение визуальной длины факела примерно на 1 м на каждые 200 кг/ч роста расхода топлива через горелку. Мазутный факел не должен ударять в обмуровку и тем более в поверхности нагрева. Это недопустимо.
На мазутных котлах обязательно необходимо обеспечить безнакипный режим работы котлов за счет умягчения воды или обработки ее антинакипином СК-110. Одно только это позволяет снизить расход топлива на 20-25%, сократить объем ремонтных работ.
Если на мазутном котле имеются конвективные поверхности нагрева, воздухоподогреватель, то температура уходящих газов не должна быть ниже155- 160 °С с целью избежания сернокислотной коррозии. Недопустимы локальные "переохлаждения" труб, металлической обмуровки и тд. за счет приео-сов холодного воздуха в газоход и т.п. В этих местах неизбежны коррозионные повреждения.
Заключение
В советское время мазут был нормативно (в СНиП, ОСТ, ГОСТ) прописан как основное, резервное, аварийное, технологическое топливо. В результате появилось большое число объектов, где мазут был единственным и незаменимым топливом. Что и пытаются многие сохранить до сих пор. Но ситуация в корне изменилась:
Цена на мазут в 3-5 раз выше средней по топливам;
Мазут не распределяется, а приобретается на т.н. рынке;
Использование его становится многозатратным (большие собственные нужды, высокое содержание серы и т.д.).
Поэтому мазут практически по всем своим параметрам не отвечает требованиям, которые должно обеспечивать одновременно основное и резервное топливо. Отсюда следует:
Эксплуатация теплоисточников, на которых мазут и основное и резервное топливо не может быть надежной с точки зрения исключения чрезвычайных ситуаций;
Мазут теперь сам требует наличия резервного топлива, а в отдельных случаях и полной его замены на местные виды топлив.
В табл. 4 для сравнения приведены примерные показатели работы водогрейной котельной с котлами с номинальной мощностью 6,5-10 Гкал/час в зависимости от вида сжигания топлива. Экономические показатели местных видов топлив выше, чем по угольному топливу, да и мазуту, а по экономическим показателям у местных топлив потенциальная вредность (опасность) продуктов сгорания находится практически на уровне опасности продуктов сгорания природного газа.
При производстве многих продуктов, таких как моторные масла, кокс, битумы, смазочные масла и т.д., используется мазут. Кроме этого, мазут применяется и в качестве котельного топлива.
Мазут представляет собой нефтепродукт, но при этом он может производиться и из каменных углей, а также горючих сланцев, однако такие варианты мазута предназначаются для потребления в месте производства, а потому не изготавливаются в больших количествах.
Мазут является смесью большого количества различных компонентов, среди которых имеются некоторые органические соединения, нефтяные смолы, карбены, углеводороды с молекулярной массой 400-1000 г/моль. Консистенция мазута жидкая, а цвет темно-коричневый.
В настоящее время известны следующие виды мазута: топочные, прямогонные, крекинг-мазут, флотский, печное бытовое топливо.
Мазут представляет собой остаток первичной перегонки нефти и может применяться в качестве котельного топлива - облегченный мазут (выше 330?С), а также в качестве сырья, в последующем перерабатываемого на масляные фракции до гудрона, который применяется при производстве масел - утяжеленный мазут (выше 360?С).
Кроме этого, если раньше мазут использовался как сырье установок термического крекинга, то на сегодняшний день он применяется и в качестве сырья установок гидрокрекинга и каталитического крекинга.
Используя разные составы и физико-химические свойства исходного материала, имеется возможность получать мазут, обладающий различными свойствами. В зависимости от плотности, вязкости и содержания в составе мазута серы производится оценка его качества. Плотность мазута определяют при температуре 20?С, и она должна составлять 0,89 - 1 грамм на кубический сантиметр.
Не менее важным параметром оценки качества является температура застывания, которая варьируется от 10 до 50?С, но исключением являются флотские мазуты, для которых данная температура составляет от минус 5 до минус 10?С. Вязкость мазута должна находиться в пределах 8-80 мм2/с и измеряется при температуре 100?С.
На сегодняшний день большое количество мазута перерабатывается, и в результате переработки получаются дистиллятные смазочные материалы и моторные топлива. Несмотря на то, что мазут применяется во многих отраслях, основными его потребителями являются предприятия промышленности, а также жилищно-коммунальные хозяйства.
Мазут применяется в двигателях морских судов и тепловозов, но наиболее широко используется как топливо для паровых котлов, промышленных печей и котельных установок.
Пик потребления мазута выпадает на зимний сезон, однако, это не означает, что на него нет спроса в остальное время года.
В современное время наиболее популярен мазут М-100.
Мазут широко применяется в качестве котельного топлива и является ценным сырьем для химической промышленности. Как высокомолекулярная фракция нефти мазут представляет собой темную и густую жидкость.
Основным показателем качества мазута при его маркировке является вязкость, определяющая условия заполнения и слива баков, цистерн, танкеров и других емкостей, транспортирования мазута по трубопроводам, подачи его в топочное пространство печей и т. д. Вязкость мазута оценивается в единицах условной вязкости (°ВУ) и определяется отношением времени непрерывного истечения 200 мл мазута при заданной температуре к времени истечения такого же объема дистиллированной воды при температуре 20 °С.Испытания проводятся в вискозиметре ВУ со стандартным временем (51 ±1 с) истечения дистиллированной воды через капилляр. Вязкость мазута зависит от температуры , плотности и смолистости . При низких температурах вязкость мазута значительно возрастает, поэтому слив его из емкостей и перекачка по трубопроводам могут проводиться только после предварительного подогрева топлива.
