Характеристики мазута.

Качество мазута оказывает сильное влияние на конструкцию и работу котельной установки.

Качество мазута, кроме его общих характеристик, выражается в следующих специальных показателях: изменение вязкости от температуры, плотность мазута, температура вспышки и воспламенения.

Рис.3.5. Зависимость вязкости мазутов от температуры

Вязкость. Важнейшей технической характеристикой, определяющей текучесть и условия применения мазута, является вязкость, которая существенно зависит от температуры (рис.3.5). В логарифмических координатах эта зависимость выражается прямой линией.

Вязкость мазута оказывает сильное влияние на продолжительность сливно-наливных операций, эффективность транспортировки по трубопроводам, качество распыления мазута перед сжиганием в топках и полноту его сжигания, а также на способность отстаивать содержащуюся в нем воду.

Кроме энергетических М40, М40В, М100, М100В на рис. 3.5 показана характеристика транспортных мазутов, применяемых для судовых установок (флотский мазут Ф5).

Повышение вязкости мазута с понижением температуры определяется содержанием парафинов.

Плотность. Обычно пользуются относительной плотностью мазута (плотностью по отношению к плотности воды при температуре 20°С). Относительная плотность составляет ρ 20 = 0,99…1,06. С повышением температуры относительная плотность уменьшается и может быть определена по формуле

(3.15)

где ρ t - относительная плотность мазута при определяемой температуре; β - коэффициент объемного расширения топлива при нагреве на 1 °С, для мазута β = (5,1…5,3)·10 -4 .

Температура вспышки и воспламенения. Температурой вспышки считается такая температура, при которой пары мазута над поверхностью жидкой фазы кратковременно воспламеняются при поднесении источника огня. Температурой воспламенения считается такая температура паров в смеси с воздухом, при которой после вспышки продолжается устойчивое горение не менее 5 с. Эта температура обычно на 15…20°С выше, чем при вспышке.

Мазут, сжигаемый на электростанциях, имеет температуру вспышки 135…245°С. Во избежание пожара температура подогрева мазута в открытых системах всегда должна быть ниже температуры вспышки, причем недогрев должен составлять не менее 10°С. Закрытая система подогрева - в теплообменниках под давлением - допускает подогрев мазута выше температуры вспышки.

Котельные топлива (мазуты) применяют в стационарных паровых котлах, в промышленных печах. Тяжелые моторные топлива используют в судовых энергетических установках. К котельным топливам относят топочные мазуты марок 40 и 100, вырабатываемые по ГОСТ 10585-99, к тяжелым моторным топливам - флотские мазуты Ф-5 и Ф-12 по ГОСТ 10585-99.В общем балансе перечисленных топлив основное место занимают мазуты нефтяного происхождения.

Требования, предъявляемые к качеству котельных, тяжелых моторных и судовых топлив, устанавливающие условия их применения, определяются такими показателями качества, как вязкость, содержание серы, теплота сгорания, температуры застывания и вспышки, содержание воды, механических примесей и зольность.

Стандарт на котельное топливо - ГОСТ 10585-99 предусматривает выпуск четырех его марок: флотских мазутов Ф-5 и Ф-12, которые по вязкости классифицируются как легкие топлива, топочных мазутов марки 40 - как среднее и марки 100 - тяжелое топливо. Цифры указывают ориентировочную вязкость соответствующих марок мазутов при 50 °С.

Топочные мазуты марок 40 и 100 изготовляют из остатков переработки нефти. В мазут марки 40 для снижения температуры застывания до 10 °С добавляют 8-15 % среднедистиллятных фракций, в мазут марки 100 дизельные фракции не добавляют. Флотские мазуты марок Ф-5 и Ф-12 предназначены для сжигания в судовых энергетических установках. По сравнению с топочными мазутами марок 40 и 100 они обладают лучшими характеристиками: меньшими вязкостью, содержанием механических примесей и воды, зольностью и более низкой температурой застывания.

Флотский мазут марки Ф-5 получают смешением продуктов прямой перегонки нефти: в большинстве случаев 60-70 % мазута прямогонного и 30-40 % дизельного топлива с добавлением депрессорной присадки. Допускается использовать в его составе до 22 % керосино-газойлевых фракций вторичных процессов, в том числе легкого газойля каталитического и термического крекинга. Флотский мазут марки Ф-12 вырабатывают в небольших количествах на установках прямой перегонки нефти. Основными отличиями мазута Ф-12 от Ф-5 являются более жесткие требования по содержанию серы (0,6 % против 2,0 %) и менее жесткие требования по вязкости при 50 °С (12 °ВУ против 5 °ВУ).

