Основний вид рідкого палива, що спалюється в котельних, сірчисті мазути. Мазут являє собою суміш важких залишків прямий перегонки і крекінгу (від англ. Cracking розщеплення) нафти і є складною колоїдної системою, здатною утворювати в області температури застигання псевдокрісталліческую структуру зі зниженою плинністю. Крекінг процес розкладання нафтових продуктів в спеціальних установках при температурі 450-550 ° С. У порівнянні з нафтою мазут характеризується підвищеною в'язкістю і щільністю, містить значну кількість асфальто-смолистих речовин і більше, ніж у вихідній нафти, кількість сірки і ванадію. Асфальт (грецьк. Asfaltos) суміш бітуму з тонкоподрібнений матеріалами; бітуми (лат. bitumen) загальна назва твердих, рідких і газоподібних природних органічних речовин, розчинних в органічних розчинниках. Сполуки, що утворюють мазут, побудовані з п'яти основних елементів: вуглецю, водню, сірки, кисню та азоту. Елементарний склад малосернистого мазуту практично такий же, як і нафти, з якої він отриманий. Високосірчистий мазут містить в порівнянні з вихідною нафтою знижена кількість водню і вуглецю і, як наслідок цього, у нього знижена теплота згоряння.
Нафтові мазути підрозділяються на марки в залежності від значення їх умовної в'язкості, що представляє собою відношення часу витікання 200 мл мазуту при заданій температурі до часу закінчення такого ж обсягу дистильованої води при 20 ° С. Умовна в'язкість при температурі t. ° С, позначається ° УВ:
де \ (_> ^ _ O> \) водне число віскозиметра. Значення цього відносини висловлює число умовних градусів. Марка мазуту характеризується максимальним значенням його умовної в'язкості при температурі 50 ° С.
При розрахунку мазутопроводов необхідно знати кінематичну в'язкого кістка мазуту, см 2 / с,
= 0,0731 ° УВ 0,0631 / ° УВ. (2.3.2)
В'язкістю мазуту визначаються способи і тривалість наливних і зливних операцій, умови транспортування, ефективність роботи форсунок. В'язкість впливає на швидкість осадження механічних домішок при транспортуванні, підігріві і зберіганні мазуту, а також на повноту відстоювання його від води. В процесі зберігання мазуту в'язкість його збільшується. Для стабілізації мазуту і полегшення очищення поверхонь нагріву котлів застосовуються різні рідкі присадки. При зниженні температури нижче 75 ° С в'язкість мазуту різко підвищується. Температуру, при якій він загусає настільки, що при нахилі пробірки з мазутом під кутом 45 ° рівень його залишається нерухомим протягом однієї хвилини, приймають за температуру застигання мазуту. Температура застигання величина досить умовна, вона може дуже сильно відрізнятися для одного і того ж мазуту при різній тривалості його зберігання. Поряд з в'язкістю температура застигання визначає прокачиваемость рідкого палива. Вона впливає на вибір способу зливу мазуту, системи обігріву мазутопроводов і т.д.
Штучні бітуми виходять при переробці нафти, викопного вугілля і торфу.
Таблиця 2.3.1. Технічні вимоги і норми якості топкових мазутів
Щільність мазуту вказують при температурі 20 ° С, і зазвичай користуються відносною щільністю мазуту \ (_ ^> \) - відношенням фізичної щільності мазуту при температурі 20 ° С до щільності води при температурі 4 ° С. Для прямогонних мазутів \ (_ ^> \) <1, а для крекинг-мазутов \(_^>\)> 1. З підвищенням щільності мазутів збільшується і їх в'язкість.
При щільності мазуту значно нижче щільності води мазут відстає-ється швидко за 100 200 ч. При \ (_ ^> \) = 0,98 1,01 час відстою мазуту значно перевищує 200 ч. При \ (_ ^> \ ) 1,05 мазут розташовується в резервуарах нижче води і відстій його стає практично неможливим. Підвищена щільність і висока в'язкість крекінг-залишків ускладнюють відстій їх від води, так що вода знаходиться в крекінг-залишки у вигляді окремих шарів (лінз). При температурі, що відрізняється від 20 о С, відносна щільність мазуту може бути визначена за формулою
де t - температура мазуту, ° С; - коефіцієнт об'ємного розширення мазуту при відхиленні його температури на 1 ° С від температури 20 ° С, що залежить від щільності палива:
Температура спалаху і температура займання мазуту характеризують пожежну небезпеку при його зберіганні. Температурою спалаху називають наинизший температуру, при якій нагрітий в певних умовах мазут виділяє таку кількість парів, що їх суміш з повітрям при атмосферному тиску спалахує при піднесенні до неї полум'я. При цьому сам мазут ще не загоряється. Температурою займання називається температура мазуту, при якій при піднесенні до мазуту полум'я слідом за спалахом парів загоряється сам мазут і горить протягом не менше 5 с. Температура спалаху мазуту істотно нижче температури займання, що становить в середньому 500 - 600 ° С. Для прямогонних мазутів, що не містять парафінів, температура спалаху складає 135 - 235 ° С. Для парафінистих мазутів вона близька до 60 ° С, а для високов'язких крекінг-залишків становить 185 - 240 ° С.
При використанні мазуту з низькою температурою спалаху експлуатація мазутного господарства вимагає особливої уваги, тому що при підігріві мазуту до температури, близької до температури спалаху, зростає пожежна небезпека, погіршуються умови праці внаслідок виділення шкідливих парів. При високій температурі спалаху мазуту особливих труднощів в експлуатації мазутного господарства не виникає, але навіть високов'язкий крекінг-мазут у відкритих баках не рекомендується нагрівати вище 95 ° С.
Для нормальної експлуатації важливо відсутність волокнистих і абразивних механічних домішок, що викликають швидкий знос і засмічення фільтрів, форсунок, арматури.
Зола в мазуті представлена головним чином солями, які попадають в нафту з буровими водами або розчинені в самій нафти. Основні компоненти золи мазуту - ванадій, нікель, в меншій кількості - натрій, кальцій, магній, алюміній, залізо.
Топковий мазут не стабільний за своїм складом. При його зберіганні в резервуарах з'являються опади, і кількість їх за змістом в мазуті смол, асфальтенів, продуктів окислення коксу. Стабільність мазуту пов'язана також з його емульгіруемость - здатністю утворювати водомазутних емульсії. Активними стабілізаторами емульсій є асфальтени, а в крекінг-мазутах і смоли. Їх надлишок сприяє інтенсивному утворенню досить стійких емульсій. Мазут, який не містить водних емульсій, більш стабільний при зберіганні і менш схильний до виділення опадів.
При розрахунку поверхні нагрівання мазутних підігрівачів і визначенні витрат теплоти на розігрів необхідно знати теплофізичні властивості мазутів - питому теплоємність і теплопровідність. Питома теплоємність мазуту пор. кДж / (кг К), в залежності від температури може бути визначена за наближеною формулою [5]
або за формулою [11]