Особенности и спецификации печного топлива для дизельных котлов

14.09.2021 13:52

Печное топливо — нефтепродукт, который производится из дизельных фракций вторичной перегонки. Отличается хорошей текучестью и низкой температурой замерзания, является недорогим аналогом дизтоплива.

Благодаря незначительным отличиям от солярки, печное топливо часто покупают оптом и в розницу для котлов отопления. От его качества напрямую зависят исправность и эффективность дорогостоящего отопительного оборудования. Поэтому рассмотрим подробно характеристики этих нефтепродуктов и выясним, какое топливо можно использовать для отопительных котлов.

Общие характеристики

Котлы, которые работают на дизельном топливе, эксплуатируются как в промышленных котельных, так и в бытовых установках. Бытовые котлы способны функционировать на следующих энергоносителях:

дизельное — наиболее качественное и дорогостоящее топливо. Рабочие затраты при его применении такие же, как при использовании газа и электроэнергии, а в некоторых случаях и выше;
печное — похоже по характеристикам на дизтопливо, но производится из более тяжелых фракций нефти. Его показатель теплоты сгорания на 15–20 % меньше, зато цена почти в 2 раза ниже. Печное топливо требует более тщательной фильтрации, чем дизель.

Печное топливо включает различные примеси и соединения. Его основу составляют углеводороды:

парафины;
нафталины;
циклопарафины;
алкилбензолы;
индены;
аценафтены;
аценафтилены.

Котлы отопления — устройства сложные и дорогостоящие. Поэтому их производители обязательно указывают в паспорте характеристики применяемого топлива. Чем оно чище, тем исправнее работает оборудование и эффективнее происходит горение.

Таблица 1. Характеристики мазута (ГОСТ 10585–99)

Показатели	Ф-5	Ф-12	40	100
Вязкость условная при +50 °С, °ВУ	не более 5,0	не более 12,0	—	—
Кинематическая вязкость при +50 °С , мм2/с	не более 36,2	не более 89,0	—	—
Вязкость условная при +80 °С, °ВУ	—	—	не более 8,0	не более 16,0
Кинематическая вязкость при +80 °С , мм2/с	—	—	не более 59,0	не более 118,0
Вязкость условная при +100 °С, °ВУ	—	—	—	не более 6,8
Кинематическая вязкость при +100 °С , мм2/с	—	—	—	не более 50,0
Динамическая вязкость при 0 °С, Па·с	не более 2,7	—	—	—
Зольность для малозольного мазута, %	—	—	не более 0,04	не более 0,05
Зольность для зольного мазута, %	не более 0,05	не более 0,10	не более 0,12	не более 0,14
Массовая доля механических примесей, %	не более 0,10	не более 0,12	не более 0,5	не более 1,0
Массовая доля воды, %	не более 0,3	не более 0,3	не более 1,0	не более 1,0
Содержание водорастворимых кислот и щелочей	Отсутствие
Массовая доля серы для мазута I, %	—	—	не более 0,5	не более 0,5
Массовая доля серы для мазута II, %	не более 1,0	не более 0,6	не более 1,0	не более 1,0
Массовая доля серы для мазута III, %	—	—	не более 1,5	не более 1,5
Массовая доля серы для мазута IV, %	не более 2,0	—	не более 2,0	не более 2,0
Массовая доля серы для мазута V, %	—	—	не более 2,5	не более2,5
Массовая доля серы для мазута VI, %	—	—	не более 3,0	не более 3,0
Массовая доля серы для мазута VII, %	—	—	не более 3,5	не более 3,5
Коксуемость, %	не более 6,0	не более 6,0	—	—
Содержание сероводорода	Отсутствие	—	—	—
Температура вспышки в закрытом тигле, °С	не ниже +80	не ниже +90	—	—
Температура вспышки в открытом тигле, °С	—	—	не ниже +90	не ниже +110
Температура застывания, °С	не выше -5	не выше -8	не выше +10; +25*	не выше +25; +42*
Теплота сгорания (низшая) в пересчете на сухое топливо (не браковочная) для мазута видов:I, II, III и IV, кДж/кг	не менее 41454	не менее 41454	не менее 40740	не менее 40530
Теплота сгорания (низшая) в пересчете на сухое топливо (не браковочная) для мазута видов:V, VI и VII, кДж/кг	—	—	не менее 39900	не менее 39900
Плотность при +20 °С, кг/м3, не более	955	960	Не нормируется. Определение обязательно

* Для мазута из высокопарафинистой нефти

Примечания:

