книги из ГПНТБ / Авдеева А.А. Контроль топлива на электростанциях

тростанций определение температуры вспышки произво­ дится для установления степени огнеопасности жидкого топлива при хранении и для определения максимально допустимой температуры его подогрева в емкостях, не изолированных от окружающего воздуха. Эта темпера­ тура должна быть не менее чем на 10 °С ниже темпера­ туры вспышки.

Жидкие топлива представляют собой смеси углеводородных и других соединений и в связи с этим не имеют определенной темпе­ ратуры кипения. Поэтому однозначной зависимости между темпера­ турой вспышки и температурой кипения или давлением паров для них не существует; имеется лишь общая тенденция к повышению температуры вспышки и температуры воспламенения с ростом темпе­ ратуры кипения.

Температура вспышки нефтепродуктов не подчиняется закону аддитивности. Наблюдаемая температура вспышки смеси всегда ниже, чем среднеарифметическая из температур вспышки компонен­ тов. Расхождение получается тем большим, чем значительнее разли­ чаются между собой температуры вспышки смешиваемых продуктов. Объясняется это первоначальным преимущественным испарением легкокипящих компонентов смесей, вследствие чего температура вспыш­ ки определяется упругостью пара в основном этих компонентов. Компонент же с низкой упругостью пара является лишь передатчи­ ком тепла. Отсюда следует, что относительно небольшая примесь легкого компонента с низкой температурой вспышки к тяжелому нефтепродукту с высокой температурой вспышки оказывает более сильное влияние, чем такая же примесь тяжелого нефтепродукта к легкому.

Для определения температуры вспышки нефтепродук­ тов предложено значительное количество приборов, раз­ личающихся по конструкции и по условиям, при которых проводится определение. Так как численное значение температуры вспышки одного и того же нефтепродукта в значительной мере зависит от устройства прибора и принятой методики работы на нем, то, говоря о темпера­ туре вспышки, следует обязательно указывать методику, по которой она была определена.

Приборы для определения температуры вспышки можно разделить на два основных типа: закрытые и от­ крытые. Величина температуры вспышки одного и того же нефтепродукта в приборах открытого типа всегда вы­ ше, чем в приборах закрытого типа. Разница в величине температуры вспышки составляет 3—8 °С в случае лег­ ких нефтепродуктов и может доходить до 50 °С в случае тяжелых нефтепродуктов, в частности топочного ма­ зута.

»

термометра 6 и мешалка на гибкой пружинной ручке 7. При вращении заслонки открываются трапециевидные отверстия крышки и зубец, укрепленный на заслонке, упираясь в нижнюю часть зажигалки, наклоняет ее к от­ верстию в крышке.

Возвращение заслонки и зажигалки в первоначаль­ ное положение происходит под действием пружины ме­ ханизма перемещения.

Для исследования 'берется нефтепродукт, освобожден­ ный от влаги. Обезвоживание проводят обработкой не­ фтепродукта свежепрокаленной и охлажденной поварен­ ной солью или хлористым кальцием при подогреве. Тем­ пература при этом должна быть не менее чем на 20 °С ниже предполагаемой температуры вспышки. При прове­ дении опыта важное значение имеет соблюдение условий нагрева нефтепродукта.

Определение температуры вспышки жидкого топлива в приборе ПВНЭ проводят следующим образом. Чистый, предварительно промытый бензином и высушенный ре­ зервуар заполняют до кольцевой риски исследуемым то­ пливом при температуре около 20 °С, закрывают чистой и сухой крышкой, вставляют термометр и осторожно по­ мещают в гнездо корпуса. Зажигают фитиль, предва­ рительно в случае необходимости, слегка смочив его мас­ лом или керосином, регулируют его пламя таким обра­ зом, чтобы оно имело близкую к шаровидной форму диаметром 3—4 мм, после чего фитиль гасят.

Включают электронагрев прибора и регулируют его так, чтобы температура топлива сначала повышалась со скоростью 5—8°С/мин, а затем по достижении темпера­ туры примерно на 30 °С ниже ожидаемой температуры вспышки — со скоростью 2 °С/мин. В процессе всего на­ грева топливо в резервуаре непрерывно перемешивают, вращая мешалку с частотой 1 об/сек.

При температуре на 10 °С ниже ожидаемой темпера­ туры вспышки зажигают фитиль и приступают к испыта­ нию. Для этого через каждые 2 °С повышения темпера­ туры поворачивают головку пружинной ручки, с помо­ щью которой открывается отверстие в крышке и фитиль погружается в паровое пространство резервуара. Отвер­ стие в крышке открывают на 1 сек. Во время испытания, т. е. поворота ручки, перемешивание прекращают. Если вспышка не произошла, топливо вновь перемешивают, повторяя испытание через каждые 2 °С.

После получения первой вспышки испытание продол­ жают, производя в тех же условиях повторное зажигание через 2 °С. Если при этом вспышка не произойдет, испы­ тание заканчивают. Повторное (параллельное) опреде­ ление температуры вспышки проводят аналогичным об­

после первой вспышки повторная вспышка не произой­ дет, а разница между первыми вспышками в параллель­ ных опытах не превысит 2 °С определение считают закон­ ченным и за температуру вспышки принимают среднее арифметическое двух определений.

На результаты определений в случае тяжелого топ­ лива может влиять расширение топлива при нагревании, вследствие которого уменьшается расстояние от поверх­ ности топлива до пламени. Для учета эффекта расшире­ ния уменьшают количество топлива, заливаемого в ре­ зервуар. Так как объем резервуара до кольцевой риски составляет 72 мл, заливаемый объем топлива при темпе­ ратуре должен составлять:

V=;72 {l - ^xOfe^i)], мл,

где а — средний коэффициент объемного расширения не­ фтепродукта в интервале температур от ty (начальная температура) до /2 (температура вспышки). Для тяже­ лого жидкого топлива и масел величину а можно при­ нять равной 0,0008.

