为了充分利用宝贵的石油资源与降低运行成本,人们在中低速柴油机上正广泛使用重油。前已说明,在石油炼制过程中,不仅有馏分较重的重柴油,还有数量较多的渣油(釜残油)存在(图2-1)。渣油所占的比例视产区与炼制方法不同而异,若采用传统的常压蒸馏工艺时,渣油比例可高达32%~57%,若采用现代的热裂化与催化裂化工艺时,渣油比例可降低至12%~25%,但重量更重,性能更差。由于渣油的主要成分仍以碳氢元素为主,具有作为燃料的可能性,但其挥发性与流动性极差,所含杂质与有害物(如硫、机械杂质、灰分、沥青与胶质等)又多,很难直接作为柴油机的燃料使用,为此,通常是将其与重质柴油按一定比例混合使用,这种混合燃料即称为重油。目前在国际上,重油使用范围主要是缸径200~600mm,转速为40~100 r/min的中速四冲程柴油机和缸径250~1080mm,转速为90~400 r/min的低速二冲程柴油机,也就是主要用于固定发电设备与低速船用柴油机上。为了保证重油在柴油机上的可靠使用,必须为重油制定相应的标准,同时也应注意使用重油前的处理工作。我国的GB 445—1977(88)标准中规定重油是由直馏后的重馏分与二次加工后重质柴油馏分等调合而成的,分为10号、20号与30号(号数与50℃时的燃油粘度相近)三种,10号和20号重油分别用于n=480~960r/min和n=300~720r/min的中速机,30号重油用于n<300r/min的低速机。标准中还分别对以上三种油料50℃时的运动粘度(分别不大于13.5mm2/s、20.5mm2/s、36.2mm2/s)、倾点(Pour Point,分别不高于13℃、23℃、33℃)、残碳(10号与20号不大于0.5%,30号不大于1.5%)、含硫量(10号与20号不大于0.5%,30号不大于1.5%)、机械杂质(10号与20号不大于0.1%,30号不大于0.5%)、闪点(均不低于65℃)、水分(分别不大于0.5%、1.0%、1.5%)和灰分(分别不大于0.04%、0.06%、0.08%)作出规定。而在我国石化总公司船用柴油机燃料出口标准SINOPEC-008-87中则规定船用燃料油由减压渣油与减粘裂化渣油或其他二次加工重柴油调合而成,分为DF-600和DF-1000两种,其运动粘度在100℃时分别不大于13mm2/s和17mm2/s;50℃时分别不大于80mm2/s和120mm2/s,闪点不低于80℃,灰分、含硫量与水分分别不大于0.1%、2.5%、0.3%。目前,在国际上则普遍采用国际内燃机学会,即CIMAC(Conseil International des Ma-chines a Combustion)于1990年在ISO-8217基础上推荐的重油标准,它是以燃料在100℃时的运动粘度为基础的,分为CIMAC A10、B10、C10、D15、E25、F25、G35、H35、K35、H45、K45、H55及K55共13个等级,其运动粘度按牌号顺序,由低到高从10mm2/s到55mm2/s,相应的倾点范围为0~30℃,允许的含硫量高达3.5%~5.0%,残碳高达12%~22%,这说明国际上重油中使用的渣油比例远比我国标准高,从而反映了近年来国际上在远洋运输与固定发电装置上力求节约燃料成本的一个重要趋势(因为船用低速柴油机与大型发电机组长期在满负荷下工作,油量消耗大)。在CIMAC/ISO标准中,对于闪点(不低于60℃)、灰分(0.1%~0.15%)和水分(0.5%~1.0%)等规定均与我国标准相近。此外,还增加了对于钒(V)的总含量(150~600mg/kg)和铝(Al)、硅(Si)含量(80mg/kg)等有害物质的规定,同时也规定了燃油密度(按牌号顺序,由低到高从950到1010kg/m3)。
由于重油粘度高,流动性差,容易产生结焦与结炭,其中有害物质(如硫与钒)腐蚀性大,所含机械杂质(硅)微粒又会使零件产生磨损,这对于柴油机的运动部件,特别是燃料供给系统的精密偶件危害极大,因此除了要注意改进柴油机燃烧室有关零件(如活塞、气阀等)及燃料供给系统的结构设计与材质以外,还要特别注意对于重油在使用前进行预处理(沉淀、预热和滤清等),由于这种系统比较庞大,只有在大型柴油机上才有可能配置,这也是重油只能用于大型中低速柴油机上的原因。(www.daowen.com)
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