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锅炉燃料油的相关基础知识详解

2019-04-25 16:41:29

锅炉燃料油基本知识

(1)什么是燃料油?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   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.

1、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   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),   惯用赛氏粘度(Saybolt Viscosity),欧洲大陆则往往使用恩氏粘度(Engler Viscosity),但各国正逐步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

是油品的指标。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。(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。2、燃料油的分类

燃料油作为炼油工艺过程中的一种产品,产品质量控制有着较强的特殊性,终燃料油产品形成受到原油品种、加工工艺、加工等许多因素的制约。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   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   ,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   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预热以降低黏度,为了确保使用预热温度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用炉的燃料油。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。

3、燃料油的主要标准

为了接轨,中国石油化工总公司于1996年参照上使用广泛的燃料油标准;   标准试验协会(ASTM)标准ASTMD396-92燃料油标准,制定了我车的行业标准SH-TO356-1996。

1号和2号是馏分燃料油,适用于家或工业小型燃烧器上使用。4号轻和4号燃料油是重质馏分燃料油或是馏分燃料油与残渣燃料油混合而成的燃料油。

5号轻、5号重、6号和7号是粘度和馏程范围递增的残渣燃料油,为了装卸和正常雾化,在温度低时一般都需要预热。我国使用多的是5号轻、5号重、6号和7号燃料油。新标准中5号-7号燃料油粘度和分牌号是按100°C运动粘度来划分的,的燃料基本是按50°C运动粘度分类,它们是50°C运动粘度≥180mm2/s和50°C运动粘度≥380mm2/s两大类(2)国内多数用户常用燃料油质量标准

(3)普氏燃料油标准

(4)重油质量指标(SY1091-77(88))

注:1供冶金或机械工业加工热处理的各号重油其硫含量须不大于1.0%;2由水路运输或用直接蒸汽预热卸油时,水分允许不大于5%,但此时水分的超标部分应从产品总重量中扣除;

3由含硫0.5%以上原油制得的重油,硫含量允许不高于3%;4凝点可根据使用条件允许由生产单位和用户协商另订。

目前,工业锅炉使用的液体燃料主要是重油、渣油和柴油。1、重油从广义上说,密度较大的燃料称为重油。重油的特点是:(1)密度和粘度较大。密度大,脱水较困难;而粘度大则流动性较差。为了保证重油的顺利输送和良好雾化,应将重油加热到较高的温度。(2)燃点和闪点较高而不易挥发。因此,相对轻柴油和重油来说,火灾的危险性较小。一般情况下,重油的特性与原油产地、配制原料的调和比有关。同时,不同油库送来的同一牌号的重油或同一炼油厂不同时间送来的同一种重油,其特性往往会有较大的差别,请用户予以注意。

根据石油工业部SY1091—77标准规定,锅炉燃用的重油按80℃时的运动粘度分为20、60、100、200号等四个牌号,其主要质量指标见表2—5。表2—5锅炉用重油的质量指标重油牌号项目质量指标20号60号100号200恩氏粘度OE 80℃不大于100℃不大于5.0 11.0 15.5 5.5~9.5闪点(开式)/℃不低于80 100 120 130凝固点/℃不大于15 20 25 36灰分/10-2不大于0.3 0.3 0.3 0.3水分/10-2不大于1.0 1.5 2.0 2.0含硫量/10-2不大于1.0 1.5 2.0 3.0机械杂质/10-2不大于1.5 2.0 2.5 2.5目前,锅炉上使用的重油基本上都是从产地直接运输而来的。锅炉上常用的几种重油和原油的工业分析数据见表2—6。表2—6锅炉上常用的重油和原油的工业分析数据项目油种粘度OEt凝固点/℃闪点/℃含硫量/10-2灰分/10-2水分/10-2大庆原油OE30=3.4~4.0 24~32 28~39(开式)8~81(闭式)0.11~0.17 0.01~0.02 0~6大庆重油OE100=6~12 33~48>200(开式)0.3~0.7 0.01~0.02 0~5松辽原油OE80=1.67 23~29 34(开式)0.024 0.03 1.4玉门原油OE50=2.45 8 0.11~0.18 6.5克拉玛依原油OE50=2.78-50 36(开式)0.04 0.005胜利原油OE80=4.8~7.3 15~25 30~50(开式)0.7~1.1 0.03~0.09 0.7~1.75胜利渣油OE100=8~10 25~35 140~200(开式)1.0~1.6 0.02~0.07 0.5~2.0大庆渣油OE100=17.45~18.75 31~33 218~349(开式)0.214~0.303 0.0092~0.0206 0 2、渣油渣油是石油提炼过程中形成的塔底残油,是国产标准重油规格以外的重油。目前,有些单位就使用这种渣油作锅炉燃料。胜利渣油和大庆渣油的工业分析数据见表2—6。渣油有减压渣油、裂化渣油和混合渣油等。原油不同,渣油质量指标也不同。即使是同一种原油,由于生产工艺不同,渣油的质量指标也不同。所以,各炼油厂生产的渣油的工业分析数据是不一样的,并且部分数据波动范围很大。因此,当使用渣油作锅炉燃料时,应先取得渣油的粘度、凝固点、闪点、水分、含硫量等主要工业分析数据,以便采取相应的技术措施,以确保渣油的运输、贮存、雾化及燃烧的正常进行。几个炼油厂生产的渣油的工业分析数据见表2—7。