Многие сталкивались с названием мазута, но в жизни лишь небольшой процент знает, что это такое. В основном это люди, работающие на старых электростанциях либо в сельском хозяйстве. Среднестатистический житель, выросший и живущий в большом развивающемся городе, не сталкивался с мазутом и слышал о нем немного.
Как производится и где используется мазут?
Мазут - это тяжелое вещество, входящее в состав нефти и оседающее на дно при переработке. Нефть легче мазута, но мазут сохраняет частично ее свойства. Это как осадок, который ухудшает качество нефти, для дальнейших переработок, но и сохраняет горючесть. Стоит в разы дешевле, нежели бензин, дизельное топливо либо керосин. В связи с этим ранее пользовался большим спросом.
Мазут используется на старых электростанциях, тепловозах, теплоходах, котельных, а также прочих двигателях и установках, которые были сделаны, в основном, в прошлом и веке. Но и мазут имеет ряд больших недостатков, в связи с чем сейчас очень редко используется. Главные недостатки мазута это:
- Большой нагар при сгорании.
- Маленький КПД работы.
- Очень едкий.
Пятна от мазута крайне сложно выводить из вещей. На производствах, чтоб отстирать рабочую одежду от мазута использовались агрессивные вещества, которые разъедали пуговицы. - Мазут сложно найти и купить.
Его закупали в основном крупные предприятия, а уже после чего «умные» рабочие и бригадиры списанный мазут, который не числился, воровали и перепродавали либо присваивали.
Есть ли перспектива широкого использования у мазута?
Существует много разновидностей мазута. В зависимости от предназначения его также дополнительно очищают и перегоняют, отдельно - для котельных, отдельно - для электростанций, отдельно - для тепловозов. Как октановое число в бензине, для определенных машин нужно пониженное, для некоторых - повышенное, так и в мазуте есть разные марки.
Пока есть нефть мазут всегда будет, потому что спрос на бензин и другие продукты из нефти всегда есть. Но, в связи с большой копотью, происходящей от мазута, а также сложностью в очистке пятен и маленьким КПД, он используется лишь на старых электростанциях и крупных устаревших моторах, котельных.
С каждым годом все меньше остается таких предприятий. Электростанции заменяют гидроэлектростанции и экологически безвредные ветровые электростанции. Котельные переходят на газ, либо более продуктивный уголь, у которого нет такой копоти, и больший КПД.
Тепловозы и пароходы, работающие на мазуте, сейчас встречаются крайне редко. Они используют много ресурсов, значительно загрязняют окружающую среду и они менее эффективны по сравнению с дизельными, бензиновыми и угольными двигателями.
Если экологи трубят о большом вреде для окружающей среды от выхлопных газов простых машин, то на тепловозы они вовсе смотрят сквозь пальцы. Одним словом, мазут пользовался большим спросом при маленькой цене на нефть и незначительном количестве первых машин. На фоне последних теплоход ничем не отличался по выбросам углекислого газа, копоти и КПД.
Но современные экономичные машины, и большая цена на нефть оставили в прошлом мазут. Даже дизельный двигатель, славящийся своими выбросами, в современных машинах ничем не уступает бензиновому, благодаря современным фильтрам. Электростанции, и двигатели, работающие на мазуте, остались лишь в бедных странах.
Там, где проще закупить мазут, чем переоборудовать и закупать более экологичное и современное оборудование. В скором будущем цены на экономичную технику упадут, а стоимость нефти возрастет, что окончательно поставит крест на всей мазутной промышленности.
Мазут - пока незаменимый для экономики нефтепродукт
Мазут
- это густая жидкость тёмно-коричневого цвета, смесь тяжелых остатков после отгонки бензинов, керосинов и газойля (выкипающих при температуре менее 350-360°С) из нефти или продуктов её вторичной переработки.
Также мазут можно получать из каменного угля и горючих сланцев, но такие виды мазута выгодно использовать только в месте производства, поэтому они не производятся в больших объемах.