Характеристики мазута (ГОСТ 10585-99)

Показатели	Марка топлива
	Ф-5	Ф-12	40	100
1. Вязкость при 50 °С, не более:
условная, °ВУ
2. Вязкость при 80 °С, не более:
условная, °ВУ
соответствующая ей кинематическая, мм2/с
3. Вязкость при 100 °С, не более:
условная, °ВУ
соответствующая ей кинематическая, мм2/с
4. Динамическая вязкость при 0 °С, Па·с, не более
5. Зольность, %, не более, для мазута:
малозольного
зольного
6. Массовая доля механических примесей, %, не более:
7. Массовая доля воды, %, не более:
	Отсутствие
9. Массовая доля серы, %, не более, для мазута видов:
10. Коксуемость, %, не более
	Отсутствие
12. Температура вспышки, °С, не ниже:
в закрытом тигле
в открытом тигле
13. Температура застывания, °С, не выше
14. Теплота сгорания (низшая) в пересчете на сухое топливо (не браковочная), кДж/кг, не менее, для мазута видов:
I, II, III и IV
15. Плотность при 20 °С, кг/м3, не более			Не нормируется. Определение обязательно

* Для мазута из высокопарафинистых нефтей

Примечания.

1. В I и IV кварталах в мазутах марок 40 и100 допускается температура вспышки в открытом тигле не ниже 65 °С, в закрытом тигле - не ниже 50 °С с указанием значения показателя в договорах и контрактах. Такие мазуты не предназначены для судовых энергетических установок.
2. Мазуты марок 40 и 100, изготовленные из высокопарафинистых нефтей, не предназначены для судовых котельных установок.
3. Показатель 15 для мазута марок 40 и 100 определяется для осуществления приемо-сдаточных операций. При поставке мазутов Ф5, Ф12, 40 и 100 на экспорт показатель 15 определяется по и не является браковочным.
4. В мазуте марок 40 и 100, вырабатываемом из газоконденсатного сырья, сероводород должен отсутствовать.
5. Показатель 3 для топочного мазута марки 100 является небраковочным до 01.01.2003, а показатель 2 для топочного мазута марки 100 нормируется до 01.01.2003.

Мазутом называют особый материл, получаемый из продуктов нефтеперароботки или являющийся остатком ее выгонки. В состав этого вида топлива входят в основном смолы, имеющие молекулярную массу 500-3000 г/моль, а также углеводороды с массой от 400 до 100 г/моль. Это могут быть карбен, асфальтен, карбоид, а также разного рода органические соединения.

Виды топочного мазута

В настоящее время в промышленности используются в основном такие типы этого материала:

крекинговый;

прямогонный;

флотский;

топочный.

Последняя разновидность является очень популярной. Как уже можно судить по названию, используется она в основном для отопления помещений.

Виды топочного мазута и область его применения

Сама эта разновидность подразделяется еще на две большие группы:

Собственно топочный мазут.

Дизельное топливо.

Мазуты первой группы по своей природе являются тяжелой формой нефти. Чаще все такой материал применяется в старых котельных разного рода сельхозпредприятий. Иногда его используют и коммерческие предприятия для отопления офисов или отделов. обычно приобретают для обогрева частных или даже многоэтажных домов в разных (в основном отдаленных) регионах России, например, на Северном Урале, в Заполярье и т. д. От сугубо топочного мазута (красного дизеля) он отличается большей степенью очистки и легкостью.

Оправдано использование этого материала в качестве обычно в тех случаях, когда в той местности, где расположено жилое здание или производственный цех, нет магистрали газопровода. Стоит мазут очень недорого, однако его сжигание сильно загрязняет окружающую среду. К тому же такой вид топлива из-за его горючести довольно-таки сложно хранить, и обходится это зачастую недешево.

Основные характеристики

При выборе такого материала, как топочный мазут, для котельной, обычно обращают внимание на такие показатели, как:

вязкость материала;

его уровень плотности;

температура вспышки;

процентное содержание серы;

температура застывания.

Вязкость топочного мазута

По этому показателю различают две основные разновидности материала. Топочный мазут 40 и 40В считается средневязкими, 100 и 100В — тяжелым. Легкие материалы для отопления разного рода помещений не используются. Применяют их в основном только на флоте в качестве дизельного топлива и маркируют как Ф5 и Ф12.

Выражают вязкость мазута чаще всего в градусах (° ВУ). Определяется этот параметр вискозиметром Энглера. При этом учитывается время прохождения мазута через тарированное отверстие при определенной температуре. Для топочного мазута 40 последний параметр составляет 80 градусов, для материала марки М100 — 100 гр. Изменение вязкости мазута при разных температурах объясняется прежде всего наличием в нем ряда.

Плотность

Этот параметр характеризует такое важное свойство материала, как способность отстаивания от воды. Последняя может попадать в топочный мазут при его подогреве с использованием сухого пара или при его транспортировке на старых судах.

