为什么航母辽宁号烧的是重油?重油又是什么油,主要用在哪方面?
航母用的重油可不简单,它是一种黑色粘稠状物质,也被称为“烧不透”或“大老黑”。
重油到底是什么?它跟石油是什么关系?要想了解重油,就必须先了解石油。
什么是石油?
从科学角度分析,石油就是由大量烷烃,环烷烃以及芳香烃混合而成的烃类混合物,刚开采出来的石油也并非全是黑色,而是有深红色、金黄色、墨绿色等等,之所以会如此“色彩缤纷”,是因为石油本身所蕴含的物质比例不同,例如胶质和沥青质的含量较低,石油颜色就会越趋于浅色。
至于石油的形成,目前有两种说法,而咱们小时候听说的“石油枯竭论”就是其中之一。
第一种则是生物成油论,支持这种说法的科学家认为,地球石油储量跟古生物残骸密切相关,在遥远的蛮荒时代,随着大量生物的死亡,它们的残骸逐渐沉积在地表,而残骸在分解过程中会跟周边物质相掺杂,久而久之便形成了沉积层。
当沉积层的厚度达到一定数值后,随着内部温度和压力的变化,沉积层就会向沉积岩转变。
而沉积岩在特定环境下,会产生大量碳氢化合物,这些化合物越积越多,之后慢慢上浮,在时间的推移下,最终就变成了如今的石油。
支持另一种观点的科学家认为“生物成油论”十分荒谬,他们认为地球的石油资源,就来自于地球内部,跟生物没有半毛钱关系,因为地壳中本身就存在海量的碳氢化合物。
但因为缺乏佐证,目前科学界仍是支持“生物成油论”的居多,简而言之就是石油再开采些许年数就会枯竭,而后者更偏向于一种猜想。
当石油被开采出来后,由于本身是多种物质构成的烃类混合物,并不能直接被使用,而是需要加以提炼,主要物质有汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青、塑料原料等,而重油正是石油提炼物中的一种。
塑料原料:原油经过蒸馏后,会得到乙烯、丙烯等,这些原料被广泛应用于日常多个行业中。
汽油:汽油密度小,热值低,具备强烈刺激性气味且容易挥发,考虑到汽车发动机尺寸小,提速需求高,所以易爆燃的汽油被广泛应用于汽车、摩托、快艇等汽油机中,目前我国每天消耗的汽油量大概为16.5万吨。
煤油:相比于汽油,煤油在密度、热值、挥发性方面表现较为稳定,燃烧起来一点都不比汽油差,而且煤油也不太容易积碳,很适合航空发动机。
柴油:跟汽油比起来,柴油能量密度高,燃油消耗率低,主要用于拖拉机、卡车、柴油车以及货轮上,如今部分私家车也开始选择柴油。
润滑油:俗称机油,能减少零件之间的摩擦,除了润滑作用以外,还能带走部分热量。
沥青:石油提炼后剩余的残渣,被广泛应用于铺路,沥青路面具备不易开裂,维护难度低等优点。
重油:石油提炼的差不多了,剩下来较为粘稠的物质就是重油,具备密度高、热值高等优点,一小瓶就能烧很久,这种油在以前并不被看好,但如今被广泛应用于大型舰船,包括航母也在用重油。
为什么航母辽宁号烧的是重油?一艘数万吨的钢铁巨无霸,是如何在海上以30节(约55.56km/h)的速度在海上航行的?
简而易懂的道理就是发动机,在当下全球这么多航母中,以动力来区分,主要有常规动力航母跟核动力航母之分。
常规动力航母以锅炉或者蒸汽轮机、燃气轮机等为动力设备,通过燃料来产生动力,我国的辽宁号航母前身乃是乌克兰的“瓦良格号”,其本身在设计之初便是一艘常规动力航母,经过一番改造后,如今辽宁号的动力装置为四台TB-12G蒸汽轮机和八个增压锅炉,其原理就是燃料经过燃烧后产生高温高压的蒸气,叶片在气体的冲击下从而高速转动,以此来推动整艘航母的航行,其中用到的燃烧就是重油。
为什么辽宁号要用重油呢?
