Вуглеводневе паливо – це горюча речовина, що складається із сполук вуглецю та водню. До них відносяться рідкі нафтові палива (автотракторні, авіаційні, котельні та інші…) та вуглеводневі горючі гази (метан, етан, бутан, пропан, їх природні суміші та інші…). Чим вище вміст у вуглеводневому паливі водню, тим більша його масова теплота згоряння.

Вуглеводневе паливо є рідиною складного складу, що складається з великої кількості індивідуальних вуглеводнів. Така рідина немає певної температури кипіння, процес кипіння відбувається у певному інтервалі температур. Характерними точками фракційного складу зазвичай вважають температуру початку кипіння, температуру википання 10, 50, 90% обсягу палива та температуру кінця кипіння.

Джерелами вуглеводневого палива є сира нафта та природний газ.

Теплота згоряння вуглеводневих палив залежить від хімічного складу та будови індивідуальних вуглеводнів, що входять до складу палива, і для вуглеводнів різних груп знаходиться в межах 9500 - 10500 ккал/кг(кДж/кг).

Метан

Найпростіший вуглеводень, безбарвний газ без запаху, хімічна формула – СН4. Малорозчинний у воді, легший за повітря. Метан нетоксичний і безпечний для здоров'я людини. Нагромаджуючись у закритому приміщенні, метан вибухонебезпечний. Вибухонебезпечний при концентрації повітря від 4,4 % до 17 %.Метан – найбільш термічно стійкий насичений вуглеводень. Його широко використовують як побутове та промислове паливо та як сировину для промисловості. Метан широко використовується як моторне паливо для автомобілів. Молярна маса = 16,04 г/моль. Температура плавлення -182,49 ° С, кипіння -161,58 ° С. Щільність = 0,7168 кг/м 3 .

Етан

З 2 Н 6 – органічна сполука, другий член гомологічного ряду алканів. У природі міститься у складі природного газу, нафти та інших вуглеводнів. Порівняно з метаном та пропаном більше пожежі – і вибухонебезпечний. Малотоксичний. Основне використання етану у промисловості – отримання етилену. Етан за нормальних умов – безбарвний газ, без запаху та смаку. Молярна маса = 30,07 г/моль. Температура плавлення –182,81 °C, кипіння –88,63 °C. Щільність = 1,342 кг/м3.

Пропан

З 3 Н 8 – органічна речовина класу алканів. Міститься у природному газі. Чистий пропан не має запаху, проте в технічний газ можуть додаватися компоненти, що мають запах (Побутовий газ). Як представник вуглеводневих газів пожежі – і вибухонебезпечний. Малотоксичний. Дуже малорозчинний у воді. Утворює з повітрям вибухонебезпечні суміші при концентрації пари від 2,1% до 9,5%. Температура кипіння -42,1 ° С, плавлення -187,6 ° С. Молярна маса = 44,1 г/моль. Щільність = 2,019 кг/м3. Пропан використовується в промисловості для зварювання, різання металу та в заготівельних роботах; у побуті для підігріву води, приготування їжі та обігріву приміщень; останнім часом широко використовується як автомобільне паливо (дешевше та екологічно безпечніше в порівнянні з бензином).

Бутан

З 4 Н 10 – органічна сполука, вуглеводень класу алканів. Бутан – безбарвний горючий газ із специфічним запахом. Легкозаймистий, межі вибуховості 1,9 - 8,4% у повітрі за обсягом. Температура плавлення -138,4 ° С, кипіння -0,5 ° С. Молярна маса = 58,12 г/моль. Щільність = 2,703 кг/м 3 . Бутан, як і пропан, використовується в побуті для обігріву приміщень і приготування їжі.

Пропан – бутан

Цесуміш двох нафтових вуглеводневих газів, пропану З 3 Н 8 і бутану З 4 Н 10 . Пропан – бутанова суміш у газоподібному стані є безбарвною, не отруйною, важчою за повітря, має різкий запах. Пропан - бутанові суміші широко використовується в промисловості для зварювання та різання. Також ця газова суміш використовується як автомобільне паливо.

