Модификация котельных топлив отходами спиртопроизводства (стр. 8 из 10)
Твсп – температура вспышки, 0С;
Ткип – температура кипения 0С.
Температура вспышки величина неаддитивная. Опытные значения температуры вспышки всегда ниже рассчитанной. В процессе проведения испытаний, полученные значения занесены в таблицу 13.
Таблица 13 – Температура вспышки в зарытом тигле для образцов модифицированного топлива.
| Марка топлива | Температура вспышки в закрытом тигле, 0С после введения сивушного масла |
| ДМ | 56 |
| Ф5(1 партия) | 77 |
| Ф5 (2 партия) | 56 |
Анализируя вышеприведённую таблицу 13 нужно выделить важный момент в том, что температура вспышки сильно влияет на условия хранения топлива и возможность непосредственного его использования. В нашем случае, температура вспышки, из-за введения легколетучего компонента – сивушного масла, не удовлетворяет требованиям ГОСТ 10585-99, ГОСТ 1667-68. Но эти образцы удовлетворяют эксплуатационным требованиям потребителя. Поэтому, при дальнейшем изучении этого вопроса следует обратить внимание на этот показатель.
Сравнительный анализ физико-химических свойств исследуемых топлив, с требованиями, предусмотренными ГОСТ 1667-68 на судовое маловязкое топливо (таблица 8) и ГОСТ 10585-99 на флотский мазут марки Ф5 (таблица 8,13), показал, что параметры, на которые нужно обратить внимание и которые ограничивают содержание сивушного масла в составе котельного топлива, являются: низкая температура вспышки в закрытом тигле для готовых смесей (ДМс.м. – 560С, для Ф5с.м.(1я партия) – 77 и Ф5 с.м.(2я партия) – 560С соответственно) и снижение теплотворной способности композиционного топлива, о которой говорилось ранее. По остальным показателям данные топлива имеют большой запас качества.
3.3 Модификация котельного топлива
3.3.1 Приготовление и исследование композиций топлив
На основании проведенных исследований готовых композиций топлив, нами были созданы следующие модификации с сивушным маслом, на основе некондиционных топлив марок: флотский мазут Ф5 (лёгкое топливо) и топочный мазут марки 100 (тяжёлое топливо). В данных образцах топлив содержание серы превышает норму ГОСТ 10585-99.
Получение лабораторных образцов топлива осуществлялся прямым компаундированием вышеуказанных компонентов, кроме топлива печного марки 100, т.к. его вязкость и температура застывания (+250С) при комнатной температуре не позволяют проводить данный процесс. Поэтому смешение производилось при температуре 800С, обеспечивая хорошее перемешивание и предотвращая тем самым испарение значительного объёма легколетучих компонентов сивушного масла.
Для полученных композиций был проведён технический анализ, все полученные данные занесены в сводную таблицу 14.
Таблица 14 – Сводная техническая характеристика композиционных топлив
| Наименование показателя | Марка топлива | Композиции топлив | ||
| Ф5 | Печное 100 | Ф5(80%) и сивушное масло(20%) | Печное 100 (80%) и сивушное масло(20%) | |
| Температура вспышки в закрытом тигле, 0С | 55 | 151 | 35 | 42 |
| Содержание серы, %, масс | 1,6 | 2,0 | 1,02 | 1,48 |
| Коксуемость, %, масс | 5,9 | 6,8 | 4,4 | 4,9 |
| Теплота сгорания низшая в пересчёте на сухое топливо, кДж/кг | 42910 | 42000 | 40850 | 39990 |
Техника эксперимента для первых трёх пунктов таблицы 14 описана ранее.
3.3.2 Определение низшей теплоты сгорания
Низшей теплотой сгорания Qpн топлива называется количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы количества топлива, охлаждении продуктов сгорания до начальной температуры топлива, но в предположении, что влага остается в продуктах горения в парообразном состоянии.
Точные данные о теплоте сгорания получаются экспериментальным путем при помощи сжигания определенной навески топлива в специальных калориметрах, принцип действия которых заключается в измерении изменения темперы калориметрической системы с заранее известной эффективной теплоемкостью и сжигании строго определенного количества исследуемого топлива.
1 — ручка откидная; 2 — змеевик; 3 — крышка; 4 — мешалка оболочки; 5 — крышка; 6 — крышка сосуда; " — сосуд калориметрический; 8 — плита верхняя; 9 — гнездо сосуда: 10 — бомба калориметрическая; 11 — опора металлическая; 12 — подставка; 13 — ножки; 14 — поддон; 15 — плита; 16 — кожух; 17 — оболочка
Рисунок 7 - Калориметр В-08М (общий вид)
Внутреннее конструктивное устройство калориметра представлено на рисунке 7. Оболочка 17 калориметра представляет собой тонкостенный цилиндрический латунный бак, на внутренней поверхности которого расположен змеевик 2, предназначенный для прокачивания воды из водопроводной сети при необходимости охлаждения воды в оболочке. Для создания большей изотермичности дистиллированной воды, заполняющей внутренний объем, служит мешалка оболочки 4.