В I и IV кварталах в мазутах марок 40 и 100 допускается температура вспышки в открытом тигле не ниже +65 °С, в закрытом тигле – не ниже +50 °С с указанием значения показателя в договорах и контрактах. Такие мазуты не предназначены для судовых энергетических установок
Мазуты марок 40 и 100, изготовленные из высокопарафинистых нефтей, не предназначены для судовых котельных установок
Показатель 15 для мазута марок 40 и 100 определяется для осуществления приемо-сдаточных операций. При поставке мазутов Ф5, Ф12, 40 и 100 на экспорт показатель 15 определяется по [7] и не является браковочным
В мазуте марок 40 и 100, вырабатываемом из газоконденсатного сырья, сероводород должен отсутствовать
Показатель 3 для топочного мазута марки 100 является небраковочным до 01.01.2003, а показатель 2 для топочного мазута марки 100 нормируется до 01.01.2003

Особенности бытового печного топлива

Не существует жестких стандартов, нормирующих технологию изготовления печного топлива, его состав и свойства. Вместе с этим, производители постоянно его улучшают, стараясь добиться максимальной схожести с дизелем.

У печного топлива отсутствует специфический запах, который возникает в процессе сгорания других нефтепродуктов. Важной характеристикой является низкая температура замерзания, которая достигает -28 °C. Все эти качества расширяют возможности использования энергоносителя.

В составе печного топлива больше серных соединений, чем в дизтопливе. По их содержанию ПТ подразделяется на 2 типа:

малосернистое — менее 0,5 %;
сернистое — менее 1,1 %.

Сера является негативной примесью для углеводородных продуктов, в том числе и печного топлива. В процессе сгорания она преобразуется в сернистую кислоту, разъедающую внутреннюю поверхность котлов и дымоходов. Также чрезмерное ее содержание способствует образованию вредного соединения — сернистого ангидрида. Следовательно, для отопительного оборудования больше подходит топливо с пониженным процентным содержанием серы.

Что такое дизельное топливо?

Дизельное топливо, как и печное, относится к группе нефтепродуктов, и состоит из тех же углеводородов. Получают его путем перегонки и отбора из определенного вида фракций.

Виды дизельного топлива лукойл и газпром

Характеристики у него достойные:

Плотность. Этот показатель отвечает за объем топлива в генераторе. При достаточной плотности выделяется больше тепловой энергии.

Температура застывания. Не ниже 6 градусов, чем температура окружающей среды.

Цетановое число. Показатель, позволяющий выделить данные о периоде задержки возгорания состава. Чем он больше — тем более размеренно и плавно горит дизельное топливо.

Вязкость. При превышении нормы распыление топлива будет производится некачественно, а это чревато ранним истиранием деталей и частыми поломками механизмов.

Процент серы. Сера — важный составляющий, элемент дизтоплива. Неприятно пахнет она из-за множества токсинов, от которых — увы! — никуда не деться. Чем больше серы, тем более склонно топливо к детонации, тем больше выделяется смолы в процессе крекинга, тем больше коррозийная активность.

Воспламеняемость. Дизельное топливо относится к нелетучим нефтепродуктам, т.е. температуру вспышки имеет свыше 60-ти градусов.

Устойчивость к коррозии. Для проверки используется пластина из меди. В ходе эксперимента она опускается в контейнер, заполненный дизтопливом, а через несколько часов эксперты её вытаскивают и оценивают результаты.

Количество осадочных пород и воды в топливе. Допустимый процент очень мал: не более 1%.

Классификаций дизтоплива несколько:

Во-первых, по количеству серы: первый (до 350 мг/кг), второй (до 50 мг/кг) и третий (до 10 мг/кг) вид.
Во-вторых, есть летнее, зимнее и арктическое дизтопливо. Летнее получается путем перегонки. Используют этот вариант с апреля-месяца по ноябрь (температура воздуха не должна быть ниже 5-ти градусов, в противном случае жидкость становится очень мутной и теряет в качестве). Специалисты советуют сливать летнее дизтопливо заранее — до наступления первых холодов. У зимнего топлива содержание парафинообразующих углеводородов меньше, параметры вязкости шире. В средней полосе России его используют чаще и дольше. Арктическое популярно в регионах с вечной мерзлотой, а также там, где температура воздуха часто опускается ниже 30 градусов. Его вязкость — от 1,45 до 4,6 кв.мм/с, плотность — 760-820 кг/м3.

СПРАВКА! Дешевле остальных летнее дизтопливо, зимнее на 20% дороже летнего, арктическое — на 30-40% дороже зимнего.

Неправильное использование дизтоплива приводит к образованию в нем парафиновых кристаллов, которые забивают топливный фильтр и предохранительные сетки, скапливаются в теплопроводе. Топливный насос ДВС постепенно перестает функционировать, выводится из строя мотор.