Авіаційне паливо

Це горюча речовина, що вводиться разом із повітрям у камеру згоряння двигуна літального апарату для отримання теплової енергії в процесі спалювання. Діляється на два типи – авіаційні бензини та реактивне пальне. Авіаційний бензин застосовується, як правило, у поршневих двигунах, реактивне пальне у турбореактивних двигунах. Також відомі розробки дизельних поршневих авіаційних моторів, які використовували дизельне паливо, а зараз - гас. Також слід зазначити, що авіаційні палива застосовуються у авіаційної техніці. Основна сфера застосування авіаційних бензинів - паливо поршневих двигунів.

Котельне нафтове паливо

Рідке котельне паливо - паливо, що застосовується у стаціонарних котельних установках, у промислових печах різного призначення. Залежно від виду сировини рідкі котельні палива бувають: нафтові, що отримуються з нафтових залишків, сланцеві та вугільні. Більшість рідких котелень становлять нафтові фракції (вуглеводні, що містять від 5 до 10 атомів вуглецю в молекулі). Перевага рідкого котельного палива перед твердим визначається їх високою питомою теплотою згоряння, зручністю транспортування та зберігання, простотою подачі в топку. Однак економічно таке паливо поступається газоподібному.

Таким чином, завдяки відносно низьким витратам на виробництво та переробку цього палива, воно отримало широке застосування для виробничих та господарських потреб населення, тому сфера застосування зрідженого вуглеводневого газу широка.

ВИДИ ПАЛИВА. КЛАСИФІКАЦІЯ ПАЛИВА

За визначенням Д.І.Менделєєва, «паливом називається палива речовина, яка навмисне спалюється для отримання теплоти».

В даний час термін «паливо» поширюється на всі матеріали, що є джерелом енергії (наприклад, ядерне паливо).

Паливо за походженням ділять на:

Природне паливо (вугілля, торф, нафта, горючі сланці, деревина та ін.)

Штучне паливо (моторне паливо, генераторний газ, кокс, брикети та ін.).

За своїм агрегатним станом його ділять на тверде, рідке та газоподібне паливо, а за своїм призначенням при використанні – на енергетичне, технологічне та побутове. Найбільш високі вимоги висуваються до енергетичного палива, а мінімальні вимоги – до побутового.

Тверде паливо – деревно-рослинна маса, торф, сланці, буре вугілля, кам'яне вугілля.

Рідке паливо продукти переробки нафти (мазут).

Газоподібне паливо – природний газ; газ, що утворюється під час переробки нафти, і навіть біогаз.

Ядерне паливо – речовини, що розщеплюються (радіоактивні) (уран, плутоній).

органічне паливо, тобто. вугілля, нафту, природний газ, становить переважну частину всього енергоспоживання. Утворення органічного палива є результатом теплового, механічного та біологічного впливу протягом багатьох століть на останки рослинного та тваринного світу, що відкладаються у всіх геологічних формаціях. Все це паливо має вуглецеву основу, і енергія вивільняється з нього, головним чином, у процесі утворення діоксиду вуглецю.

ТВЕРДЕ ПАЛИВО. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тверде паливо . Викопне тверде паливо (крім сланців) є продуктом розкладання органічної маси рослин. Наймолодше з них – торф – є щільною масою , утворену з перегнилих залишків болотяних рослин. Наступними за «віком» є буре вугілля – земліста або чорна однорідна маса, яка при тривалому зберіганні на повітрі частково окислюється («вивітрюється») і розсипається на порошок. Потім йдуть кам'яне вугілля, що має, як правило, підвищену міцність і меншу пористість. Органічна маса найстаріших їх – антрацитів – зазнала найбільших змін і 93 % складається з вуглецю. Антрацит відрізняється високою твердістю.

Світові геологічні запаси вугілля, виражені в умовному паливі, оцінюються в 14000 млрд. тонн, з яких половина відноситься до достовірних (Азія – 63%, Америка – 27%). Найбільші запаси вугілля мають США і Росія. Значні запаси є у ФРН, Англії, Китаї, в Україні та Казахстані.