Свойства мазута
Мазут – это, по сути, смесь углеводородов (имеющих молекулярную массу 400-1000), нефтяных смол (молек. массой 500-3000), карбенов, карбоидов, асфальтенов и органических соединений, содержащих металлы (такие, как V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca). Физико-химические свойства конкретной пробы мазута зависят от качества конкретной партии поступившего на завод сырья (нефть высокосернистая или высокопарафиновая), режима переработки, условий компаундирования и хранения.
Химический состав мазутов: углерод, водород, кислород, азот, сера и зола. В составе вязких мазутов – до 88,5% углерода, до 11,5% водорода, а также повышенный процент серы и азота. В составе маловязких мазутов доля углерода меньше, что снижает такие параметры, как вязкость и плотность.
Мазут легко отличить по виду
Мазуты имеют следующие свойства:
- вязкость 8-80 мм?/с (при 100 град C)
- плотность 0,89-1 г/см? (при 20 град C),
- температура застывания 10-40 град С,
- содержание серы 0,5-3,5 %,
- содержание золы до 0,3 %,
- наименьшая теплота сгорания 39,4-40,7 МДж/моль.
Плотность мазута
Таблица 1. Плотность мазутов при 20 градусах С
|
Марки мазута |
||||||||
|
Флотский |
Малосернистый |
Сернистый |
Высокосернистый |
|||||
| Ф 5 | Ф 12 | М 40 | М 100 | М 40 | М 100 | М 40 | М 100 | |
| Плотность при 20 о C, г/см 3 , не более | — | — | 0,91 | 1,015 | 0,931 | 1,015 | 0,944 | 1,015 |
Таблица 2. Максимальная плотность мазутов, кг/м 3
Применение мазутов
Основные потребители мазута – морской и речной флот, сфера ЖКХ, промышленность.
Сфера применения мазутов:
- как топливо для паровых котлов, всевозможных котельных установок и промышленных печей ( , например, );
- как сырье для производства , тяжелого моторного топлива для крейцкопфных дизелей и бункерного топлива;
- как сырье для производства моторных масел, кокса, битумов, смазочных масел.
Выход мазута по массе – около 50% от исходной нефти. Поскольку нефть нуждается во все большей глубине переработки, остаток ее в виде мазута также перерабатывают как можно полнее путем отгонки под вакуумом дистиллятов, выкипающих в пределах 350-500 град С. Из таких вакуумных дистиллятов получают моторные топлива, а их остатки используют для получения остаточных смазочных масел и гудрона, который далее перерабатывается на битум.
Мазут на рынке и экспорт из России
В 2009 — 2012 годы потребление мазута на российском рынке – примерно 11 миллион тонн в год. Мировые цены на мазут превышали внутренние более чем в 1,5 раза, поэтому экспорт мазута вырос на 13,9%. Так, средняя цена мазута в России в 2012 году была $355,8 за тонну, что ниже средней мировой цены на 77,4%. В 2009 г. доля мазута в структуре экспорта нефтепродуктов из России составляла 53% (63,85 млн т), в 2010 г. – 55% (72 млн т), а в 2011 г. Россия отгрузила на экспорт 53 миллиона тонн мазута.
1. Область применения мазута
Мазут (возможно, от арабского мазхулат – отбросы), жидкий продукт темно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций, выкипающих до 350-360°С. Мазут это смесь углеводородов (с молекулярной массой от 400 до 1000 г/моль), нефтяных с мол (с молекулярной массой 500-3000 и более г/моль), асфальтенов, карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Са).
Мазуты применяются в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей. Выход мазута составляет около 50 % по массе в расчете на исходную нефть. B связи с необходимостью углубления ее дальнейшей переработки мазут во все большем масштабе подвергают дальнейшей переработке, отгоняя под вакуумом дистилляты, выкипающие в пределах 350-420, 350-460, 350-500 и 420-500°С. Вакуумные дистилляты применяют как сырье для получения моторных топлив и дистиллятных смазочных масел. Остаток вакуумной перегонки мазута используют для переработки на установках термического крекинга и коксования, в производстве остаточных смазочных масел и гудрона, затем перерабатываемого на битум.
