Файл: Эксплуатационные свойства и применение горючего, смазочных материалов и специальных жидкостей учебное пособие..pdf

Для предотвращения биохимической коррозии применяются присадки, подавляющие деятельность микроорганизмов. Хороши­ ми бактерицидными свойствами обладают растворимые в топливе борорганические соединения. Высокоэффективной присадкой ока­ зался этилцеллозольв.

ПРОТИВОИЗНОСНЫЕ СВОЙСТВА

Характеристика противоизносных свойств. В процессе эксплуа­ тации реактивных двигателей наблюдается износ топливной аппа­ ратуры. Способность топлива как рабочей жидкости снижать сте­ пень износа трущихся деталей механизмов во время работы при­ нято называть противоизносными свойствами. Наименьший износ наблюдается при работе на топливах Т-1 и Т-6, а наибольший на топливе Т-7.

Противоизносные свойства реактивных топлив определяются химическим составом. При работе на одном и том же топливе с по­ вышением температуры, удельных нагрузок в зоне трения, а также с понижением скоростей взаимного скольжения трущихся пар износы увеличиваются, поскольку ухудшаются условия сохранения смазывающей пленки топлива на трущихся поверхностях.

С уменьшением вязкости топлива износ, как правило, возрас­ тает. Так, если износ плунжеров насоса-регулятора на топливе ТС-1 с >20 = 1,31 сст принять за 100%, то на топливе с v20 =1,05сст износ равен 136%, а с v20 =0,95 сст износ составляет 141%. Одна­ ко противоизносные свойства реактивных топлив не определяются только их вязкостью, поскольку в узлах трения топливной аппара­ туры ВРД обычно отсутствуют условия гидродинамической смазки.

Противоизносные свойства топлива определяются в основном наличием в нем поверхностно-активных веществ, обладающих спо­ собностью адсорбироваться на поверхности металла. Тем самым исключается сухое трение деталей топливного насоса на участках высокого контактного давления, выжимающего жидкость из зазо­ ра. Наиболее высокой поверхностной активностью обладают веще­ ства, молекулы которых имеют большой дипольный момент. Угле­ водороды топлива обладают небольшим дипольным моментом, их противоизносные свойства низкие. Из веществ, которые могут со­ держаться в топливе, большими дипольными моментами отлича­ ются смолы, органические кислоты и другие кислородсодержащие соединения, сернистые и азотистые соединения, т. е. те вещества, которые способствуют интенсивному осадкообразованию при вы­ соких температурах. Глубокая очистка топлива от этих веществ снижает его противоизносные свойства. Так, гидроочищенное топ­ ливо Т-7 по противоизносным свойствам хуже топлива ТС-1, которое вырабатывается из того же сырья. По-видимому, существует такое оптимальное содержание гетероорганических соединений в топли­ ве, которое обеспечивает смазку деталей насосов и не опасно с точ­ ки зрения осадкообразования.

Сложное влияние на смазку и износ деталей оказывает раство­ ренный в топливе кислород. Реагируя при повышении температуры с топливом, он участвует в образовании полезных для граничной смазки гетероорганических соединений, но, с другой стороны, окис­ ляя металл в зоне высоких нагрузок, способствует разрушению по­ верхности деталей. При температуре топлива 90—100° С наблюда­ ется повышенный износ. При более высоких температурах топлива износ снижается, что, по-видимому, объясняется образованием большого количества поверхностно-активных веществ во всем объе­ ме топлива, в том числе и таких, которые химически взаимодейст­ вуют с металлом и создают антифрикционный слой на его поверх­ ности. Искусственное уменьшение содержания растворенного кис­ лорода в топливе путем обработки топлива азотом существенно снижает износ насосов.

Противоизносные свойства топлива ухудшаются в присутствии мккрозагрязнений. Имеет значение не только общее количество частиц, а также их размер и состав. Микрозагрязнения включают 50—70% твердых продуктов — окислов железа, кремния, кальция, магния, алюминия, натрия и меди, имеющих явно выраженные аб­ разивные свойства.

Способы улучшения противоизносных свойств. Стремление к увеличению срока службы реактивных двигателей привело к необ­ ходимости повышения противоизносных свойств реактивных топлив.

Это может быть достигнуто следующими способами:

—подбором сырья для получения топлив оптимального угле­ водородного состава,

— очисткой топлива на оптимальных режимах;

—применением противоизносных присадок.

Соответствующим подбором сырья и улучшением технологии производства топлив можно значительно повысить их смазываю­ щую способность. Под оптимальной очисткой следует понимать из­ бирательное удаление только нежелательных гетероорганических соединений или снижение их концентраций до оптимальных вели­ чин, обеспечивающих выполнение требований по термической ста­ бильности и противоизносным свойствам.

