Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Август » 31 » Виды химических топлив
12:56
Виды химических топлив

    Ранее мы неоднократно использовали термин “топливо”, подразумевая под этим словом химическое соединение, способное подвергаться окислению  при реакции с высоко электроотрицательным элементом или его соединением. Например, с кислородом, озоном, хлором, фтором, оксидом хлора, фторидом кислорода и пр. Ниже представлен перечень наиболее распространенных в промышленности топлив для ТЭС, ТЭЦ и транспортных средств.

    Начнем с наиболее ранних видов – твердого топлива. Самым древним и некогда массовым топливом была древесина, подробно о процессах горения древесины было сказано ранее. Современные перспективы использования древесины так же обсуждались. Следует только уточнить, что древесина является наиболее экологичным видом топлива, продукты сгорания древесины не представляют серьезной опасность для окружающей среды (при грамотном использовании), а запасы древесины легко восполняются посадкой новых массивов или естественным путем. Сегодня несколько экологически целесообразнее использовать древесину для химической переработки и лишь некондицию и отходы употреблять для нужд получения энергии.

    Другим видом твердого топлива является уголь. Различают бурый, каменный угли и антрацит, наиболее древний, плотный и высококалорийный сорт угля. В отличие от древесины, уголь не так легко восполняется и его запасы очень даже исчерпаемы. При сегодняшнем потреблении запасов угля на планете осталось на 150-200 лет. При этом разведанных запасов коксующихся углей, столь  ценных для металлургии, всего на 50-80 лет.

    В отличие от древесины, продукты сгорания углей богаты радиоактивными изотопами и соединениями тяжелых металлов. Так, работающая без очистных сооружений ТЭС мощностью 1 миллион кВт, выбрасывает в окружающую среду больше радиации, чем нормальная АЭС той же мощности. К недостаткам углей так же стоит отнести их хрупкость, фракционную неоднородность (вызывающую необходимость сортировки) и малую скорость послойного горения (требующую большой объем топочного пространства или измельчения угля в пыль (камерный метод сжигания). Топочные устройства для сжигания углей всегда отличаются максимальной сложностью и стоимостью. Кроме того, высокая зольность (10 – 30%) ограничивает возможности использования углей в топочных устройствах высокой мощности и снижает КПД печей.

    Другим видом топлива является торф. Торф во всем аналогичен бурым углям, но, образуется при меньшем давлении и за значительно меньший срок. Запасы торфа так же исчерпаемы, как и углей. Но, торф имеет намного меньшее значение для металлургии и химической промышленности. Более 98% торфа просто сжигается для получения тепла, не подвергаясь значительной переработке. Иногда торф имеет даже большую зольность, чем угли, теплотворная способность (калорийность) при этом значительно ниже. Роль торфа в энергетике всегда была скромна (не более 4-5% среди ТЭС и ТЭЦ и всего около 1-1,5% в общей энергетике) и вряд ли его роль заметно возрастет.

    Соседом торфа являются горючие сланцы. Они образуются в более засушливых районах и отличаются высокой зольностью. Во всем аналогичны углям и торфу, запасы в природе намного меньше, чем торфа. Их роль в энергетике еще меньше, чем у торфа.

    Древесный уголь получают искусственно из древесины. Как правило, он имеет большую калорийность, чем ископаемые угли и отличается большой скоростью горения за счет пористости. Ранее древесный уголь иногда применяли на паровых судах и паровозах небольшого размера, сегодня в отсталых странах его часто используют для обогрева жилища и для приготовления пищи (за неимением электроэнергии). Перспективы в энергетике практически нулевые, но, древесный уголь применяется в быту, химической промышленности и способен в будущем потеснить кокс в металлургии.

    Завершая разговор о твердых топливах для энергетического комплекса, следует отметить, что многие металлы прекрасно горят в атмосфере чистого кислорода и даже на воздухе. Их теплотворная способность иногда намного выше, чем у углеродных топлив (например: алюминий, магний, цинк и др.). Перспективы в энергетике нулевые, но, металлы иногда используют в топливных элементах (например, на торпедах или в топливных элементах систем электропитания) и часто применяют в пиротехнике. Запатентованы технологии использования металлов в топливных элементах транспортных средств (например, малых подводных лодок или ракет). Эти технологии не нашли практического применения по ряду серьезных причин.

    Более совершенными и технологичными видами топлив являются жидкие топлива. В отличие от твердых топлив, их намного легче подавать в топку (ДВС, ВРД, ракетный двиг. и пр.), производить тонкую регулировку расхода. Почти все жидкие топлива имеют нулевую зольность. К другим преимуществам жидких топлив следует отнести простоту заправки ТС или отгрузки топлива на склад электростанции. К недостаткам жидких топлив относят их пожарную опасность (связанную с летучестью) и большую стоимость.

