重油的基本特性
2001-04-27 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
重油（也称燃料油、渣油）在我国的能源结构中占有相当的份额，其高的发热值、安全的储运性能、无尾渣处理排放的特性以及适中的价格，成为冶金、建材、化工、轻纺、电力、航运等行业的主要燃料，在经济发展较快而燃料短缺的地区，更被广泛用于中小型工业锅炉的燃烧。然而重油所具有的复杂结构及组分，造成重油的高粘阻特性和有害成份高的缺陷，增大了储运难度，并使雾化燃烧不充分，有效热值转化率低以及排放污染严重的矛盾。
重油在实际应用燃烧中的突出矛盾
1、重油是介于固体煤炭燃料与轻质石油燃料之间的粘稠体燃料，是石油炼制过程中产生的最下层残渣油品，而在石油中所含的不易分解的多种重组分大部分集中于渣油中，主要组分包括：碳氢化合物、胶质沥青质、金属及灰分、水分以及氮、硫等有害元素，故重油的密度大粘度也大。重油主要组分碳的含量高达85%左右，其热值在37000-44000KJ/KG之间，因此重油的发热量高，而重油的综合价格条件优于其它燃料，所以成为高能耗企业的主要燃料。但在实际应用中，由于重油固有特性的影响和多种因素的干挠，重油的不完全燃烧现象较为突出，结焦积碳严重，有效热效率偏低，排放污染大幅度超标。
2、重油的粘度是影响应用燃烧的关键因素。重油的粘度大，品级档次范围宽，执行标准不甚统一，可大致划分为国产品牌和进口品牌两大类。重油的粘度主要由于胶质沥质的特性和含量所致，其含量越高，所形成的粘阻性越大，具体产生的影响有以下几点：
1） 粘度对重油的贮存运输造成的影响
重油属粘稠体燃料油品，必须进行加热和保温，以降低粘度满足贮存运输中的有关条件，粘度越大，所需加热保温措施和温点越高，并受到环境气候的直接影响，在南方沿海地区普遍使用低粘度180#进口燃料油，保温加热措施简单易行，而粘度大的国产重油因船舶和储库加热保温条件的限制，难于在南方地区进行分流，所以高粘度重油只能在有充足加热保温条件的地区和大型企业使用。
为克服重油的粘度，提高管输和泵送效率，习惯上采用提高油温的方法，但加热温度过高和多次重复加热，由于导热管高热的介面会造成重油中胶质沥青质的部分焦化，并使重油中胶质沥青质的沉降和团状集聚的速度加快，形成底层重油密度增高，上层重油密度小的反差，而胶质沥青质团状集聚较大的重油在燃烧时常发生严重的结焦积碳，会给燃烧设备造成损坏也加大了维修工作的强度。
2） 粘度对重油燃烧过程中的影响
重油的燃烧条件可按内燃和外燃两大类型进行划分：
内燃??包括大中型船舶主机和燃油发电机组，重油的燃烧是在高温、高压的密闭式小空间内，燃油被超高压、间断喷射至缸体内的瞬间燃烧。
外燃??包括冶金、建材、化工、轻纺等行业的各类加热炉、烘干窑炉及工业锅炉，重油的燃烧是在常压或微正压炉体内的较大空间内进行连续喷射燃烧，根据不同的热转换形式和加热物体的实际条件，除炉体结构和喷油嘴口径、数量的配置各不相同外，喷油泵压一般在20~30kg之间，配风条件也差异不大。
3）粘度对喷油泵工作状态的直接影响
为满足重油的连续泵送，提供稳定的喷油量以及使重油喷射雾化所需的工作压力，喷油泵一般采用齿轮泵，设计泵压在30KG范围，实际工作泵压在20~30KG之间。按照重油的两次加热的温度要求，当重油的粘度过大时，管道输送阻力和滤网阻力相应提高，流量下降，齿轮泵将产生一定的吸空，造成回流不稳定，喷油量和自动配风发生波动，使燃烧火焰出现脉动以至灭火。但如果采用提高油温降低粘度的作法，使二次加热油温超过120℃时，重油中的自然含水将提前发生汽化，形成喷油泵后管道内的气阻，使重油流束产生间断，在喷口外形成瞬间断油，因而也会造成燃烧火焰脉动和灭火。
目前，中小型工业燃油锅炉大部分配置国外自控燃烧器，其设计规范均以低粘度重油（重柴油）为基准，因此高粘度重油很难被广泛采用。
4）粘度对雾化颗粒度的影响
重油的燃烧是在一定的高温环境、燃烧空间、充足的供氧和有限时间内使高速运动的雾化油颗粒中的碳氢分子完成热化字反应的过程，除上述条件外，重油的完全燃烧条件取决于油颗粒的大小，在正常条件下，重油的雾化颗粒直径在100~200um水平，当重油粘度提高时，雾化颗粒度也随之增大，而与空气的有效接触面积大幅度下降，燃烧效果也相应下降，如通过提高风压和配风量进行调整，不但不能改善雾化状态，相反却使燃烧恶化，使后区燃烧的负担加重，碳分子的不完全燃烧更为严重，造成炉体内的大量积碳以及烟气排放中碳的含量增大，也就是所说的黑烟。
