Примеси в топливе

Содержание смолистых веществ.

Смолистые вещества (нейтральные смолы, асфальтены и др.) образуются в результате окисления и полимеризации химически нестойких молекул непредельных углеводородов, содержащихся в продуктах переработки нефти. Особенно большое количество смол и асфальтенов содержится в топочных мазутах крекинг- остатков и в газотурбинном топливе. Топлива с высоким содержанием смолистых веществ нестабильны при хранении, обусловливают отложения нагаров на распылителях форсунок и на других деталях ЦПГ.

Выпадение осадка в цистернах часто наблюдается при смешивании топлив, содержа­щих большое количество смолистых веществ, с некоторыми дру­гими сортами. Существует явление несовместимости топлив. Во избежание выделения осадка целесообразно избегать смешивания на судне топлив разных сортов пли предварительно проверять их на несовместимость.

Интенсивность смолообразования зависит от содержания в топливе непредельных углеводородов, склонных к окислению. Их содержание оценивается йодным числом, которое показывает, какое количество граммов йода присоединяется к непредельным углеводородам, содержащимся в 100 мл топлива. Йодное число нормируется для дистиллятных топлив. У дизельных топлив йод­ное число должно быть не более 6, у газотурбинных топлив — не более 45 г /₂/100 мл топлива.

Коксуемость.

Под коксом имеется в виду нагар, образующийся на нагретых поверхностях деталей в результате разложения топлива при вы­соких температурах.

Использование топлива с высокой коксуемостью приводит к образованию нагаров вокруг сопел форсунок, в канавках уплотнительных поршневых колец, на стенках камеры сгорания, в вы­пускном тракте, в продувочных и выпускных окнах двухтактных дизелей. Помимо этого, высокая коксуемость топлив приводит к лакообразованию на стенках поршней, втулок цилиндров и

в канавках уплотнительных поршневых колец. Лак не держит масляную пленку. Это может привести к повышению механических потерь. нарушению подвижности поршневых колец и к задирам поршней.

Коксуемость топлив определяют в приборах Конрадсона и оце­нивают в процентах. Коксуемость дистиллятных топлив обычно не превышает 0,5%. У тяжелых топлив коксуемость достига­ет 10%.

Кислотность.

Показателем содержания в топливе органических кислот, об­разующихся в результате окисления топлива кислородом воздуха является кислотность. Повышенная кислотность способствует коррозии топливной аппаратуры и деталей ЦПГ.

Кислотность топлива оценивается косвенным показателем — количеством миллиграммов щелочи, которое требуется для нейтрализации 100 мл топлива. Кислотность дизельных топлив не должна превышать 5 мг КОН на 100 мл топлива. Кислотность

тяжелых топлив в стандартах не нормируется.

Содержание минеральных (водорастворимых) кислот и щелочей, вызывающих интенсивную коррозию, не допускается ни в дистиллятных, ни в тяжелых топливах.

Зольность.

Характеризуется зольность величиной твердого остатка, образующегося после сгорания топлива. Зола — это неорганическая составляющая топлива. Она содержит соли и окислы металлов, остающиеся в топливе после переработки нефти в составе раство­ренных метало - органических соединений. В состав золы входят также механические примеси, попадающие в топливо при транс­портировке и хранении.- Значительная часть зольных элементов удаляется в процессе очистки топлива на судне. Некоторая часть их остается в топливе в растворенном виде или в коллоидном со­стоянии. К ним относятся соединения кремния, железа, ванадия, натрия. Соединения кремния и железа вызывают абразивный износ деталей топливной аппаратуры.

Зола, образующаяся после сгорания топлива в цилиндре, спо­собствует абразивному износу деталей ЦПГ, а соединения вана­дия и натрия, содержащиеся в золе, способствуют коррозии де­талей ЦПГ, выпускных клапанов, соплового и лопаточного аппа­рата турбокомпрессора.

Ванадий содержится преимущественно в средневязких (моторных) топливах и мазутах, в которых его количество достигает 0,02% массы.

Содержание серы в топливе.

Применяемые в судовых дизелях топлива характеризуются относительно высоким содержанием серы, которая может нахо­диться в элементарном виде и в составе ее соединений (меркап­танов и сульфидов). В дизельном топливе содержание серы со­ставляет не более 0,2%, в газотурбинном достигает 2,5%, а в мазутах — до 4,5%.

Сера является вредной примесью, так как ее соединения в оп­ределенных условиях способствуют коррозии деталей топливной аппаратуры, ЦПГ и газовыпускного тракта, а также увеличению нагарообразования в цилиндрах и повышенному износу трущихся деталей. Меркаптаны, например, вызывают коррозию и усилен­ное смолообразование в топливной аппаратуре. Меркаптаны (тиоспирты. тиолы) — это соединения, имеющие общую формулу RSH. где R — углеводородный радикал (СН₃> С₂Н₅и т.п.). Со­держание меркаптанов нормируется, для дизельных топлив и по должно превышать 0,01%. Совершенно не допускается содержание в топливах сероводорода.

Сернистые соединения, образующиеся в результате сгорания серы, являются одной из основных причин коррозии втулок цилиндров. В продуктах сгорания сернистого топлива образуются сернистый и серный ангидриды (SO2 и 5Оз). При наличии в топливе ванадия в процессе сгорания образуется пятиокись ванадия V2O5, которая действует как катализатор реакции окисления серы в серный ангидрид.

В результате соединения серного ангидрида с парами воды, содержащимися в продуктах сгорания, образуются пары агрессивной к металлам серной кислоты. При пониженных температурах стенок цилиндра, когда они оказываются ниже точки росы паров серной кислоты, происходит конденсация ее паров на зеркале втулки, что способствует активному проте­канию электрохимической коррозии металла втулки и порш­невых колец. Кроме этого, про­дукты сгорания серы и ее соединений увеличивают абразивный износ трущихся деталей.

Содержание воды в топливе.

Попадание воды в топливо возможно при его хранении и тран­спортировке.

Присутствие воды в топливе нежела­тельно — это приводит к коррозии топливных цистерн и топлив­ной аппаратуры, затрудняет пуск двигателя и может вызвать перебои в его работе.

В дистиллярных топливах допускается только следы воды. В тяжелых топливах до 0,3%. Если выше, то коррозия плунжерных пар ТНВД и их заклинивание. Зарубежные топлива содержат < 1% H₂O.

В отечественных мазутах до 2%.

Содержание механических примесей в топливе.

Механические примеси в топливе состоят из частиц органичес­кого и неорганического происхождения. Основными составляющими механических примесей являются частицы кокса, пыли, металла и окалины, попадающие в топливо при его переработке, хранении, транспортировке и перекачке по трубопроводам. Наличие механи­ческих примесей в топливе приводит к загрязнению емкостей и фильтров, повышенному износу трущихся пар топливных насосов и форсунок, засорению сопловых отверстий форсунок, заеданию плунжеров топливных насосов и игл форсунок, а также, способствует повышенному износу втулок цилиндров и поршневых ко­лец. В стандартах на топлива строго нормируется количество ме­ханических примесей в топливах. В дизельных топливах, напри­мер, содержание механических примесей не допускается, в средневязком (моторном) — должно быть не более 0,1%, в мазутах — до 0,8% по массе. В дизельных установках, приспособленных для использования тяжелых топлив, предусматривается их очистка от механических примесей путем отстоя, фильтрации и сепарации.

Размер механических частиц после очисти должен быть не более 4 – 7 мкм (зазор в плунжерных парах ТНВД и форсунки).