船用重油的科学管理Word格式文档下载.docx
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现代船舶运输成本中,燃油和机油费用占50%~60%,甚至更多。
为了节约能源,降低运行成本,世界主要造船和造机厂商都采取了一系列措施。
许多柴油机厂在条件允许的情况下,放宽了对燃油品质的限制,尽量使用低价格高粘度的重质燃料油,以及由轻质燃油和渣油掺混成的混合油。
目前船用低速机基本上在燃用重油,大部分中速机也可以燃用重油。
重油粘度高,流动性差,给管道运输造成极大不便,重油中灰分会使柴油机运行造成磨损,在锅炉中造成烟道堵塞,灰分中的某些成分对硫元素具有催化作用,而重油中含硫量大会对柴油机造成低温腐蚀。
中高速机因结构限制,燃用重油还存在一定的技术困难。
研究中高速柴油机燃用重油,对降低燃油费用,提高船舶运营经济效益有广阔的前景。
关键字:
柴油机重油燃烧
ABSTRACT:
ContentsummaryInmodernshippingcost,fuelandoilcostsaccountedfor50%~60%,orevenmore.Inordertosaveenergy,reduceoperatingcosts,majorworldshipbuildingandmachinemanufacturershaveadoptedaseriesofmeasures.Undermanyofthedieselengineplant,whereconditionsallow,torelaxrestrictionsonfuelquality,tomakeuseoflowpriceandhighviscosityofheavyfueloil,andmixedwithhybridmixoflightfueloilandresidueoil.Currentboatbasicallyburningheavyoilwithlow-speedmachine,speedcanalsobefiredinthemostheavyoil.Highviscosityofheavyoil,poorliquidity,causedgreatinconveniencetothepipelinetransportation,heavyoilashcausedwearwillcausetheenginetorun,causedintheboilerflueblockage,someingredientsulfurhasacatalyticroleintheashandcontentinheavyoilcauselow-temperaturecorrosionondieselenginesbytheGeneralAssembly.Duetostructuralconstraintsofhighspeedmachine,burningheavyoilorthereisatechnicaldifficulty.Studyonhighspeeddieselenginefueledwithheavyoil,reducingfuelcosts,promoteeconomicbenefitsofmarineoperationshavebroadprospects.
Keywords:
dieseloilandheavyoilburning
前言:
低脂燃油泛指品质低劣、使用困难、价格低廉的船用燃油(俗称重油),船舶柴油机使用的重油多为“中间燃料油”或“残渣油”,其黏着性,质量最差可称为重质燃料油,目前,随着石油炼制工艺的发展,劣质燃油的品质在逐年下降,对柴油机提出更加苛刻的要求。
使用重油时如果处理不当就会影响喷油设备的正常工作,恶化燃烧性能,损坏主要部件,加速曲轴箱内滑油的变质。