3、重油中除碳氢化合物等有效成份外，还含有一定比例的氮、硫、机械杂质及灰分等有害组分，在燃烧过程中，会产生大量的超过排放标准的氮氧化物、硫化物、颗粒悬浮物等有害气体或物质，部分积沉在炉体内，会造成炉体的腐蚀，而大部分将随烟气被排放在大气中，使空气受到严重污染，造成周边生态的破坏。尽管重油的污染程度相对煤炭燃料要小的多，但在燃油集中地区应引起高度的重视。
重油在实际应用燃烧中的突出矛盾
1、重油是介于固体煤炭燃料与轻质石油燃料之间的粘稠体燃料，是石油炼制过程中产生的最下层残渣油品，而在石油中所含的不易分解的多种重组分大部分集中于渣油中，主要组分包括：碳氢化合物、胶质沥青质、金属及灰分、水分以及氮、硫等有害元素，故重油的密度大粘度也大。重油主要组分碳的含量高达85%左右，其热值在37000-44000KJ/KG之间，因此重油的发热量高，而重油的综合价格条件优于其它燃料，所以成为高能耗企业的主要燃料。但在实际应用中，由于重油固有特性的影响和多种因素的干挠，重油的不完全燃烧现象较为突出，结焦积碳严重，有效热效率偏低，排放污染大幅度超标。
2、重油的粘度是影响应用燃烧的关键因素。重油的粘度大，品级档次范围宽，执行标准不甚统一，可大致划分为国产品牌和进口品牌两大类。重油的粘度主要由于胶质沥质的特性和含量所致，其含量越高，所形成的粘阻性越大，具体产生的影响有以下几点：
1） 粘度对重油的贮存运输造成的影响
重油属粘稠体燃料油品，必须进行加热和保温，以降低粘度满足贮存运输中的有关条件，粘度越大，所需加热保温措施和温点越高，并受到环境气候的直接影响，在南方沿海地区普遍使用低粘度180#进口燃料油，保温加热措施简单易行，而粘度大的国产重油因船舶和储库加热保温条件的限制，难于在南方地区进行分流，所以高粘度重油只能在有充足加热保温条件的地区和大型企业使用。
为克服重油的粘度，提高管输和泵送效率，习惯上采用提高油温的方法，但加热温度过高和多次重复加热，由于导热管高热的介面会造成重油中胶质沥青质的部分焦化，并使重油中胶质沥青质的沉降和团状集聚的速度加快，形成底层重油密度增高，上层重油密度小的反差，而胶质沥青质团状集聚较大的重油在燃烧时常发生严重的结焦积碳，会给燃烧设备造成损坏也加大了维修工作的强度。
2） 粘度对重油燃烧过程中的影响
重油的燃烧条件可按内燃和外燃两大类型进行划分：
内燃??包括大中型船舶主机和燃油发电机组，重油的燃烧是在高温、高压的密闭式小空间内，燃油被超高压、间断喷射至缸体内的瞬间燃烧。
外燃??包括冶金、建材、化工、轻纺等行业的各类加热炉、烘干窑炉及工业锅炉，重油的燃烧是在常压或微正压炉体内的较大空间内进行连续喷射燃烧，根据不同的热转换形式和加热物体的实际条件，除炉体结构和喷油嘴口径、数量的配置各不相同外，喷油泵压一般在20~30kg之间，配风条件也差异不大。
3）粘度对喷油泵工作状态的直接影响
为满足重油的连续泵送，提供稳定的喷油量以及使重油喷射雾化所需的工作压力，喷油泵一般采用齿轮泵，设计泵压在30KG范围，实际工作泵压在20~30KG之间。按照重油的两次加热的温度要求，当重油的粘度过大时，管道输送阻力和滤网阻力相应提高，流量下降，齿轮泵将产生一定的吸空，造成回流不稳定，喷油量和自动配风发生波动，使燃烧火焰出现脉动以至灭火。但如果采用提高油温降低粘度的作法，使二次加热油温超过120℃时，重油中的自然含水将提前发生汽化，形成喷油泵后管道内的气阻，使重油流束产生间断，在喷口外形成瞬间断油，因而也会造成燃烧火焰脉动和灭火。
目前，中小型工业燃油锅炉大部分配置国外自控燃烧器，其设计规范均以低粘度重油（重柴油）为基准，因此高粘度重油很难被广泛采用。
4）粘度对雾化颗粒度的影响
重油的燃烧是在一定的高温环境、燃烧空间、充足的供氧和有限时间内使高速运动的雾化油颗粒中的碳氢分子完成热化字反应的过程，除上述条件外，重油的完全燃烧条件取决于油颗粒的大小，在正常条件下，重油的雾化颗粒直径在100~200um水平，当重油粘度提高时，雾化颗粒度也随之增大，而与空气的有效接触面积大幅度下降，燃烧效果也相应下降，如通过提高风压和配风量进行调整，不但不能改善雾化状态，相反却使燃烧恶化，使后区燃烧的负担加重，碳分子的不完全燃烧更为严重，造成炉体内的大量积碳以及烟气排放中碳的含量增大，也就是所说的黑烟。
3、重油中除碳氢化合物等有效成份外，还含有一定比例的氮、硫、机械杂质及灰分等有害组分，在燃烧过程中，会产生大量的超过排放标准的氮氧化物、硫化物、颗粒悬浮物等有害气体或物质，部分积沉在炉体内，会造成炉体的腐蚀，而大部分将随烟气被排放在大气中，使空气受到严重污染，造成周边生态的破坏。尽管重油的污染程度相对煤炭燃料要小的多，但在燃油集中地区应引起高度的重视。