Температура застывания мазута зависит от химического состава сырья и способов получения нефтепродукта. Прямогонные мазуты из парафиновой нефти имеют температуру застывания более 25 °С, а крекинг-мазуты - от 25 до 34°С.
При расчетах объемов емкостей для хранения и транспортирования топлива, определении условий отстаивания воды и осаждения механических примесей из мазута пользуются показателем плотности мазута . Чем меньше плотность мазута, тем легче и быстрее отделяются от него вода и механические примеси. Плотность мазута колеблется в пределах 0,94-1,02 г/см 3 и повышается с увеличением вязкости.
Температура вспышки характеризует пожарную безопасность топлива и условия обращения с ним в процессе транспортирования, хранения и использования. Максимальная температура разогрева топлива должна быть не менее чем на 10°С ниже температуры вспышки. Температура вспышки товарных мазутов, определяемая известными методами в закрытых и открытых тиглях при 80-90°С.
Зольность мазута зависит от качества подготовки и переработки сырья и определяется содержанием солей, неорганических примесей, используемых присадок, а также продуктов коррозии нефтяной аппаратуры.
В настоящее время в результате совершенствования процессов подготовки и переработки нефти в промышленности содержание золы в товарных мазутах значительно сократилось.
Содержание серы в котельном топливе зависит от химического состава исходной нефти и составляет: для высокосернистых мазутов - до 3,5%, для сернистых - до 2,0% и для малосернистых - до 0,6%. Сжигание сернистой нефти приводит к образованию кислотных оксидов, вызывающих повышенную коррозию деталей котлов и аппаратов, загрязняет окружающую среду. Особую коррозионную активность имеют сероводород и элементарная сера. Поэтому малосернистые мазуты применяются в первую очередь в технологических нагревательных установках: мартеновские печи, нагреватели литейных, прокатных и других предприятий металлургической промышленности.
Вода и механические примеси попадают в мазут из нефти в процессе производства и товаротранспортных операций и являются балластом при транспортировании. При сжигании обводненных мазутов снижается коэффициент полезного действия котлов и создаются условия для коррозии аппаратуры, а неорганическая часть механических примесей в процессе сжигания не сгорает и повышает зольность мазута. Содержание воды и механических примесей в мазуте должно быть минимальным. Для снижения влияния вредных примесей и улуч- -шения противопригарных и антикоррозионных свойств к мазутам добавляют присадки.
Нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатывается несколько марок мазутов, используемых в качестве топлива: флотские Ф-5 и Ф-12 , топочные 40 и 100 . Цифры входящие в марки (5, 12, 40 и 100), указывают на максимальную вязкость пои температуре 50°С в единицах условной вязкости. Мазуты Ф-5 и Ф-12 (легкое топливо) применяются в судовых котельных установках, а марок 40 (среднее топливо) и 100 (тяжелое топливо)- как массовое топливо во всех котельных и нагревательных установках общего назначения. Мазуты марок 40 и 100 по содержанию серы подразделяются на: малосернистые , сернистые и высокосернистые.
Топливо для мартеновских печей поставляется марок: МП - малосернистое и МПС - сернистое. Газотурбинное топливо вырабатывается двух марок: ТГ - обычное и ТГВК - высшей категории качества, а топливо печное бытовое выпускается марки ТПБ.
От 400 до 1000), нефтяных смол (с молекулярной массой 500-3000 и более), асфальтенов , карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы ( , , , , , ). Физико-химические свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени отгона дистиллятных фракций и характеризуются следующими данными: вязкость 8-80 мм²/с (при 100 °C), плотность 0,89-1 г/см³ (при 20 °C), температура застывания 10-40°С, содержание серы 0,5-3,5 %, золы до 0,3 %, низшая теплота сгорания 39,4-40,7 МДж/моль. Типичное распределение смолисто-асфальтеновых веществ в мазуте представлено в таблице 1.
Применение
Мазуты применяются в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей (см. Котельные топлива), для производства флотского мазута , тяжелого моторного топлива для крейцкопфных дизелей и бункерного топлива. Выход мазута составляет около 50 % по массе в расчете на исходную нефть. В связи с необходимостью углубления её дальнейшей переработки мазут во все большем масштабе подвергают дальнейшей переработке, отгоняя под вакуумом дистилляты , выкипающие в пределах 350-420, 350-460, 350-500 и 420-500°С. Вакуумные дистилляты применяют как сырье для получения моторных топлив, в процессах каталитического крекинга , гидрокрекинга и дистиллятных смазочных масел . Остаток вакуумной перегонки мазута используют для переработки на установках термического крекинга и коксования , в производстве остаточных смазочных масел и гудрона , затем перерабатываемого на битум .
Примерный компонентный состав товарного мазута
может включать в себя:
1. Мазут атмосферной перегонки нефти
2. Гудрон
3. Вакуумные газойли
4. Экстракты масляного производства
5. Керосино-газойлевые фракции (первичные и вторичные)
6. Тяжелые газойли каталитического крекинга и коксования
7. Битумы
8. Остатки висбрекинга
9. Тяжелая смола пиролиза
Основные потребители мазута - промышленность, флот и жилищно-коммунальное хозяйство.
Загрузка...