1.重油安全性高
重油主要成分是碳氢化合物、硫磺及少量无机化合物,整体颜色暗淡发黑,具备分子量大,粘度高等特性,比重可以达到0.82~0.95,平常处于半粘稠状态,很不容易挥发。
正因为重油十分粘稠,平常处于半固体状态,所以在运输装卸过程中不容易泄漏,而重油的闪点在200~300℃,如果舰船处于战斗状态,高闪点的燃料也不容易引燃,对于动不动就储存几千吨重油的舰船来说,重油的安全性就是很不错的优点,而且重油还很容易储藏。
2.重油经久耐烧,价格还很便宜
重油的含碳量高,从而它的发热量就很大,相比于标准煤的7000kcal/kg热值,重油可以达到2000度高温,热值高达10000到11000kcal/kg。
设想一下,如果航母燃油热值低,蒸汽机的涡轮转速就低,动力下降,航母的航速也跟着下降,不管是作战还是日常执行任务,都会有较大程度的影响。
而粘稠且热值高的重油,其经久耐烧的特性完全符合舰船的燃料需求。
至于航母的燃料费用,先来看看核动力航母,不同航母的核燃料丰度略有不同,例如法国“戴高乐”航母,它的铀-235丰度为20%,而美国“尼米兹级”航母的核燃料丰度就高达97.3%,至于更换核燃料的费用,暂无法得到确切数字,如果根据1千克核反应堆所需浓缩铀来计算,价格大概在20~50万美元,以此类推,猜测美国尼米兹级航母更换一次核燃料费用在10~15亿美元之间,大概可以使用25年左右,可航行80~100万海里。
作为常规动力的辽宁号,它大概可携带6000~8000吨重油,从客观角度来讲,重油差不多就是石油的油渣,相比于轻柴油7000元/吨的价格,重油大概只要3000元/吨。
如果以辽宁号装载8000吨重油来算,一次需要2400万人民币,如果加的是轻柴油,得花费5600万人民币,二者之间的价格差相当巨大。
对于长期在海上执行任务的辽宁号来讲,每天所需消耗的燃油量肯定是巨大的,相比于昂贵的核燃料,以及其他燃料,重油绝对能给国家节约一大笔巨款,把这笔钱花在研发上岂不是更加完美。
鉴于重油的这些优点,很多大型船舶如今也在使用重油,此外重油还可用来发电、冶炼,涉及到的行业十分广泛,简而言之,石油是人类发展必不可少的资源,而重油也越来越受到相关领域的青睐。
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为什么航母辽宁号烧的是重油?重油又是什么油,主要用在哪方面?
重油有个外号叫“大老黑”也叫“烧不透”,第一个外号是因为它的形状黑,第二个外号则是它的利用率低。还有一个外号叫“难伺候”,因为一般的车辆用不了重油,用重油的动力系统设计麻烦得很。
重油是燃料油的一种,颜色暗淡而黑的液体。重油态度坚定,一般情况下都不动声色,所以有叫持久油。重油分为两种一种是天然的,一种的原油加工过程产生的。也可以它是原油加工的催化剂和先行者,重油是为了提炼而生,但诞生的过程非常艰难,裂化渣油、减压渣油、裂化柴油以及催化柴油它们几个为了一个共同的目标团结在一起才有了重油。
地下开采时还要给它做“思想工作”,先要用热气和开水温暖它,还要用特定的物质来融化它的心,因为它肚子里都是固体石蜡和硫、氮和金属,可谓是铁石心肠。
而人工合成的重油则简单得多,提炼出原油后,“油渣”就是重油。我们知道所有的机械都离不开润滑油,而润滑油的“油渣”也是重油。
我们可以把重油叫做油渣,但油渣不是废物,因为它并非一无是处,它心里满腔热忱,还能发挥光和热。这种“油渣”除了百分之十左右的成分,其余部分都是可以燃烧的。而且热量高、热度高,能产生两千度的高温,是大炼钢铁的能手。
除了炼钢,重油还可以做燃料。
炼钢的话,什么样的重油都能用,一点也不讲究;人们对作燃料的重油就非常刻薄,除要求有高发热量外,还有几个关要过:
(1) 合适的黏度。重油本身又稠又硬,不稀释不能通过管道输送。稀释后还便于将它雾化提高热效率,为了降低它的黏度,必要的时候还要对它加热。
(2)合适的凝固点。通常情况下,重油的凝固温度为摄氏30度左右,凝固点高于这个温度的话,就无法运输,也不能装卸,所以必须要对其适度加热。
(3)合适的闪点。闪点达到了才能运输和对其进行雾化,重油的合适闪点在200-300摄氏度。
(4)杂质不能多。
杂质多发热量就低,同时还会加快机械磨损和火花塞积碳。必要时就要进行过滤和提纯。
所以说重油不是无用物,各国航母都用它。
重油又黑又丑又难闻,但它却是香饽饽,世界各国的航母离不开它。我国航空母舰辽宁号,用的就是重油。
我们知道中国家大业大,最怕的是大手大脚,浪费资源。再大的家业也怕挥霍,要学会过日子。中国的海军就给我们做出了榜样,要回过日子,该话的不含糊,能省的就有一定要省。
中国现在是世界第二大经济体,根本不差钱,但不能乱挥霍。普通重油比,煤油便宜两三倍倍,比汽油和柴油便宜五六倍,所以重油的成本太亲民了,我们航母就要它;除了冒黑烟,别的毛病没有,航母行驶一点也不受影响,为什么不用?是真心便宜。
我们的辽宁舰的油箱的肚子能装下8500吨油,假如要是每吨能降低2000元,加一次油就剩下将近2000万。这些钱能让多少失学儿童上学,能让多少贫困人口得到温饱,能治好多少没钱看病的弱势群体?
