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二、液體燃料

1.燃料油的種類

根據加工工藝流程,燃料油可以分為常壓燃料油、減壓燃料油、催化燃料油和混合燃料油。常壓燃料油指煉油廠常壓裝置分餾出的燃料油,通過直餾法將原油分餾為汽油、柴油、煤油等,如圖2-8所示。減壓燃料油指煉油廠減壓裝置分餾出的燃料油,如圖2-9所示。催化燃料油指煉油廠催化裂化裝置分餾出的燃料油(俗稱油漿)。混合燃料油一般指減壓燃料油和催化燃料油的混合。

圖2-8 直餾流程圖

圖2-9 減壓蒸餾流程圖

根據用途,燃料油可以分為船用燃料油、爐用燃料油及其他燃料油。火化設備目前所用的燃料油一般為0#~-35#輕柴油。在原油的加工過程中,較輕的組分先被分離出來,在汽油、煤油、柴油從原油中分離出來之后,較重的剩余產物經裂化后分離出的成分作為燃料油使用,廣泛用于船舶鍋爐燃料、加熱爐燃料、冶金爐和其他工業爐燃料。

2.燃料油的主要特性

燃料油的主要技術指標有相對密度、黏度、含硫量、閃點、水、灰分和機械雜質等。

(1)相對密度

相對密度是烴類燃料的一個很重要的物理參數。20℃時油的密度(單位體積內物質的質量)與4℃時純水的密度之比值,稱為該油的標準相對密度,用符號d表示,是無量綱的值。

(2)黏度

黏度是衡量燃料油流動阻力的一項指標,黏度越低,流動性能越好。表示黏度的方法一般有以下三種。

①動力黏度(μ) 亦稱絕對黏度。在流體中,兩個面積為10cm、相距lcm的兩層液面,以lcm/s的相對速度運動時,液面間產生的內摩擦力即為動力黏度,單位是Pa·s。

②運動黏度(Y0) 液體的動力黏度與其同溫度下的密度之比,稱為運動黏度。即Y0可按GB/T 265—88國家標準測定。

③恩氏黏度(E) 是一種條件黏度,即用某種黏度計在規定的條件下測得的黏度。用200mL溫度為t(℃)的燃料油通過恩氏黏度計的標準容器全部流出所用的時間,與同體積的20℃的蒸餾水由同一標準容器中流出時間之比,稱為該油在t(℃)時的恩氏黏度。

除恩氏黏度外,還有賽氏黏度(美國)和雷氏黏度(英國),它們都是用一定體積(50mL或60mL)被加熱過的燃油從標準儀器中流出的時間(s)來表示。上述黏度又稱為商業黏度,因為它們都在商業上使用。

燃油的黏度與溫度有關,隨溫度升高而降低。燃油的黏度與壓力也有關,壓力較低時(1~2MPa)可以不計;壓力較高時,黏度隨壓力升高而變大。

(3)閃點、燃點、著火點

任何一種液體的表面上都有一定數量的蒸氣。當燃油被加熱時,在油的表面出現油蒸氣,油溫越高,油蒸氣越多,因此,油表面附近空氣中的油蒸氣的濃度也就越大,當空氣中的油蒸氣濃度大到遇到小火焰就能使其著火燃燒時,出現瞬間的藍色閃光,此時的油溫稱為油的閃點。

如果提高燃油溫度,氣化的油氣遇到明火能著火持續燃燒(不少于5s)的最低溫度叫做燃點。燃點要高于閃點10~30℃。繼續提高油溫,油表面蒸氣自己會燃燒起來,這種現象叫自燃,此時的油溫叫著火點。

閃點、燃點、著火點是使用液體燃料時必須掌握的性能指標,它關系到用油的安全技術和燃燒條件的選擇。例如,儲油罐中油的溫度應控制在閃點之下,以防發生火災;燃燒室中的溫度不應低于著火溫度,否則不易著火,不利于完全燃燒。

(4)凝固點

凝固點是指當溫度降低到某一值時,燃油變得很稠,以致使盛有燃油的器皿傾斜45°角時,其中燃油油面在1min內可保持不動。凝固點越高,低溫流動性越差,當溫度低于凝固點時,燃油就無法在管道中輸送。

油的凝固點與它的組成有關,重質油較高,輕質油較低。重質油凝固點一般在15~36℃,柴油則在-35~20℃。根據國家標準,柴油是按其凝固點高低來分等級的,如輕柴油可分成10#、0#、-10#,-20#和-35#等五級;重柴油則分成RC3-10和RC3-20兩級。其等級號碼就是指油的凝固點的數值。如-10#輕柴油就是指它的凝固點為-10℃;RC3-20重柴油就是指它的凝固點為-20℃。

(5)殘碳率

殘碳率是液體燃料的一個很重要的指標。殘碳率是指燃油在隔絕空氣的條件下加熱,蒸發出油蒸氣后所剩下的固體碳素(以質量百分比表示)。殘碳率越高,則火焰力度越高,火焰輻射能力越強。但含碳率高的燃油在燃燒時易析出固體炭粒而難以完全燃燒,易在噴嘴出口處造成霧化不良,引起積炭、結焦,影響正常燃燒過程。

目前,我國使用的柴油理化性能見表2-3。

表2-3 柴油的理化性能

火化機較普遍使用輕柴油作為液體燃料,少數火化機使用重柴油。

輕柴油的特點是點火容易,便于調節和控制,不需加熱可直接使用。輕柴油以其凝固點作為牌號。

火化機較常用0#~10#輕柴油,燃油著火溫度為500~600℃,其火焰傳播速度為2.3m/s,低發熱量一般為40000~42300kJ/kg(9600~10100kcal/kg)。

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