因此,学习船用柴油机的化学特点,掌握重油的物理化学性能指标及影响,学会船用重油的科学管理显得尤为重要
1.船用重油的化学组成及特点
1.1重油的化学组成
石油是多种有机化合物组成的极为复杂的混合物,已经发现的化合物多达500多种。
组成石油的基本元素是碳和氢,按重量计算:
含碳83%~87%,含氢11%~14%.碳氢化合物简称烃,故石油是烃类的混合物。
石油中尚存在少量的氧、硫、氮等元素,总重量只占0.5%~5%。
此外,石油中还含有微量的其他元素,如氯,碘、磷、钾、钠、镁、钙、铜等元素,他们是以化合物形态存在于石油中。
以上所含成分皆因产地和提炼方法而异。
组成柴油机燃油的烃按其分子结构不同,可分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃三类
(1)脂肪烃
脂肪烃包括烷烃、烯烃和炔烃,其分子结构为链状结构。
其中烷烃是一种饱和的链状结构,烷烃和炔烃均是不饱和的链状结构。
链状结构在高温下容易断裂,因此含烷烃较多的燃油容易燃烧,自燃温度较低,而且碳原子越多,其自燃性越好;
另外由于它是一种饱和烃,所以其性能稳定,不易变质。
含烷烃多的燃油是柴油机的良好燃油。
烯烃和炔烃多存在于热裂法生产的柴油中,由于他们是不饱和烃,所以性能不稳定,存储中容易氧化变质。
另外,由于其发火性能较烷烃差,对柴油机燃烧不利。
(2)环烷烃
它是一种碳原子间以单键结合的环状饱和烃。
其环状结构在高温下不易破裂,所以它的自燃温度高于脂肪烃。
(3)芳香烃
芳香烃是一种不饱和的环状结构。
芳香烃分子结构坚固,热稳定性比脂肪烃和环烷烃都高,燃烧最为困难。
芳香烃的温度较烷烃、环烷烃大,热值较烷烃、环烷烃低。
芳香烃的粘度、表面张力和汽化潜热都比其他烃类大,因而油品的粘度、密度、蒸发量等特性都受到所含有芳香烃比例的大小的影响。
芳香烃中最基本的是苯,两个苯合并在一起称又称@甲基萘,其发火性能差,通常作为柴油发火性能试验的标准试验燃料之一。
带有苯环的环状分子结构受热后最不容易断裂。
因此芳香烃的自然温度最高。
柴油中含较多的芳香烃,则燃烧不完全,易生成结碳。
因此,应限制柴油中芳香烃的含量。
1.2重油的特点
重油有以下突出特点:
(1)密度大。
重油密度可达到0.94~1.06g/m3,由此造成燃油净化和雾化困难,同时油滴燃烧时易产生热裂,导致机件结增多
(2)黏度高。
重油的黏度在50~2000㎜2/s之间,由此造成燃油储存、输送、净化和雾化困难
(3)成分复杂。
重油含有较多的水分、灰分和硫、钒、钠、硅、残炭等杂质。
油中的杂质加剧了柴油机燃烧室部件和喷油设备元件的腐蚀和磨损
(4)发火性差。
2.燃油的物理化学性能指标及其影响
燃油的质量是以其理化性能指标来衡量的,这些质量指标有多种,分别从不同方面反应燃油的质量,这些指标根据其对柴油机工作的影响大致可分为三类:
影响燃油燃烧性能的指标,如十六烷值、柴油指数、热值和黏度等;
影响燃烧成分的指标,如硫分、灰分、沥青分、残炭值、钒和钠含量等;
影响燃油管理工作的指标,如闪点、密度、凝点、倾点、浊点、水分和机械杂质、黏度等。
(1)十六烷值
十六烷值是评定燃油自然性能的指标。
其定义为在标准的四冲程柴油机上,将所试柴油的自燃性(通常以滞燃期长短计量)同正十六烷(十六烷值定为100)与@甲基萘(十六烷的值定为0)的混合液相比较,当两者相同时,混合液中的正十六烷的容积百分比,即为所试验燃料的十六烷值。
柴油机对燃油的十六烷值有一定的要求,十六烷值过低时燃烧粗暴,甚至在起动或低速运转时难以发火;
但如果燃油的十六烷值过高不仅燃油费用高,而且因发火过快使燃油产生的高温分解而生成游离碳,致使柴油机排气冒黑烟,经济性能下降。
通常,高速柴油机使用燃油的十六烷值在45~60之间,中速柴油机在40~50之间。