Эффект расширения продуктов при нагреве обычно учитывают только в случаях высокой температуры вспышки (свыше 100°С).

Для приведения температуры вспышки к нормально­ му атмосферному давлению (760 мм рт. ст.), если она была определена 'при давлении, отличающемся от нор­

ление, при котором была определена температура вспыш­ ки, мм рт. ст.

Поправку прибавляют при барометрическом давлении ниже 760 мм рт. ст. и вычитают, когда оно выше 760 мм рт. ст.

в центре тигля приблизительно на одинаковом расстоя­ нии от дна тигля и от уровня топлива. Собранный при­ бор окружают щитом.

Баню нагревают пламенем горелки так, чтобы испы­ туемое топливо сначала нагревалось со скоростью 10°С/лшн. За 40 °С до ожидаемой температуры вспышки скорость нагрева ограничивают до 4 °С/мин. За 10°С до ожидаемой температуры вспышки проводят медленно по краю тигля на расстоянии 10—14 мм от поверхности ис­ пытуемого топлива и параллельно этой поверхности пла­ менем зажигательного приспособления. Длина пламени должна быть 3—4 мм. Время продвижения пламени от одной стороны тигля до другой 2—3 сек. Испытание на зажигание повторяют через каждые 2°С подъема тем­ пературы. За температуру вспышки принимают темпера­ туру, которая фиксируется при появлении первого сине­ го пламени над частью или над всей поверхностью испы­ туемого топлива. В случае появления неясной вспышки она должна быть подтверждена последующей вспышкой через 2 °С. Расхождения между двумя параллельными определениями температуры вспышки не должны превы­

та температура, при которой испытуемое жидкое топливо в условиях опыта загустевает настолько, что при накло­

подвижности топлива с понижением его температуры про­ исходит вследствие выделения и кристаллизации раство­ ренных в нем твердых углеводородов: парафинов и цере­ зинов. Присутствующие в топливе смолистые вещества задерживают кристаллизацию твердых углеводородов и таким образом понижают температуру застывания топ­ лива.

Определение температуры застывания мазута и дру­ гих темных нефтепродуктов проводят по ГОСТ 8513-57 следующим образом.

± 3 мм. При определении температуры застывания ниже 0 °С в пробиркумуфту перед испытанием

пературы, намеченной для определения застывания, при­ бор наклоняют под углом 45° и, не вынимая из охлади­ тельной смеси, держат в таком положении в течение 1 мин. После этого прибор осторожно вынимают из охладительной смеси, быстро вытирают пробирку-муфту и наблюдают, не сместился ли мениск испытуемого топ­ лива.

Если мениск сместился, то охлаждают вторую про­ бирку на 4 °С ниже предыдущей температуры. Если в этом случае мениск не сместился, то третью пробирку охлаждают до температуры на 2 °С выше и т. д.

В случае необходимости повторить определение тем­ пературы застывания топлива его снова нагревают в кол­ бе до 95—97 °С, наливают в пробирку, охлаждают до 0 °С, а затем нагревают до 50 °С.

За результат анализа в данном опыте принимают температуру, при которой мениск топлива остается непо­ движным, а при повторении испытания при температуре на 2 °С выше он сдвигается. Для установления макси­ мальной температуры застывания испытуемого топлива проводят два параллельных испытания. Расхождения

Если же тепловой баланс котла составляется по упро­ щенной методике [Л. 29, 30], требования к точности ана­ лиза значительно снижаются, так как для определения обобщенных характеристик, по которым в данном случае ведется расчет, требуются лишь ориентировочные сведе­ ния о виде и примерном составе сжигаемого газа.

Определение состава продуктов горения позволяет оценить:

степень завершенности процесса сгорания топлива (потери тепла с химической неполнотой горения);

условия сгорания топлива (коэффициент избытка возДуха);

характер сгорания топлива в отдельных зонах топоч­ ной камеры (динамика процесса горения);

размер присосов воздуха по газоходам котельного агрегата и др.

При полном горении топлива продукты горения состо­ ят из следующих основных компонентов: двуокиси угле­ рода, водяных паров, избыточного кислорода и азота. Если в топливе есть соединения серы, продукты горения

могут появляться горючие газы: окись углерода, водород и метан. Причиной присутствия метана в уходящих га­ зах может быть прямой проскок газа через относительно холодные пазухи между экранными трубами и обмуров­ кой топочной камеры, неравномерность смешения топли­ ва с воздухом, наличие локальных низкотемпературных зон и др.

Согласно термодинамическим расчетам соотношения СО/Н2 в зависимости от температуры содержание водо­ рода в области температур газов меньше 750 °С должно превышать содержание окиси углерода. Однако в ряде экспериментальных работ было получено значительное (в 3—5 раз) превышение содержания СО над содержа­ нием Н2 . Детальный анализ многочисленных данных по составу продуктов горения, полученных ВТИ и Башкирэнерго на ряде котлоагрегатов, показал, что различие между расчетными и фактическими значениями СО/Н2 объясняется тем, что в ряде случаев сжигание жидкого топлива не сопровождалось установлением состояния тер­ модинамического равновесия охлажденных газов. Рас­ смотренные в [Л. 31] примеры из области высокотемпе­ ратурной конверсии газообразных углеводородов, свиде-