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锅炉燃料油基本知识

      绝大部分石油产品均可用作燃料,但燃料油在不同的地区却有不同的解释。欧洲对燃料油的概念一般是指原油经蒸馏而留下的黑色粘稠残余物,或它与较轻组分的惨合物,主要用作蒸汽炉及各种加热炉的燃料或作为大型慢速柴油燃料及作为各种工业燃料。但在美国则指任何闪点不低于37.8°C的可燃烧的液态或可液化的石油产品,它既可以是残渣燃料油(Residual Fuel 011,亦称Heavy Fuel 011)也可是馏分燃料油(Healing 011)。馏分燃料油不仅可直接由蒸馏原油得到(即直馏馏分),也可由其它加工过程如裂化等再经蒸馏得到。


      燃料油的性质主要取决于原油本性以及加工方式,而决定燃料油品质的主要规格指标包括粘度(Viscosity),硫含量(Sulfur Content),倾点(Pour Point)等供发电厂等使用的燃料油还对钒(Vanadium)、钠(Sodium)含量作有规定.


燃料油的自然属性

      燃料油是成品油的一种,广泛用于电厂发电、船舶锅炉燃料、加热炉燃料、冶金炉和其它工业炉燃料。燃料油主要由石油的裂化残渣油和直馏残渣油制成的,其特点是粘度大,含非烃化合物、胶质、沥青质多。


(1)粘度

      粘度是燃料油蕞重要的性能指标,是划分燃料油等级的主要依据。它是对流动性阻抗能力的度量,它的大小表示燃料油的易流性、易泵送性和易雾化性能的好坏。对于高粘度的燃料油,一般需经预热,使粘度降至一定水平,然后进入燃烧器以使在喷嘴处易于喷散雾化。粘度的测定方法,表示方法很多。在英国常用雷氏粘度(Redwood Viscosity),美国惯用赛氏粘度(SayboltViscosity),欧洲大陆则往往使用恩氏粘度(Engler Viscosity),但各国正逐步更广泛地采用运动粘度(Kinemetic Viscosity),因其测定的准确度较上述诸法均高,且样品用量少,测定迅速。各种粘度间的换算通常可通过已预先制好的转换表查得近似值。


      目前国内较常用的是40°C运动粘度(馏分型燃料油)和100°C运动粘度(残渣型燃料油)。我国过去的燃料油行业标准用恩氏粘度(80°C、100°C)作为质量控制指标,用80°C运动粘度来划分牌号。油品运动粘度是油品的动力粘度和密度的比值。运动粘度的单位是Stokes,即斯托克斯,简称斯。当流体的动力粘度为1泊,密度为1g/cm3时的运动粘度为1斯托克斯。CST是Centistokes的缩写,意思是厘斯,即1斯托克斯的百分之一。



(2)含硫量

      燃料油中的硫含量过高会引起金属设备腐蚀的和环境污染。根据含硫量的高低,燃料油可以划分为高硫、中硫、低硫燃料油。在石油的组分中除碳、氢外,硫是第三个主要组分,虽然在含量上远低于前两者,但是其含量仍然是很重要的一个指标。按含硫量的多少,燃料油一般又有低硫(LSFO)与高硫(HSFO)之分,前者含硫在1%以下,后者通常高达3.5%甚至4.5%或以上。另外还有低蜡油(Low Sulfur Waxy Residual缩写LSWR),含蜡量高有高倾点(如40至50°C)。在上海期货交易所交易的是高硫燃料油(HSFO)。


(3)密度

      为油品的质量(Mass)与具体积的比值。常用单位——克/立方厘米、千克/立方米或公砘/立方米等。由于体积随温度的变化而变化,故密度不能脱离温度而独立存在。为便于比较,西方规定以15°C下之密度作为石油的标准密度。


(4)闪点

      闪点是油品安全性的指标。油品在特定的标准条件下加热至某一温度,令由其表面逸出的蒸气刚够与周围的空气形成一可燃性混合物,当以一标准测试火源与该混合物接触时即会引致瞬时的闪火,此时油品的温度即定义为其闪点。其特点是火焰一闪即灭,达到闪点温度的油品尚未能提供足够的可燃蒸气以维持持续的燃烧,仅当其再行受热而达到另一更高的温度时,一旦与火源相遇方构成持续燃烧,此时的温度称燃点或着火点(Fire Point或Ignition Point)。虽然如此,但闪点已足以表征一油品着火燃烧的危险程度,习惯上也正是根据闪点对危险品进行分级。显然闪点愈低愈危险,愈高愈安全。


(5)水分

      水分的存在会影响燃料油的凝点,随着含水量的增加,燃料油的凝点逐渐上升。此外,水分还会影响燃料机械的燃烧性能,可能会造成炉膛熄火、停炉等事故。


(6)灰分

      灰分是燃烧后剩余不能燃烧的部分,特别是催化裂化循环油和油浆渗入燃料油后,硅铝催化剂粉末会使泵、阀磨损加速。另外,灰分还会覆盖在锅炉受热面上,使传热性变坏。


(7)机械杂质

      机械杂质会堵塞过滤网,造成抽油泵磨损和喷油嘴堵塞,影响正常燃烧。


燃料油的分类

      燃料油作为炼油工艺过程中的蕞后一种产品,产品质量控制有着较强的特殊性,蕞终燃料油产品形成受到原油品种、加工工艺、加工深度等许多因素的制约。根据不同的标准,燃料油可以进行以下分类:


(1)根据出厂时是否形成商品,燃料油可以分为商品燃料油和自用燃料油。商品燃料油指在出厂环节形成商品的燃料油;自用燃料油指用于炼厂生产的原料或燃料而未在出厂环节形成商品的燃料油。


(2)根据加工工艺流程,燃料油可以分为常压重油、减压重油、催化重油和混合重油。常压重油指炼厂催化、裂化装置分馏出的重油(俗称油浆);混合重油一般指减压重油和催化重油的混合。


(3)根据用途,燃料油分为船用内燃机燃料油和炉用燃料油两大类。前者是由直馏重油和一定比例的柴油混合而成,用于大型低速船用柴油机(转速小于150转/分)。后者又称为重油,主要是减压渣油、或裂化残油或二者的混合物,或调入适量裂化轻油制成的重质石油燃料油,供各种工业炉或锅炉作为燃料。


      船用内燃机燃料油是大型低速柴油机的燃料油,其主要使用性能是要求燃料能够喷油雾化良好,以便燃烧完全,降低耗油量,减少积炭和发动机的磨损,因而要求燃料油具有一定的黏度,以保证在预热温度下能达到高压油泵和喷油嘴所需要的黏度(约为21-27厘斯),通常使用较多的是38°C。雷氏1号黏度为1000和1500秒的两种。由于燃料油在使用时必须预热以降低黏度,为了确保使用安全预热温度必须比燃料油的闪点低约20°C,燃料油的闪点一般在70-150°C之间。


      重油主要作为各种锅炉和工业锅炉燃料油。各种工业炉燃料系统的工作过程大体相同,即抽油泵把重油从储油罐中抽出,经粗、细分离器除去机械杂质,再经预热器预热到70-120°C,预热后的重油黏度降低,再经过调节阀在8-20天大气压下,由喷油嘴喷入炉膛,雾状的重油与空气混合后燃烧,燃烧废气通过烟囱排入大气。


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