对于燃用重油的低速柴油机其十六烷值不低于25。
(2)苯胺点
苯胺点指同体积的燃油与苯胺混合加热成单一液相溶液,然后使之冷却,当混合液开始浑浊时的温度。
燃油中各族烃类在苯胺中的不同的溶解度,燃油中芳香烃最易容易苯胺,燃油和苯胺越容易溶解,则其苯胺点越低。
燃油的苯胺点低则自燃性差,根据燃油的苯胺点可大致判断其十六烷值的高低
(3)柴油指数
柴油指数也是衡量燃油自燃性的指针。
它不必使用贵重试验设备而可以在实验室中用简单的方法测定,并按下式计算燃油的柴油指数(ID):
ID=(1.8t+32)(141.5∕d-131.5)×
1∕100
d-燃油比重(温度为60℉时同体积燃油与水重量之比)
t-苯胺点(℃)
(4)计算碳方向指数(ICCAI)
它是用来测定燃料油发火性能的指标,计算出的ICCAI值小于850时可以得到满意的发火性能,若ICCAI值大于857时,燃烧难以发火。
(5)热值
1㎏燃油完全燃烧时放出的热量称为燃油的热值,单位用KJ/Kg表示。
其中不计入燃烧产物中水蒸气的汽化潜热者称低热值,用符号Hu表示。
重油的基准低热值Hu=42000KJ/Kg;
(6)黏度
黏度是液体内分子摩擦的量度,即燃油流动时分子间阻力的大小,是评定燃油流动性的指标,是燃油最重要的特性之一。
燃油的黏度值有绝度黏度和条件黏度两种表示法。
绝对黏度表示内摩擦系数的绝对值,相对黏度是在一定条件下测得的相对值,并因测定仪器而异。
属于绝对黏度的有动力黏度和运动黏度;
属于相对黏度的有恩式黏度、赛式黏度和雷氏黏度。
燃油的黏度对于燃油的输送、过滤、雾化、燃烧有很大影响。
黏度过高不仅输送困难,而且不利于燃油的雾化和燃烧。
黏度过低则会造成喷油泵柱塞偶件、喷油器针阀偶件润滑不良而加快磨损。
因此,必须将燃油在喷射系统中的黏度限制在一定的范围内。
压力和温度对燃油的黏度有很大的影响。
燃油的黏度随压力的增大而增加,随温度的升高而降低,燃油的黏度随温度的变化的特性称为黏温性能。
(7)密度
燃油在温度t(℃)时单位体积的质量称密度,常用的单位是㎏/m3或g/cm3,在20℃时的密度称为标准密度,燃油的密度随温度而变。
燃油的密度与它的化学成分和馏分组成有关。
烷烃的密度最小,环烷烃的密度稍大,芳香烃较大,含硫、氧、氮的胶质和沥青质密度最大。
密度对燃油的使用用很大的意义。
其一,在装载燃油时应根据燃油的密度和油舱的舱容计算转载量(应按装有温度对密度进行修正);
其二,应根据燃油密度的变化正确选择分油机的比重环;
其三,当换用不同密度的燃油时,油量调节机构不变而喷油泵的循环供油量不同,柴油机的转速将相应变化。
(8)硫分
燃油中所含硫的重量百分数叫硫分,燃油中含硫对燃油设备和空气的危害较大,燃油中的硫分主要与原油产地有关,同时也受加工炼制工艺方法的影响。
虽然可以通过燃油脱硫显著降低燃油中的硫分,但燃油的价格将大幅度上涨。
(9)灰分
灰分是在规定的条件下燃油完全燃烧剩余物的重量百分比。
燃烧后残存的灰分中含有的各类金属氧化物,可造成燃烧室部件的高温腐蚀和磨料磨损,加剧气缸的磨损。
(10)钒、钠含量
燃油中所含的钒、钠等金属的质量浓度用10-6(ppm)表示,钒以金属有机化合物形式存在于原油中,这些金属有机化合物是油溶性的,净化系统无法除去。
在炼制过程中也不蒸发,因而大部分浓集到残渣油中,燃烧后生成金属氧化物。
钠是原油中的有害金属元素。
燃油中的钒和钠是非常有害的成分。
(11)机械杂质和水分
燃油中所含不溶于汽油或苯的固体颗粒或沉淀物的重量百分数称为机械杂质。
重质燃油允许含有含有少量的机械杂质。
机械杂质会加剧喷油设备偶件的磨损和喷油
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- 关 键 词:
- 重油 科学管理