Усю кількість вугілля можна подати у вигляді куба зі стороною 21 км, з якого щорічно вилучається людиною «кубик» зі стороною 1,8 км. За таких темпів споживання вугілля вистачить приблизно на 1000 років. Але вугілля – важке незручне паливо, що має багато мінеральних домішок, що ускладнює його використання. Запаси його розподілені вкрай нерівномірно. Найвідоміші родовища вугілля: Донбаський (запаси вугілля 128 млрд.т.), Печорський (210 млрд.т.), Карагандинський (50 млрд.т.), Екібастузький (10 млрд.т.), Кузнецький (600 млрд.т.) , Кансько-Ачинський (600 млрд.т.). Іркутський (70 млрд.т.) басейни. Найбільші у світі родовища вугілля – Тунгуське (2300 млрд.т. – понад 15% від світових запасів) та Ленське (1800 млрд.т. – майже 13% від світових запасів).

Видобуток вугілля ведеться шахтним методом (глибиною від сотень метрів до кількох кілометрів) або у вигляді відкритих кар'єрних розробок. Вже на етапі видобутку та транспортування вугілля, застосовуючи передові технології, можна досягти зниження втрат при транспортуванні. Зменшення зольності та вологості вугілля, що відвантажується.

Відновлюваним твердим паливом є деревина. Частка її в енергобалансі світу зараз надзвичайно невелика, але в деяких регіонах деревина (а частіше її відходи) також використовується як паливо.

Як тверде паливо можуть бути також використані брикети – механічна суміш вугільної та торф'яної дрібниці зі сполучними речовинами (бітум та ін), спресована під тиском до 100 МПа у спеціальних пресах.

РІДКЕ ПАЛИВО. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Рідке паливо. Практично все рідке паливо поки що отримують шляхом переробки нафти. Нафта, рідка палива корисна копалина, являє собою буру рідину, що містить в розчині газоподібні та легколеткі вуглеводні. Вона має своєрідний смоляний запах. При перегонці нафти отримують ряд продуктів, що мають важливе технічне значення: бензин, гас, мастила, а також вазелін, що застосовується в медицині та парфумерії.

Сиру нафту нагрівають до 300-370 °С, після чого отримані пари розганяють на фракції, що конденсуються за різної температури tª: зріджений газ (вихід близько 1%), бензинову (близько 15%, tª=30 - 180°С). Гасову (близько 17%, tª=120 - 135°С), дизельну (близько 18%, tª=180 - 350°С). Рідкий залишок із температурою початку кипіння 330-350°З називається мазутом. Мазут, як і моторне паливо, є складною сумішшю вуглеводнів, до складу яких входять, в основному, вуглець (84-86 %) і водень (10-12%).

Мазут, що отримується з нафти ряду родовищ, може містити багато сірки (до 4.3%), що різко ускладнює захист обладнання та навколишнього середовища при його спалюванні.

Зольність мазуту має перевищувати 0,14 %, а вміст води має бути трохи більше 1,5 %. До складу золи входять сполуки ванадію, нікелю, заліза та інших металів, тому її часто використовують як сировину для отримання, наприклад, ванадію.

У котлах котелень та електростанцій зазвичай спалюють мазут, у побутових опалювальних установках – пічне побутове паливо (суміш середніх фракцій).

Світові геологічні запаси нафти оцінюються 200 млрд. т., у тому числі 53 млрд.т. становлять достовірні запаси. Більше половини всіх достовірних запасів нафти розташовано у країнах Середнього та Близького Сходу. У країнах Західної Європи, де є високорозвинені виробництва, зосереджено відносно невеликі запаси нафти. Розвідані запаси нафти постійно збільшуються. Приріст відбувається переважно рахунок морських шельфів. Тому всі наявні у літературі оцінки запасів нафти є умовними і характеризують лише порядок величин.

Загальні запаси нафти у світі нижчі, ніж вугілля. Але нафту зручніше використання паливо. Особливо у переробленому вигляді. Після підйому через свердловину нафту прямує споживачам переважно нафтопроводами, залізницею чи танкерами. Тому у собівартості нафти істотну частину має транспортна складова.