Отличия от дизтоплива

Бытовое печное топливо производится по ТУ, а не по ГОСТу. Это значит, что каждый производитель вправе устанавливать независимые качественные характеристики производимого им продукта. Эти показатели безусловно хуже, чем у дизеля. Поэтому при использовании топлива стоит учитывать характеристики, указанные конкретным изготовителем.

Характеристика продукта	Печное топливо	Дизтопливо
Сырье для изготовления	Дизельные фракции вторичного происхождения	Нефть
Фракционный состав	10 % перегоняется при температуре от 160 °C; 90 % — при температуре 360 °C	50 % — при температуре не менее 280 °C; 95 % — при температуре не более 360 °C
Температура предельной фильтруемости	-5 °C	-10 °C для летнего топлива. Межсезонное и зимнее густеют при более низких температурах

Печное топливо производят посредством вторичной перегонки фракций дизеля. Фракционный состав такого энергоносителя отличается от стандартного дизельного горючего. ПТ немного тяжелее дизеля, а также характеризуется повышенной вязкостью. Поскольку оно выпускается по ТУ с более лояльными требованиями по цетановому числу и содержанию соединений серы, можно говорить о более низком качестве по сравнению с ДТ.

В чем разница применительно к котлам отопления

При использовании печного топлива следует учесть, что требования у отечественных и зарубежных производителей котлов неодинаковы. Для сравнения будем ориентироваться на европейские стандарты в отношении характеристик жидкого топлива по нормам EL DIN 51603, которые предусмотрены для отопительных котлов:

плотность при 20 °С — 820 – 860 кг/м3;
вязкость — 6 мм2/с;
концентрация серы — 0,005 %;
коксуемость — 0,3 %;
зольность — не выше 0,01 %.

Чтобы сравнить печное топливо и солярку, стоит привести характеристики, которые имеют значение для применения в дизельных котлах.

Характеристика продукта	Печное топливо	Дизтопливо
Концентрация серы	0,5 – 1,1 %	0,05 %
Коксуемость остатка 10 %	до 0,35 %	до 0,2 %
Массовая доля золы	до 0,2 %	до 0,01 %

На функционировании отопительного оборудования повышенная вязкость не сильно отражается. Наиболее значимыми считаются характеристики коксуемости и зольности. Именно на них покупателю рекомендуется обращать внимание в первую очередь. Эти значения свидетельствуют об интенсивности образования сажи на внутренней поверхности котла и дымохода. Проведенные эксперименты демонстрируют, что слой сажи толщиной всего 0,01 см снижает эффективность котла на 4 %. При увеличении толщины слоя в 2 раза эффективность снижается на 8 %.

Что же касается плотности, цетанового и йодного числа, которые являются основными характеристиками для любого топлива, то в данном случае они не нормируются.

Учитывая все вышесказанное, можно утверждать, что для отопительных котлов лучше подходит дизель, чем ПТ. Единственное преимущество печного топлива — стоимость, оно на 30 % дешевле. Такая разница позволит сэкономить крупную сумму, часть которой можно расходовать на обслуживание и чистку котла.

Другие показатели

В производстве печного топлива используют дизель, отработанные масла и другие продукты нефтеперегонки. В зависимости от исходного компонента, конечное сырье получает собственные характеристики:

Плотность — не нормируется ГОСТом, а высчитывается для каждого вида. Определение происходит при показателях +20ºС. При этом среднее значение составляет 930кг/м³. С повышением температуры топливо разжижается, что влияет на плотность.
Вязкость — демонстрирует большую в сравнении с дизельным вязкость. Что и объясняет хорошие тепловые показатели. Классический параметр определяют при температуре +20ºС. Норма — не более 8 мм²/с.
Сернистость — выделяют два типа с высоким содержанием серы и с малым. Массовые доли при этом составляют 0,5% и 1,1%. Большей популярностью пользуется продукт с низкой долей примесей серы, так как его применение увеличивает срок эксплуатации оборудования. При этом совпадает с требованиями экологических мировых стандартов.
Зольность — характеристика, определяющая остаток минеральных смесей после полного сгорания сырья. Превышение параметра приводит к массовым отложениям на внутренних частях оборудования, что ведет к уменьшению КПД и поломкам. У печного топлива этот показатель выдержан в пределах 0,02%, что делает его идеальным для отопительных систем.
Кислотность — параметр, определяющий содержание кислотных соединений. Высокий процент вызывает коррозию емкостей и деталей, поэтому регламентом ГОСТа установлено ограничение — не более 5 мг КОН/100 см³.
Коксуемость — чем выше показатель, тем лучше внутренние части оборудования защищены от коррозии. Для печного топлива этот параметр не превышает 0,35%.
Содержание воды — влажность не только ухудшает технические показатели, но и влияет на процесс горения, увеличивает риск появления коррозийных образований. Параметр регулируется по ТУ.