Основные потребители мазута - промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство. B 2005 году из России было экспортировано 45,8 млн. тонн мазута на 10,2 млрд. долл. Мазут занимает четвёртое место после нефти, газа и дизельного топлива в структуре экспорта России (в денежном выражении).
Из мазута путём дополнительной перегонки получают смазочные масла для смазки различных механизмов. Перегонку ведут под уменьшенным давлением, чтобы снизить температуру кипения углеводородов и избежать разложения их при нагревании. После перегонки мазута остаётся нелетучая тёмная масса - гудрон, идущая на асфальтирование улиц.
Топливо мазутное суперлегкое используется в качестве технологического топлива на промышленных предприятиях, на предприятиях теплоснабжения, а также на судах морского и речного флота.
2. Физико-химические свойства мазута
Топливо мазутное суперлегкое содержит 25-50% стабилизированного газового конденсата с содержанием в нем фракции C1-C4 в количестве не более 0,3-1,0% и остальное мазут топочный марки М100 и/или М40.
Физико-химические свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени отгона дистиллятных фракций и характеризуются следующими данными: вязкость 8-80 мм 2 /с (при 100 °С), плотность 0,89-1 г/см 3 (при 20 °С), температура застывания 10-40°С, содержание серы 0,5-3,5 %, золы до 0,3 %, низшая теплота сгорания 39,4-40,7 МДж/моль. Типичное распределение смолисто-асфальтеновых веществ в мазуте представлено в табл. 2.
Таблица 2.
Основными характеристиками мазута является: плотность, вязкость, и температура застывания, которые более детально описаны в табл. 3.
Таблица 3.
| Показатель | Норма по маркам |
|||
| Флотские | Топочные |
|||
| Вязкость: при 50 0 С, не более условная, 0 ВУ кинематическая, сСт при 80 0 С, не более условная, 0 ВУ кинематическая, сСт | ||||
| Температура, 0 С: застывания, не выше | -7/-5 | -8 | 10 | 25 |
| Плотность при 20 0 С, кг/м 3 , не менее | 910/955 | 930/960 | 965/1015 | 1015 |
Опытных партий топлива успешно завершены и дали положительные результаты . 2. Экономический анализ и оценка конкурентной среды ОАО "ТАИФ-НК" 2.1 Технико-экономическая характеристика предприятия Историческая необходимость создания в Татарстане нефтеперерабатывающей отрасли диктовалась экономической целесообразностью. Республика, обладающая большими запасами углеводородного сырья и...
Через отпарные колонны или без них. При использовании отпарных колонн по высоте основной вакуумной колонны организуют несколько циркуляционных орошений. Принципиальная схема блока вакуумной перегонки мазута установки ЭЛОУ-АВТ-6 приведена на рисунке 2. Мазут, отбираемый с низа атмосферной колонны блока AT (см. рис.1), прокачивается параллельными потоками через печь 2 в вакуумную колонну 1. Смесь...
ВОПРОСЫ РЕФОРМИРОВАНИЯ И РЕСТРУКТУРИЗАЦИИ ПРЕДПРИЯТИЙ. Несколько лет назад в качестве одной из мер решения проблемы спада производства возник вариант реформирования и реструктуризации предприятий с привлечением консультантов. Появились и отдельные примеры существенного улучшения финансово-экономического состояния предприятия за счет активизации и использования его внутренних возможностей. К...
Выпуска и реализации продукции, однако необходимо при этом сохранить достигнутый уровень затрат на производство. 3. Основные направления снижения издержек на предприятии на примере ОАО «ТАИФ-НК НПЗ» 3.1 Пути уменьшения постоянных издержек на предприятии Деятельность любой фирмы предполагает осуществление затрат. Для получения максимально возможной прибыли необходимо снижать затраты на...