真是不算不知道,一算吓一跳。
辽宁号体积大,需要的动力大、燃料多。用汽油柴油肯定不现实,用核反应堆也不切合实际,所以重油就成了航母辽宁号的香饽饽。重油价格低、热量高,燃点低、稳定性高,颜值低、黏度高,航母上用重油再合适不过了。
为什么航母辽宁号烧的是重油?重油又是什么油,主要用在哪方面?
“辽宁”舰的动力系统是锅炉+蒸汽轮机,而锅炉是需要烧燃料的,这个燃料就是重油。下图为央视报道的“辽宁”舰锅炉
说重油前先说一下蒸汽轮机的事情,首先要明确一点:蒸汽轮机和蒸汽机是两个东西,不要把以前煤+蒸汽机和现在的蒸汽轮机相比。其实蒸汽轮机的原理也是很简单的,高温高压蒸汽加速后冲击叶片,叶片带动中心轴转动来驱动主轴和螺旋桨。蒸汽轮机的应用非常广泛,首先技术上相对简单。而且单机功率可以做的非常大(舰用可以达到单机7.5万千瓦以上),适合大型军舰使用。而且蒸汽轮机相对噪音低、损耗低、大修间隔时间长等特点。除了“辽宁”舰之外美国的11艘核动力航空母舰也都是蒸汽轮机驱动。
现在问题的关键就是这个冲击叶片的高温高压蒸汽是哪来的,上面我们也说美国的航空母舰都是蒸汽轮机,可能有的朋友会问美国不是核动力航空母舰吗?美国的确是核动力,这个所谓的“核动力”只是指产热方式而已,美国的核动力航空母舰是核反应堆+蒸汽轮机的组合,通过核反应堆热量将水转换为水蒸气,然后水蒸气再推动蒸汽轮机叶片,蒸汽轮机带动主轴和螺旋桨转动。但是“辽宁”舰诞生的时候(瓦良格号)没有核动力技术,这样他就必须要通过烧锅炉产生热量来生产高温高压蒸汽,然后就和上面核动力那个步骤是一样了。这个锅炉是需要燃料燃烧的,这个燃料就是重油。
重油又叫燃料油,他是原油提炼出汽油、柴油、煤油等之后剩下的那一部分,整体是黑色的,也就是下图那样。这种油非常粘稠和厚重,凝固点比较高,常温下的流动性就很差了,加注或使用的时候需要预先加热,否则流行性太差无法加注或喷入锅炉困难,这算是他一个缺点。但是重油的含碳量高(85%-90%),燃烧持久,发热量很大,每公斤重油产生的热量达到40MJ以上,比传统的优质无烟煤高30%以上,略低于汽油和柴油。更重要的是重油便宜,我查了一下0号柴油零售价大概是7600元一吨,而180号燃料油(重油)的价格是4500元一吨。所以对于需要大量产热的锅炉来说,便宜又耐烧的重油是一个很好的选择。
至于重油的其他用途,其实和烧锅炉有关的场合都会出现重油的影子。用在军舰上,除了“辽宁”舰是重油锅炉+蒸汽轮机之外,051/051B/051C驱逐舰都是烧重油,俄罗斯“现代”级驱逐舰也是这种组合。再就是烧暖气的锅炉、烧热水的锅炉甚至有的小型电厂的锅炉也都可能用到重油,反正和烧锅炉有关的都可能出现。
为什么航母辽宁号烧的是重油?重油又是什么油,主要用在哪方面?