Для повышения противоизносных свойств топлив применяются присадки: сополимеры эфиров метакриловой кислоты, алифатиче­

228

Г л а в а 14. Ж И Д К И Е К О Т Е Л Ь Н Ы Е Т О П Л И В А

ОСОБЕННОСТИ ТОПОЧНОГО ПРОЦЕССА И ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ МАЗУТОВ

Сорта котельных топлив. Для паросиловых установок исполь­ зуется жидкое котельное топливо (мазут), представляющее собой остаточные продукты переработки нефти. Для этой же цели могут использоваться жидкие продукты полукоксования каменных углей и горючих сланцев. По объему производства мазуты занимают пер­ вое место среди других видов топлив, получаемых из нефти.

Широкому распространению мазутов как энергетического сы­ рья способствуют их преимущества в сравнении с твердыми топ­ ливами:

— высокая теплота сгорания и большие скорости горения, по­ зволяющие сжигать топливо при высоком напряжении топочного

Применение жидкого котельного топлива на кораблях ВМФ и морских судах позволяет увеличить дальность и продолжитель­ ность их плавания, повысить маневренность судов за счет более высокого теплового режима котлов, осуществлять более быструю загрузку топливных цистерн и рационально использовать производ­ ственный объем корабля, механизировать топочный процесс, уско­ рять разводку и остановку котлов.

В топках паровых котлов и промышленных печей сгорание про­ исходит в факеле распыленного топлива. В топочную камеру не­ прерывно подается топливо и воздух.

При сжигании мазутов скорость горения лимитируется скоро­ стью процессов испарения деструктивных превращений жидкого топлива, а также смешением образующихся газов и паров с воз­ духом.

Для улучшения качества распыливания и повышения скорости горения топливо подогревается в промежуточных емкостях. Тем­

вают мазут, возможно образование смолистых отложений, а на форсунках, стенках топок котла отлагаются нагар и зола.

Во время работы и остановок может происходить коррозия топ­ ливной аппаратуры и металлических деталей топок котла под дей­ ствием коррозионно-агрессивных веществ, как содержащихся в топливе, так и образующихся в процессе сгорания.

Котельное топливо должно удовлетворять следующим требо­ ваниям:

— иметь достаточную прокачиваемость, обеспечивающую на­

230

дежную подачу к форсункам коглов, а также слив-налив на скла­ дах в процессе заправки кораблей;

—иметь высокую теплоту сгорания;

—иметь небольшую склонность к образованию смолистых от­

ложений, нагаров и золы;

—обладать незначительной коррозионностью;

—не содержать большого количества механических примесей

иводы.

Сучетом этих требований вырабатываются мазуты флотские,

нистых нефтей (60—70% мазута и 30—40% газойлевых фракций).

Ф - 12 представляет собой смесь продуктов переработки малосер­ нистых нефтей. В его состав входит 60—70% мазута прямой пере­ гонки, 10—20% газойлевых фракций или черного солярового мас­ ла и 20—30% крекинг-остатка.

Указанные соотношения компонентов могут изменяться в за­ висимости от конкретных требований потребителя к качеству гото­ вого продукта и свойств исходных компонентов.

Для стационарных котельных установок и промышленных пе­ чей нефтяной промышленностью выпускаются топочные мазуты: М-40, М-100, М-200, топливо МП, масло сланцевое и мазут уголь­ ный. Топочные мазуты представляют собой тяжелые крекинг-остат­ ки или смеси их с мазутами прямой перегонки. Масло сланцевое получается при переработке горючих сланцев. Мазут угольный представляет собой остаток при перегонке смол полукоксования каменных углей.

Топочный мазут М-40 применяется для паротурбинных устано­ вок торгового флота. Остальные используются для стационарных котельных установок и промышленных печей.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МАЗУТОВ

Прокачиваемость. Прокачиваемость характеризуется вязкостью и температурой застывания. В я з к о с т ь является важнейшим по­ казателем качества мазута, определяющим условия его хранения, транспортировки и применения. Поэтому ее численное значение принято для маркировки: цифры 5, 12, 40, 100 и 200 соответствуют градусам условной вязкости при 50° С или нижнему пределу вяз­ кости в сантистоксах при 80° С.

От величины вязкости зависит время слива мазута из железно­ дорожных цистерн, а также степень его распыливания. Высокая вязкость ухудшает распыливание, вызывает неполноту сгорания и дымление. При высокой вязкости приходится усиливать его по­ догрев в расходной емкости, что увеличивает пожарную опасность.

231