Если сравнивать все перечисленные качества с характеристиками традиционного топлива, то этот вид энергоносителей выиграет по всем показателям.

Виды печного топлива

Существует 2 вида печного топлива: светлое и темное. Они отличаются вязкостью, температурой горения и содержанием примесей.

В светлом печном топливе концентрация примесей ниже, оно обладает повышенной теплоотдачей, поэтому его широко применяют для дизельных котлов. Темное не подходит для применения в современных котлах, обычно используется в оборудовании с предварительным испарением.

У каждого вида печного топлива свои преимущества:

светлое — применяется для работы больших генераторов. Обладает повышенной теплоотдачей, позволяющей отказаться от дорогостоящего дизеля при отоплении жилых помещений большой площади;
темное — обладает повышенной калорийностью, за счет этого характеризуется небольшим расходом. Обычно используется для бытовых нужд, обогрева небольших построек или подсобок. Может применяться в мелких энергоустановках.

Способы получения

Печное топливо изготавливается из дизельных фракций вторичного происхождения, которые образуются в процессе нефтепереработки. Технология отличается небольшими затратами на изготовление, поскольку сырье имеет невысокую цену.

Около 10 % топлива перегоняется при температуре не менее 160 °C, 90 % — при 360 °C. В процессе изготовления может использоваться отработанное масло. Оно проходит минимальную обработку, потому что уже имеет необходимые свойства.

Плюсы и минусы

Печное топливо применяется в промышленных отопительных установках и стационарных паровых котлах. Основное назначение – отопление частных домов, промышленных объектов и сельскохозяйственных предприятий.

Главная причина использования бытового печного топлива вместо дизельного — меньшая цена при похожих характеристиках. При изготовлении применяют недорогое сырье, а готовый продукт имеет другое налогообложение. Дизтопливо стоит дорого, поскольку в его стоимость входит транспортный налог.

Дополнительные плюсы ПТ:

• хорошая текучесть;
• экономичное потребление;
• высокая теплотворная способность и эффективность;
• возможность уменьшить температуру застывания посредством присадок.
Из минусов печного топлива можно выделить следующие:
• большее количество серы, чем в дизеле;
• производство согласно ТУ, а не ГОСТ (нет нормативных значений параметров, которых должны придерживаться производители);
• более высокая температура предельной фильтруемости.

Эксперты прогнозируют, что благодаря своим характеристикам печное топливо постепенно займет ведущее место на рынке и заменит собой традиционные виды топлива.

Хранение и транспортировка

На рынке представлен большой выбор печного топлива разных марок, поэтому подобрать подходящий вариант не составит труда. Транспортируют топливное сырье к месту использования в бочках, цистернах и других емкостях. Если требуется перевезти небольшой объем, подойдут даже канистры из металла или полимерных материалов, заполненные на 90–95%.

После приобретения продукту важно создать правильные условия хранения. В первую очередь:

Убрать от солнечных лучей.
Обеспечить невысокую влажность в окружающей среде.
Защитить от экстремально низких температур.

Соблюдение этих нехитрых правил поможет сохранить изначальные характеристики и эффективно использовать его по необходимости.

Можно ли применять печное топливо для котлов

По своим характеристикам печное топливо во многом напоминает дизель, но имеет ряд важных отличий. ПТ производится согласно ТУ, разным на каждом предприятии. Это значит, что предъявляются менее строгие требования к основным параметрам: цетановому и йодному числу, температуре помутнения, количеству серы, массовой доле золы и вязкости.

Многие предприятия стремятся приблизится к высоким стандартам, изготавливая качественный нефтепродукт, максимально соответствующий свойствам дизтоплива. Поэтому применять печное топливо для дизельных котлов можно с учетом особенностей их работы и обслуживания.

Список литературы:

Доценко С. П., Третьякова О. И., Губанова Н. Я., Корж И. А., Исследование и разработка топлива печного композиционного [Электронный ресурс] – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-ispolzovaniya-nefteshlamov-v-sostave-toplivnyh-kompozitsiy/viewer
Злобин В. Г., Зверев Л. О., Повышение эффективности котельных установок на жидком топливе [Электронный ресурс] – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenie-effektivnosti-kotelnyh-ustanovok-na-zhidkom-toplive/viewer
Шрубок А. О., Грушова Е. И., Юсевич А. И., Тимошкина М. А., Труханович Е. В., Перспективы использования нефтешламов в составе топливных композиций [Электронный ресурс] – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metod-parofaznogo-gazohromatograficheskogo-analiza-svetlyh-nefteproduktov/viewer