Журнал "Новости теплоснабжения", № 6 (10) июнь 2001, С. 15 – 18, www.ntsn.ru
Я.М. Щелоков
Мазут обладает рядом несомненных качеств как топливо:
1. Высокая теплотворность -9500 ккал/кг.
3. Возможность получения светящегося пламени, обеспечивающего высокий радиационный теплообмен в топочном пространстве.
4. Возможность организации при определенных условиях, его сжигание в малых по габаритам топках.
Но мазут, как топливо, имеет ряд серьезных недостатков:
1. Нестабильный состав каждой партии мазута - от близкого к нефти до преимущественно в виде высоковязких крекинг-остатков. В последнем случае быстро закоксовываются форсунки, затягивается процесс горения.
2. Повышенные требования к технике безопасности. Например, температура вспышки не выше 100-120°С.
3. Высокое содержание серы, около 3,5%>
4. Высокая температура застывания +(25-30 °С).
5. Высокая цена, особенно в последнее время.
Но, на наш взгляд, наиболее существенные недостатки мазута следующие: неудобство в эксплуатации, вызванное многоступенчатостью в подготовке мазута к использованию: разогрев, слив, организация хранения без расслоения на мазут и воду, разогрев и перемешивание в баках, транспортировка по трубопроводам, дополнительный подогрев перед форсунками, распыл, сжигание, предотвращение коррозионных процессов в котлах и экологических последствий по составу выбросов в атмосферу и по сливу замазученных вод, обеспечение требований техники безопасности. И по каждому этапу подготовки и использования должно быть обеспечено высокое качество исполнения. Это требование не допускает исключений.
Высокозатратный механизм использования мазута:
Только норматив тепловых потерь на собственные нужды более 10% (у природного газа - 3%);
Затраты электроэнергии на перекачку;
Дополнительный персонал на слив мазута, организацию его хранения и т.д.;
Повышенные температуры для дымовых газов за котлом, для снижения их коррозионной активности и др.
То есть мазут требует к себе ответственного, квалифицированного и трезвого отношения на всех этапах его использования.
Подготовка мазута к сжиганию
Подготовка мазута к использованию начинается с одной из самых важных операций - разогрев его в цистернах и слив для хранения. Разогрев в этом случае производится подачей свежего пара в слой мазута с помощью штанг или гибких металлических рукавов. При этом происходят большие утечки пара и обводнение мазута. Причем основная часть влаги попадает в мазут в период зачистки цистерн. За это время мазут обводняется на 2-4,5%. Основные показатели работы устройств при разогреве мазута марки М-100 свежим паром с параметрами 12 ати и 280 °С (объем цистерны 50 м 3 , температура воздуха-10 °С):
Обеспечение оптимальной температуры для слива не ниже 60 °С при общем расходе пара на цистерну около 2,7 тонны при продолжительности слива - 5,5 часов.
В случае применения пара с более низкими параметрами его расход увеличивается на 15-20%.
В этом случае большую часть топлива до начала зачистки цистерны рекомендуется сливать в основные мазутные резервуары. А обводненный мазут при зачистке цистерны сливать в специальный промежуточный бак. В этом случае количество конденсата, подаваемого с топливом в основные мазутные резервуары, можно сократить в 2-5 раз, т.е. уменьшить обводненность до 0,5-1,0%. Такое разделение топлива по влажности позволит дифференцирование подойти к вопросу организации его сжигания. Вода в мазуте влияет на эффективность его использования. В случае подачи в форсунки плохо перемешанного обводненного мазута наблюдаются пульсации горения, которые приводят и к срыву пламени. Наблюдается также перерасход топлива за счет недожога.
Вместе с тем при сжигании мазута с хорошо диспергированной в нем водой, при ее содержании 5-10% и даже более, усиливается эффективность распыливания, повышается устойчивость горения, снижается содержание вредных выбросов (оксиды азота, углерода и др). Поэтому при подготовке мазута к сжиганию следует обеспечить:
Невысокое (до 3%) содержание воды в мазуте;
Глубокое перемешивание воды с мазутом;
Необходимые температуры подогрева мазута.