    Классическим видом жидкого топлива можно назвать сырую нефть. Даже в середине прошлого века нефть иногда использовали на ТЭС и ТЭЦ в отсталых странах. Сегодня нефть не применяют ни на ТЭС, ни для питания транспортных средств с паротурбинными двигателями. Причины в технологических проблемах, связанных с широким разбросом фракций и экономическая нецелесообразность.

    Тяжелые фракции нефти, главным образом, мазут, намного пережили своего родственника. Не смотря на высокие вязкость и температуру кипения, мазут можно назвать классическим жидким топливом для электростанций. К преимуществам относят самую низкую среди жидких топлив себестоимость и высокую калорийность (выше только у природного газа и неуглеродных топлив вроде бора или металлов).

    Сегодня мазут является вторым по распространенности после углей, топливом для ТЭС и ТЭЦ. В последние 30-40 лет природный газ стремительно потеснил мазут. Это связано, как с экономическими перспективами глубокой химической переработки мазута до более дорогих продуктов химической промышленности, так и с экологической целесообразностью использования более чистого и легкокипящего топлива. Так, при использовании природного газа на ТЭС вместо мазута (при той же мощности и стоимости оборудования) выброс угарного газа снижается на 30-40%, а выброс сажи в два с лишним раза. Так же, намного уменьшается выброс канцерогенных продуктов неполного окисления полициклических ароматических углеводородов (нафталина, антрацена, фенантрена и пр.).

    Сегодня еще находятся в эксплуатации некоторое количество старых судов с паротурбинными двигателями, на которых в качестве топлива применяется мазут. Их постепенно вытесняют суда с мощными дизелями и ГТУ на керосине.

    Несмотря на то, что мазут будут применять в на ТЭС и ТЭЦ вплоть до полного исчерпания запасов нефти, его роль будет стремительно падать уже в ближайшие 10-15 лет. Это связано с химической переработкой мазута и уменьшением вклада тепловой энергетики в энергетической отрасли. В топочных устройствах, предназначенных для мазута, можно с успехом сжигать жидкие и газообразные органические отходы химической отрасли. Что представляет некоторые перспективы для энергетических комплексов соответствующих химических предприятий.

    Среди жидких топлив нельзя не упомянуть углеводородные топлива для ДВС. Мы уже говорили о видах и особенностях некоторых из них ранее. Следует отметить, что кроме некоторых марок топлив для дизельных двигателей, жидкие топлива ДВС не имеют применения в энергетической отрасли. Это связано, как с их дефицитностью, так и с высокой себестоимостью. Дизели на ТЭС применяются как дублирующие агрегаты на случай аварии основных устройств или для небольших электростанций (мощность одной установки обычно не превышает 1500 кВт).

    При этом жидкие углеводородные топлива составляют основу топлив для ДВС различных транспортных средств, от дизельной подводной лодки или ракетоносителя, до мопеда или бульдозера. В перспективе данные топлива будут вытеснены более высокотехнологичными синтетическими топливами вроде метанола или бензола, а так же, газообразным углеводородным топливом.

   Газообразные углеводородные топлива мы неоднократно упоминали ранее. Сейчас стоит добавить, что газообразные топлива отличаются высокой калорийностью и экологической безопасностью. При этом газ легче и быстрее смешивается с воздухом, что способствует его более полному сгоранию в том же объеме камеры сгорания. К недостаткам газообразных топлив относят их низкое октановое число (для поршневых ДВС), проблемы с хранением и транспортировкой газа под давлением в толстостенных емкостях, а так же, несколько большую пожарную опасность.

    Газообразные топлива имеют широкие перспективы, главным образом, в промышленной энергетике. В транспортных средствах газ применяют для питания небольших и средних наземных ТС.

    Кроме природного газа иногда используется водород. Хотя он имеет перспективы как экологичное и дешевое синтетическое топливо для ТС, его не спешат внедрять. Сегодня водород иногда применяют для сварки и резки металлов, а так же, для высокотемпературных (300 – 400*С) топливных элементов.

    На этом мы закончим знакомство с основными видами топлив для ТС, химпрома и энергетики. В следующих беседах подробнее вернемся к характеристикам и особенностям применения каждой марки и сорта упомянутых топлив.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 1824 | Добавил: Chemadm | Теги: энергетика, Топливо, ТЭС, тэц | Рейтинг: 5.0/4
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]