Сверху калориметр закрыт металлической декоративной крышкой 3 с отверстием для доступа в полость гнезда сосуда, закрывающимся легкосъемной крышкой 5, на которой имеются два отверстия для метастатического термометра или двух термометров сопротивления.
Калориметрический сосуд
Устройство калориметрического сосуда представлено на рисунке 8. Металлическая опора 11 предназначена для крепления калориметрической бомбы 10. Сверху горловина калориметрического сосуда закрывается крышкой 6 с токоподводами цепи зажигания.
На дне калориметрического сосуда имеется подпятник 1 для оси мешалки 2. На оси закреплены две крыльчатки 3. Между крыльчатками находится нагреватель электрический 4 сосуда, закрепленный специальными планками на верхней крышке. Электропитание нагревателя осуществляется через клемму штырьковую 7.
1— корпус; 2 — крышка; 3 — гайка накидная; 4 — прокладка; 5 — кольцо металлическое; 5 — гайка; 7— шайба; 8 — прокладка.
Рисунок 8 – Калориметрический сосуд I типа
Через фторопластовую втулку 5 ось мешалки выходит за пределы калориметрического сосуда. На верхней крышке сосуда расположены два ушка б для извлечения его из гнезда и переноски посредством ручки, а также два отверстия для установки термометров сопротивления.
Ход работы.
Испытуемое топливо выдерживают 30 мин при температуре 40-50°С в сушильном шкафу или на водяной бане. Затем пробу испытуемого нефтепродукта хорошо перемешивают встряхиванием в течение 5 мин в склянке, заполненной не более чем на 3/4 ее вместимости. После перемешивания пробы из нее берут в предварительно взвешенную чашечку для сжигания 0.6 - 0.8 г топлива с погрешностью не более 0.0002 г.
Отрезок запальной проволоки, длиной 65 - 70 мм взвешивают на аналитических весах с погрешностью не более 0.0002 г. Затем проволоку прикрепляют к внутренней арматуре бомбы, плотно присоединяя один конец ее к кислородоподводящей трубке, а другой — к токоведущему штифту (рисунок 8) и вытягивают среднюю часть отрезка проволоки, не свертывая ее в петлю.
Чашечку с навеской топлива помещают в кольцо токоведущего штифта. Вытянутая средняя часть укрепленного отрезка проволоки погружается в нефтепродукт, находящийся в чашечке.
Для испытаний корпус бомбы типа I (рисунок 8) наливают дистиллированную воду. Бомбу устанавливают в подставку и медленно наполняют кислородом, не вытесняя из нее воздух. Для этого следует закрыть выходной клапан «2», а входной клапан «1» открыть ключом на половину оборота и присоединить к нему кислородопроводную трубку с накидной гайкой от стойки с манометром. После этого открывают вентиль на баллоне с кислородом и устанавливают на выходе редуктора давление 2.9 МПа (30 кгс/см2).
Когда стрелка манометра остановится на требуемом делении, впускной вентиль закрывают, затем закрывают вентиль баллона и отключают кислородоподводящую трубку от бомбы. На клапаны бомбы надевают колпачки.
Бомбу проверяют на герметичность, погружая ее в прозрачный сосуд с водой. Выделение пузырьков кислорода из бомбы не допускается.
К токовым выводам подготовленной бомбы присоединяют контактные провода, другие концы которых подсоединяют к клеммам крышки калориметрического сосуда. При этом изолированный контакт на корпусе бомбы замыкается на изолированный контакт на крышке. Затем бомбу с помощью специального винта устанавливают в калориметрический сосуд таким образом, чтобы провода не препятствовали вращению мешалки сосуда.
Калориметрический сосуд заполняют дистиллированной водой с таким расчетом, чтобы верхние части бомбы были погружены в воду. Масса воды, заливаемой в сосуд должна находиться в пределах от 3000 до 3100 г. Для точного определения массы воды калориметрический сосуд следует взвесить до и после заполнения его водой с точностью 0.5 г.
Подготовленный калориметрический сосуд закрывают крышкой и ставят в оболочку калориметра на подставку (рисунок 7). К сосуду подключают электроразьем нагревателя и два штырьковых контакта цепи зажигания. Оболочку закрывают крышкой. Ось мешалки сосуда соединяют с ведущим валом двигателя, для чего рычажок привода переводят до упора вправо.
По достижении устойчивого температурного режима оболочки калориметра включают нагреватель калориметрического сосуда нажатием кнопки нагреватель сосуда. При достижении температуры воды в калориметрическом сосуде значения (24 ± 0.2) °С (отметка 0.4 по шкале метастатического термометра или 0.000 В по шкале цифрового вольтметра) нагреватель выключают. Через 30 мин нагреватель вновь включают. Окончательное отключение нагревателя сосуда производят при значении температуры 24.9 °С (отметка 0.720 В по шкале цифрового вольтметра). Выдержка производится с целью уменьшения ошибки измерения от опыта к опыту, возникающей из-за различия собственных температур бомбы в каждом опыте.