О снижении содержания воды было сказано выше. При невысокой степени обводнения необходимое перемешивание мазута можно обеспечить при реализации циркуляционного его подогрева. В этом случае топливо из резервуара подается насосом в специальный внешний подогреватель и затем подогретым возвращается в резервуар. При наличии подогревателей внутри бака, как правило, достаточна организация рециркуляция мазута в баке перед подачей его к форсункам.
Желателен дополнительный подогрев мазута перед форсунками, особенно при механическом распыливании. Но при этом следует следить за тем, чтобы трубы теплообменника обеспечивали необходимую паровую плотность, для избежания дополнительного обводнения мазута.
Параметры температурного режима при подогреве мазута приведены в табл.1.
На всех этапах подготовки мазута должна быть обеспечена возможность замера и контроля его температуры.
Мазутопроводы
Для исключения забивания мазугопроводов и особенно форсунок следует предусматривать установку фильтров грубой и тонкой очистки. Должен быть обеспечен 100% запас по их пропускной способности.
Размеры подводящих мазутопроводов зависят от расхода топлива (см. табл. 2).
При расчете подводящих паре- и воздухопроводов рекомендуется принимать следующие скорости движения среды (м/с): для насыщенного пара 20-30, перегретого пара 30-60, вентиляторного и компрессорного воздуха - соответственно 10-15 и 15-20.
Трубопроводы мазута прокладываются со спутниками-паропроводами в одной изоляции. Обязательно предусматривать возможность продувки мазутопроводов паром.
Сжигание мазута
Температурные параметры мазута перед его сжиганием указаны в табл.1. В котлах для распыла мазута используются паровые (паромеханические) или механические форсунки. Какие требования по их выбору?
В настоящее время на котлах чаще всего предусматривается установка механических форсунок. Минимально допустимое давление мазута перед ними - 18 атм. В табл.3 приводятся необходимые размеры сопла форсунки в зависимости от расхода мазута (давление мазута 18 атм).
Диаметр выходного сечения мазутного сопла следует принимать во избежание засорения и закоксовывания не менее 3 мм, даже если по расчету получено меньшее значение. То есть все форсунки с расходом менее 500-550 кг/ч должны иметь сопло не менее 3 мм диаметром, и следовательно должны быть по своей конструкции паромехаиическими или паровыми с расходом пара до 10% от расхода мазута. Скорость мазута из сопла должна быть около 60-80 м/с. В случае применения на водогрейных котлах паромеханических форсунок следует максимально ограничивать расход пара для избежания сернистой коррозии экранных труб.
Из табл. 3 видно также, что при изменении диаметра сопла на 0,5 мм расход мазута увеличивается с 500 до 680 кг/ч, то есть почти на 40%. Поэтому необходима обязательная тарировка форсунок на стенде при подаче воды, что позволяет:
Подобрать форсунки, одинаковые по расходу;
Обеспечить визуальное качество распыления;
Определить угол раскрытия факела;
Обеспечить соответствие расхода топлива через форсунку требуемому по параметрам горелки (котла).
Скорость воздуха в горелке должна быть около 40 м/с. В этом случае удается избежать химического недожога. Целесообразно при этом обеспечивать высокую степень турбулентности воздушного потока из горелки (применение лопаточных аппаратов). В этом случае обеспечивается отсутствие механического недожога. Целесообразен также и подогрев воздуха до температуры 15б-200°С.
Для горелок с расходом мазута 450 - 550 кг/ч длина факела в топке не должна превышать 2,5 м. Если длина факела больше, следует искать причину (распыл плохой, форсунка нетарированная и т.д.). Допускается увеличение визуальной длины факела примерно на 1 м на каждые 200 кг/ч роста расхода топлива через горелку. Мазутный факел не должен ударять в обмуровку и тем более в поверхности нагрева. Это недопустимо.