ГАЗООБРАЗНЕ ПАЛИВО. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Газоподібне паливо. До газоподібного палива належить передусім природний газ. Це газ, що видобувається із чисто газових родовищ, попутний газ нафтових родовищ, газ конденсатних родовищ, шахтний метан тощо. Основним його компонентом є метан СН4; крім того, у газі різних родовищ містяться невеликі кількості азоту N2, вищих вуглеводнів СnНm, діоксиду вуглецю СО2. У процесі видобутку природного газу його очищають від сірчистих сполук, але частина їх (переважно сірководень) може залишатися.

При видобутку нафти виділяється так званий попутний газ, що містить менше метану, ніж природний, але більше вищих вуглеводнів і тому виділяє при згорянні теплоти.

У промисловості і особливо в побуті знаходить широке поширення скраплений газ, що отримується при первинній обробці нафти та попутних нафтових газів. Випускають технічний пропан (не менше 93% С3 Н8 + С3 Н6), технічний бутан (не менше 93% С4 Н10 + С4 Н8) та їх суміші.

Світові геологічні запаси газу оцінюються в 140-170 трлн м³.

Природний газ розташовується в покладах, що є «куполами» з водонепроникного шару (типу глини), під яким у пористому середовищі (пісковик) під тиском знаходиться газ, що складається в основному з метану СН4. На виході зі свердловини газ очищається від піщаної суспензії, крапель конденсату та інших включень і подається на магістральний газопровід діаметром 0,5 – 1,5 м завдовжки кілька тисяч кілометрів. Тиск газу газопроводі підтримується лише на рівні 5 МПа з допомогою компресорів, встановлених через кожні 100-150 м. Компресори обертаються газовими турбінами, споживають газ. Загальна витрата газу на підтримку тиску в газопроводі становить 10-12% від усього, що прокачується. Тому транспорт газоподібного палива дуже енерговитратний.

Останнім часом у ряді місць все більше застосування знаходить біогаз – продукт анаеробної ферментації (зброджування) органічних відходів (гною, рослинних залишків, сміття, стічних вод тощо). У Китаї на різних покидьках працюють вже понад мільйон фабрик біогазу (за даними ЮНЕСКО – до 7 млн.). У Японії джерелами біогазу є звалища попередньо відсортованого побутового сміття. "Фабрика", продуктивністю до 10-20 м ³ газу на добу. Забезпечує паливом невелику електростанцію потужністю 716 квт.

Анаеробне зброджування відходів великих тваринницьких комплексів дозволяє вирішити надзвичайно гостру проблему забруднення навколишнього середовища рідкими відходами шляхом перетворення їх на біогаз (приблизно 1 куб.м на добу на одиницю великої рогатої худоби) та високоякісні добрива.

Дуже перспективним видом палива, що має втричі більшу питому енергоємність порівняно з нафтою, є водень, науково-експериментальні роботи з пошуку економічних способів промислового перетворення якого активно ведуться в даний час як у нашій країні, так і за кордоном. Запаси водню невичерпні і пов'язані з якимось регіоном планети. Водень у зв'язаному стані міститься у молекулах води (Н2О). При його спалюванні утворюється вода, яка не забруднює навколишнє середовище. Водень зручно зберігати, розподіляти трубопроводами і транспортувати без великих витрат.

В даний час водень в основному отримують з природного газу, найближчим часом його можна буде отримувати в процесі газифікації вугілля. Для отримання хімічної енергії водню використовується процес електролізу. Останній спосіб має значну перевагу, оскільки призводить до збагачення киснем навколишнього середовища. Широке застосування водневого палива може вирішити три актуальні проблеми:

Зменшити споживання органічного та ядерного палива;

Задовольнити зростаючі потреби енергії;

Зменшити забруднення довкілля.

ЯДЕРНЕ ПАЛИВО. КЛАСИФІКАЦІЯ І ЗАСТОСУВАННЯ

Ядерне паливо. Єдиний природний вид ядерного палива – важкі ядра урану та торію. Енергія у вигляді теплоти вивільняється під дією повільних нейтронів при розподілі ізотопу 235 U, що становить у природному урані 1/140 частину. В якості сировини можуть використовуватися 238 U і 239 Th, які при опроміненні нейтронами перетворюються на нове ядерне паливо – відповідно 239 Pu і 239 U. 2,5 тис.т високоякісного кам'яного вугілля із теплотою згоряння 35 МДж/кг (8373 ккал/кг).