Для отбора воды из материала используются специальные установки, повышающие его плотность. Каким же должен быть этот показатель для той или иной марки такого материала, как мазут топочный? ГОСТом предусмотрены стандартные нормативы для каждой из них (при температуре 20 о С). Узнать конкретный показатель для каждой марки можно из представленной ниже таблицы.

Плотность мазута топочного, таким образом, это один из важнейших параметров, на который при покупке этого материала обращать внимание следует обязательно. Иначе можно приобрести не слишком качественный продукт.

Температура вспышки

Это свойство мазута определяется в открытом тигле, помещенном в железную чашку с песком. Замеряют температуру вспышки специальным термометром во время возгорания его паров, смешанных с окружающим воздухом, при поднесении к ним открытого огня. Колебаться этот параметр у разных видов мазутов может в пределах 90-170 о С. Для топочного материала М100, по стандарту, должна составлять 110 о С. Для М40 — 90 о С. То есть последний при хранении может считаться более безопасным. При выполнении такой операции, как разогрев мазута, по нормативам положено придерживаться температуры, которая на 10 градусов ниже t вспышки.

Зольность мазута

Этот параметр также является важной характеристикой топлива. Повышение зольности мазута ведет к снижению его теплоотдачи при сгорании. В результате:

повышается расход топлива, необходимого для сжигания;

увеличивается степень загрязнения окружающей среды.

Температура застывания

Этот показатель напрямую зависит от вязкости. Определяется температура застывания мазута просто. Материл наливают в пробирку и наклоняют последнюю на 45 градусов. Далее смотрят, при какой минимальной температуре его уровень будет оставаться стабильным в течение одной минуты.

Какой должна быть t застывания такого материала, как мазут топочный? ГОСТ предписывает следующее:

Для материала марки М40 этот показатель должен составлять 10 о С.

Для мазута других марок температура может повышаться до 36 о С.

Определяется этот показатель в основном степенью содержания в материале парафина. Чем выше температура застывания мазута, тем сложнее транспортировать его по трубопроводам.

По этому показателю также различают несколько видов мазутов. Сернистость материала зависит в первую очередь от того, какая нефть была использована для его изготовления. Диапазон содержания упомянутого вещества в мазуте составляет 0.5-3.5 %. Больше всего серы входит в состав материала марки М100. Эта примесь считается вредной, поскольку увеличивает металлических частей котлов. К тому же использование мазута с высоким содержанием серы способствует очень сильному загрязнению атмосферы. Снизить процент содержания этого вещества в топливе можно путем его гидрирования или пропускания через сорбенты. Иногда мазут просто разбавляют другим, более чистым.

Стоимость

На настоящий момент мазут считается одним из самых экономичных видов топлива. В этом плане он значительно превосходит даже дешевый природный газ. Марка — это то, что в первую очередь определяет стоимость такого материала, как мазут топочный. Цена на материал М40 обычно не превышает 9-13 тыс. рублей за тонну. Стоимость наиболее популярного топочного мазута М100 составляет обычно 6-10 тыс. рублей за тонну (в зависимости от поставщика). При покупке этого вида топлива, помимо всего прочего, следует обращать внимание и на то, включен ли в его цену НДС.

Итак, характеристики топочного мазута были рассмотрены нами во всех подробностях. Таким образом, при покупке этого недорогого материала в первую очередь следует обращать внимание на такие показатели, как вязкость, плотность и температура вспышки. Также следует узнать, какое количество серы содержится в мазуте, и какова степень его зольности.

Мазутом называется особая густая темно-коричневая субстанция, получаемая путем переработки нефти. В процессе перегонки последней происходит активное выделение разного рода легких летучих веществ (керосиновых, бензиновых, газойлевых). В конечном итоге остается только темная вязкая масса, называемая мазутом. Физико-химические свойства этого продукта напрямую зависят от состава использованной для его изготовления нефти. Маркируется он в соответствии с его техническими характеристиками. Самым популярным его видом на сегодняшний день является мазут марки М100.

Разновидности

Современной промышленностью выпускается в основном два вида мазута: топливный и флотский. Первый обозначается буквой М, второй — Ф, ТМС, СВС и т. д. В качестве топлива для судов обычно применяют мазуты Ф5 и Ф12. Изготавливаются они по ГОСТ 10585-75. В промышленности же и в сфере ЖКХ в основном используется марка М100. Объемы производства этой разновидности значительно превышают объемы выпуска мазута любого другого состава. Причем сфера ее применения на предприятиях разного профиля довольно-таки широка. Определяет необходимые качества такого продукта, как мазут М100, ГОСТ 10585-75. То есть регулируется процесс его производства теми же нормативами, что и Ф5/Ф12.

Сфера применения мазута М100

Используют продукт нефтепереработки этой марки:

В сфере ЖКХ при отоплении многоэтажных жилых домов, а также зданий социального назначения. Коммунальное хозяйство на данный момент является основным потребителем мазута М100. Также котлы малой мощности, работающие на этом виде топлива, иногда используются владельцами загородных частных домов.