На мазутных котлах обязательно необходимо обеспечить безнакипный режим работы котлов за счет умягчения воды или обработки ее антинакипином СК-110. Одно только это позволяет снизить расход топлива на 20-25%, сократить объем ремонтных работ.
Если на мазутном котле имеются конвективные поверхности нагрева, воздухоподогреватель, то температура уходящих газов не должна быть ниже155- 160 °С с целью избежания сернокислотной коррозии. Недопустимы локальные "переохлаждения" труб, металлической обмуровки и тд. за счет приео-сов холодного воздуха в газоход и т.п. В этих местах неизбежны коррозионные повреждения.
Заключение
В советское время мазут был нормативно (в СНиП, ОСТ, ГОСТ) прописан как основное, резервное, аварийное, технологическое топливо. В результате появилось большое число объектов, где мазут был единственным и незаменимым топливом. Что и пытаются многие сохранить до сих пор. Но ситуация в корне изменилась:
Цена на мазут в 3-5 раз выше средней по топливам;
Мазут не распределяется, а приобретается на т.н. рынке;
Использование его становится многозатратным (большие собственные нужды, высокое содержание серы и т.д.).
Поэтому мазут практически по всем своим параметрам не отвечает требованиям, которые должно обеспечивать одновременно основное и резервное топливо. Отсюда следует:
Эксплуатация теплоисточников, на которых мазут и основное и резервное топливо не может быть надежной с точки зрения исключения чрезвычайных ситуаций;
Мазут теперь сам требует наличия резервного топлива, а в отдельных случаях и полной его замены на местные виды топлив.
В табл. 4 для сравнения приведены примерные показатели работы водогрейной котельной с котлами с номинальной мощностью 6,5-10 Гкал/час в зависимости от вида сжигания топлива. Экономические показатели местных видов топлив выше, чем по угольному топливу, да и мазуту, а по экономическим показателям у местных топлив потенциальная вредность (опасность) продуктов сгорания находится практически на уровне опасности продуктов сгорания природного газа.
От 400 до 1000), нефтяных смол (с молекулярной массой 500-3000 и более), асфальтенов , карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы ( , , , , , ). Физико-химические свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени отгона дистиллятных фракций и характеризуются следующими данными: вязкость 8-80 мм²/с (при 100 °C), плотность 0,89-1 г/см³ (при 20 °C), температура застывания 10-40°С, содержание серы 0,5-3,5 %, золы до 0,3 %, низшая теплота сгорания 39,4-40,7 МДж/моль. Типичное распределение смолисто-асфальтеновых веществ в мазуте представлено в таблице 1.
Применение
Мазуты применяются в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей (см. Котельные топлива), для производства флотского мазута , тяжелого моторного топлива для крейцкопфных дизелей и бункерного топлива. Выход мазута составляет около 50 % по массе в расчете на исходную нефть. В связи с необходимостью углубления её дальнейшей переработки мазут во все большем масштабе подвергают дальнейшей переработке, отгоняя под вакуумом дистилляты , выкипающие в пределах 350-420, 350-460, 350-500 и 420-500°С. Вакуумные дистилляты применяют как сырье для получения моторных топлив, в процессах каталитического крекинга , гидрокрекинга и дистиллятных смазочных масел . Остаток вакуумной перегонки мазута используют для переработки на установках термического крекинга и коксования , в производстве остаточных смазочных масел и гудрона , затем перерабатываемого на битум .
Примерный компонентный состав товарного мазута
может включать в себя:
1. Мазут атмосферной перегонки нефти
2. Гудрон
3. Вакуумные газойли
4. Экстракты масляного производства
5. Керосино-газойлевые фракции (первичные и вторичные)
6. Тяжелые газойли каталитического крекинга и коксования
7. Битумы
8. Остатки висбрекинга
9. Тяжелая смола пиролиза
Основные потребители мазута - промышленность, флот и жилищно-коммунальное хозяйство.