辽宁舰烧重油是因为它的动力是相对落后的蒸汽轮机,而重油的优点当然不只是便宜了,如果单单只是便宜,干嘛不直接烧柴火?重油作为石油提炼完汽油和柴油后所剩下的残渣,虽然表面黑黝黝的很丑,可是内心很强大,应用其实也是相当广泛的。
辽宁舰使用的什么动力?辽宁舰采用的是4台TB-12蒸汽轮机,配合八个增压锅炉一起产生20万马力的动力,可以推动6万吨的航母舰体以29节的高速前进。所谓蒸汽轮机其实就是我们中学课本上提到的瓦特在工业革命的首秀—蒸汽机,基本原理就是先烧火,然后火上架一口锅炉,锅里放水,水沸腾以后产生高温高压气体冲击蒸汽轮机叶片带动汽轮机转子旋转,连接在末端的螺旋桨也就转起来了。
使用蒸汽轮机为什么就要用重油?第一、蒸汽轮机因为要持续不断的烧水,所以需要热量大,持续燃烧性能强劲的燃料,而重油就是这方面的佼佼者。重油的主要成分为碳氢化合物,可燃性非常好,不仅燃烧温度高,发热量也不错,能够达到40000~42000 kJ/kg,由于重油十分粘稠,持续燃烧性能也杠杠滴,比稀薄的汽油和柴油都更适合蒸汽轮机。在工业应用上,以前炼钢就经常使用热力十足的重油,后来因为价格上涨才换成了现在的煤粉。第二、军舰都是用来打仗的,安全因素也必须保证,而重油闪点高,最高能达到150℃,而且重油不会挥发,抗爆性能也不错,在战斗中如果军舰被击中燃料舱,使用重油的存活率要比汽油和柴油高不少。第三、重油在常温下一般处于半固体状态,不会自行流动,不容易发生泄露,所以日常储藏维护也是非常的方便的。但是这里透露一个小细节,辽宁舰的重油在使用前一般都是要使用煤油先加热,降低粘稠度,然后被点燃使用的,半固体状态的重油是不好燃烧的。
当然了,这家伙是真的便宜!石油作为一种最为普遍的化石燃料,也被誉为“工业的血液”,但是血液这玩意儿也是分三六九等的,石油在不断提炼的过程中,首先会生出汽油、柴油、煤油这些儿子,而后剩下的残渣就是孙子重油,而重油再提炼就能生出重孙子沥青,这也可以看出来重油这玩意儿在石油副产品中地位是相当低的。也正是因为人微言轻,所以它的价格也就非常便宜,一般重油价格是煤油的三分之一左右,而汽柴油价格又比煤油要贵得多,所以这家伙是真心便宜。辽宁舰的油箱最多能够装8000吨左右的油,如果按每吨便宜1000元的最小值计算,加满一次油就能省下800万元人民币,这对于国家来说,绝对也是省下了一笔巨款,不得不说重油这玩意儿虽然丑不拉几,但是优点确实不少,此处应该有掌声。最大的缺点可能就是杂质多,污染大,老毛子的“库兹涅佐夫”号航母也是因为烧重油冒黑烟所以老是被西方吐槽呢!
为什么航母辽宁号烧的是重油?重油又是什么油,主要用在哪方面?
辽宁号使用重油最主要的原因是便宜。重油是原油中提炼出的汽油和柴油后剩余的液态残留物。重油粘稠度高、易凝固,但是它的热值大,燃烧温度高,大型蒸汽轮机锅炉和中大型船舶发动机燃烧的都是重油。重油主要应用于4大行业:1、电力行业;2、钢铁行业;3、建材行业;4、石油化工行业。
重油又被称为燃料油,辽宁号属于常规动力航母,加注的是380号燃料油,而且一次就能装下8000吨。按照目前约3380元/吨的价格,约耗资2700万元。辽宁号的动力来源于4台乌克兰TB-12蒸汽轮机,总功率高达14.9万千瓦。此外辽宁号还搭载8个锅炉,它可以产出高温高压蒸汽,并冲击汽轮叶片,运动的叶片通过传动装置带动螺旋桨叶片。加满油的辽宁号能以18节速度续航8000海里,或者29节速度续航3850海里。
重油的特点是粘度高、分子量大,热值在10000至11000 kcal/kg,比重在0.82~0.95。它的成分主要包括碳氢化合物,此外还有硫黄和微量的无机化合物。欧洲将燃料油定义为原油经蒸馏而留下的黑色粘稠残余物,或者它和较轻组分的掺和物。而美国指的是任何闪电不低于37.8摄氏度,且可燃烧的液态或可液化的石油产品。燃料油除了船舶使用外,电厂发电、加热炉燃料、冶金炉和其他工业炉也经常当做燃料使用。
图、印度航母“维克拉玛蒂亚”同样浓烟滚滚
而国内使用的重油通常是40摄氏度运动粘度和100摄氏度运动粘度。根据含硫量的高低也分为高硫、中硫和低硫燃料油。二战时期重油还被当做燃烧弹的原料。
为什么航母辽宁号烧的是重油?重油又是什么油,主要用在哪方面?