В промышленных печах и паровых котлах. Основным преимуществом оборудования, работающего на этом виде топлива, является довольно-таки высокий КПД,

На железнодорожном транспорте.

В качестве топлива для генераторов средней мощности в сельском хозяйстве при изготовлении кормов для животных, консервировании фруктов, сушке зерна.

Также мазут М100 часто используют для приготовления довольно-таки популярной разновидности М40 (путем добавления дизельного топлива). Эта марка отличается от М100 меньшей вязкостью и температурой застывания. Используется этот продукт также в качестве промышленного топлива и при обогреве жилых многоэтажных домов в зимнее время. Мазут М100 застывает уже при температуре 25 градусов. Продукт марки М40 сохраняет вязкость при температуре 10 градусов. Поэтому он гораздо более удобен в транспортировке. Перемещать его при благоприятных условиях можно без подогрева.

Используют мазут М100 и для приготовления флотских разновидностей этого продукта нефтепереработки. Иногда его применяют и в процессе изготовления тяжелого моторного или бункерного топлива.

Что означает маркировка М100

Производится мазут М100 на специальной установке висбрекинга гудрона. Получаемый на ней крекинг - остаток с целью доведения до нормативных требований смешивается с газойлем и некоторыми другими компонентами. Цифра 100 в маркировке показывает ориентировочную вязкость мазута при температуре 50 градусов. 100 в данном случае — довольно-таки высокий показатель. А поэтому мазут М100 относят к тяжелым видам топлива.

Достоинства материала

Мазут марки М100, в сравнении со многими другими разновидностями, отличается следующими преимуществами:

Низкой зольностью. Это означает то, что при его использовании остается довольно-таки мало твердых продуктов сгорания. То есть чистить котлы и другие топливные промышленные установки в процессе производства приходится не слишком часто.

Не слишком высоким содержанием разного рода механических примесей. Такие вещества, как ванадий, алюминий и кремний, часто присутствующие в продуктах нефтепереработки, могут оказывать негативное влияние на их горение. В мазуте М100 их не особенно много.

Довольно-таки высокой температурой застывания.

Мазут М100: характеристики

Разумеется, к мазуту, в том числе и марки М100, как и к любому другому виду топлива, предъявляются определенные требования в плане физико-химических характеристик. Нормативы относительно состава этого продукта, как уже упоминалось, регулируются ГОСТ 10585-75.

Какими конкретно характеристиками должен отличаться мазут М100, можно посмотреть в представленной ниже таблице.

Показатель	Норма
Зольность (%)	Для малозольного — не более 0.05, для зольного — не более 14
Температура вспышки в открытом тигле (С)	Не ниже 110 г
Массовая доля серы (%)	Не более 1.8
Температура застывания (С)	Не ниже 25 г
Плотность при 20 С (кг/см3)	Не нормируется
Массовая доля примесей механических (%)
	По массе не более 0.3-1
Вязкость при 80 С

Как определяется стоимость

При покупке такого продукта, как мазут марки М100, на указанные в таблице характеристики следует обращать внимание прежде всего. Иначе можно выбрать некачественный материал. Приобрести мазут подешевле можно летом. В это время спрос в связи с простоем отопительного оборудования ЖКХ и стоимость значительно снижается. Однако при покупке мазута следует учитывать и тот факт, что чем он «свежее», тем качественнее. При длительном хранении технические характеристики у этого вида топлива значительно ухудшаются. В мазуте увеличивается массовая доля воды, а также возрастает количество разного рода примесей. К тому же лежалый продукт хуже воспламеняется, а расход его на отопление значительно возрастает.

По этим же причинам не следует приобретать сразу большое количество такого вида топлива, как мазут М100. Цена при покупке крупным оптом будет, конечно же, меньше. Однако экономия в последующем наверняка сойдет на нет из-за высоких расходов материала при использовании для отопления.

Нефтеперерабатывающие предприятия, специализирующиеся на производстве мазута, обычно продают его через дилерские сети. Помимо сезонного, на стоимость этого вида топлива может оказывать влияние и такой фактор, как мировые цены на нефть. Это также следует учитывать. В среднем цена на мазут М100 может колебаться в пределах 3000-15 000 рублей за тонну.

Разумеется, приобретать топливо этой марки, как и любой другой, следует у проверенных поставщиков. Специалисты таких компаний обычно дополнительно предоставляют и профессиональные консультации по всем возникающим у клиентов вопросам. Ну и, разумеется, в перечень услуг коммерческих фирм этого профиля входит в том числе и доставка мазута до места назначения. Транспортные затраты, конечно же, также оказывают влияние на конечную стоимость продукта. Поэтому потребителям мазута стоит выбирать поставщика поближе.

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.