辽宁舰是我国第一艘航空母舰,实现了中国海军航母的从无到有,是中国航母工业发展的开端,是我国的一艘标志性军舰。我国的辽宁舰是一艘常规动力航母,动力系统主要是四台TB-12蒸汽轮机。蒸汽轮机是一种适合大型舰船的外燃机,输出功率巨大,辽宁舰的4台TB-12蒸汽轮机的总功率可以达到14.9万KW,可以推动这个满载排水量庞然大物跑出超过30节的高速。这里提一句,现代舰船的蒸汽轮机和早期烧煤的蒸汽机已经完全不同,使用蒸汽轮机并不代表落后。蒸汽轮机是现代大型舰船的主流动力装置,就算是美国的尼米兹级核动力航母,虽然使用核反应堆提供能量,但是驱动航母螺旋桨的依然是蒸汽轮机。美国尼米兹级航母动力系统由两座A4W/A1G压水堆,四台蒸汽轮机和4台应急柴油机组成,可以轻松输出26万马力。按道理来说,蒸汽轮机属于外燃机,只能能够点燃就能够就能驱动涡轮转动,带动螺旋桨,驱动航母前进。之所以重油会成为辽宁舰的燃料,是因为重油便宜又好用,是一款非常适合舰船使用的燃料。蒸汽轮机理论上来说什么可燃的东西都能当作燃料,但是燃料的性能在很大程度上决定着蒸汽轮机的功率输出。如果选择的燃料热值不够,加热产生的水蒸气温度不够,压力不足,那会直接导致蒸汽机涡轮转速不够,导致航母航速下降。所以,燃料的选择相当重要,既要热值高,好保存,还要价格便宜,降低使用成本,而重油恰好就是这么一款燃料。重油有一个更加直观的名字,叫做燃料油,是一种黑色的粘稠液体(还好不是白色),是原油提取汽油和柴油之后剩下的其余部分。重油的特点是分子量大,黏度高,热容大,且价格便宜。
重油外观呈黑色粘稠状,基本不流动,非常黏稠,一粘上就很难清洗。
重油热容可以达到10000-11000kcal/kg。如此高的热容,让重油燃烧放出热量大的同时,还能保证持久燃烧。重油价格非常便宜,根据目前市面上的价格,一吨180号重油的价格在2000元左右,仅仅为柴油的三分之一左右。然后我们来算算辽宁舰的航行成本。辽宁舰一次出海燃料加满大概是8000吨重油和300吨用于点燃重油的柴油,需要耗时7小时,需要花费大概1630万元。以18节速度巡航时,辽宁舰最大航程大概是7000海里,也就是12964公里。计算下来辽宁舰每公里油耗约1.6吨,百公里油耗160吨,花费在32万元左右。好像也不是太贵哦,可是辽宁舰大多数时候都不是在跑经济航速,所以油耗会大得多,根据媒体披露,半个月的训练周期,辽宁舰航母要烧掉3000万元的油。航母还真不是普通国家玩得起的。重油属于可持久性油类,即挥发性很差。油类的挥发性更好判断,能在附近闻到味道的,就说明挥发性很好,挥发性好了安全性就差。比如汽油就非常容易挥发,隔着老远都能闻到它的臭味,所以汽油的运输和储存难度都非常高,就算隔着火源有一定距离也容易失火。而重油就不一样了,重油不仅难以挥发,闪点也非常高,易于保存,非常安全。这就可以保证重油用在航母上进行作战时不会受到炮击而大面积燃烧,造成二次伤害,是一款非常优秀的舰船燃料。
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