Ядерне паливо ділиться на два види:

• Природне уранове, що містить ядра, що діляться 235 U, а також сировина 238 U, здатне при захопленні нейтрону утворювати плутоній 239 Pu;
• Вторинне паливо, яке не зустрічається в природі, у тому числі 239 Pu, що отримується з палива першого виду, а також ізотопи 233 U, що утворюються при захопленні нейтронів ядрами торію 232 Th.

За хімічним складом, ядерне паливо може бути:

• Металеві, включаючи сплави;
• Оксидним (наприклад, UO2);
• Карбідним (наприклад, PuC1-x)
• Нітридним
• Змішаним (PuO2 + UO2)

Застосування. Ядерне паливо використовується в ядерних реакторах, де воно зазвичай розташовується в герметично закритих тепловиділяючих елементах (ТВЕЛах) у вигляді таблеток розміром кілька сантиметрів.

До ядерного палива застосовуються високі вимоги щодо хімічної сумісності з оболонками ТВЕЛів, у нього має бути достатня температура плавлення та випаровування, хороша теплопровідність, невелике збільшення обсягу при нейтронному опроміненні, технологічність виробництва.

Металевий уран порівняно рідко використовують як ядерне паливо. Його максимальна температура обмежена на 660 °C. За цієї температури відбувається фазовий перехід, у якому змінюється кристалічна структура урану. Фазовий перехід супроводжується збільшенням об'єму урану, що може призвести до руйнування оболонки ТВЕЛ. При тривалому опроміненні в температурному інтервалі 200-500°С уран схильний до радіаційного зростання. Це у тому, що опромінений урановий стрижень подовжується. Експериментально спостерігалося збільшення довжини уранового стрижня у півтора рази.

Використання металевого урану, особливо при температурі більше 500 °C, утруднене через його набрякання. Після поділу ядра утворюються два уламки поділу, сумарний обсяг яких більший за об'єм атома урану (плутонія). Частина атомів - осколків поділу є атомами газів (криптону, ксенону та ін.). Атоми газів накопичуються в порах урану і створюють внутрішній тиск, що збільшується з підвищенням температури. За рахунок зміни обсягу атомів у процесі розподілу та підвищення внутрішнього тиску газів уран та інші ядерні палива починають розпухати. Під розпуханням розуміють відносну зміну обсягу ядерного палива, пов'язане з розподілом ядер.

Розпухання залежить від вигоряння та температури ТВЕЛів. Кількість уламків розподілу зростає зі збільшенням вигоряння, а внутрішній тиск газу - зі збільшенням вигоряння та температури. Розпухання ядерного палива може призвести до руйнування оболонки ТВЕЛ. Ядерне паливо менш схильне до розпухання, якщо воно має високі механічні властивості. Металевий уран не відноситься до таких матеріалів. Тому застосування металевого урану як ядерне паливо обмежує вигоряння, яке є однією з головних оцінок економіки атомної енергетики.

Радіаційна стійкість та механічні властивості палива покращуються після легування урану, в процесі якого до урану додають невелику кількість молібдену, алюмінію та інших металів. Легуючі добавки знижують кількість нейтронів розподілу однією захоплення нейтрону ядерним паливом. Тому легуючі добавки до урану прагнуть вибрати з матеріалів, що слабо поглинають нейтрони.

До хороших ядерних палив відносяться деякі тугоплавкі сполуки урану: оксиди, карбіди та інтерметалеві сполуки. Найбільшого застосування отримала кераміка - двоокис урану UO2. Її температура плавлення дорівнює 2800 ° C, щільність - 10,2 т/м3. У двоокису урану немає фазових переходів, вона менш схильна до розпухання, ніж сплави урану. Це дозволяє підвищити вигоряння до кількох відсотків. Двоокис урану не взаємодіє з цирконієм, ніобієм, нержавіючою сталлю та іншими матеріалами за високих температур. Основний недолік кераміки – низька теплопровідність – 4,5 кДж/(м·К), яка обмежує питому потужність реактора за температурою плавлення. Так, максимальна щільність теплового потоку в реакторах ВВЕР на двоокису урану не перевищує 1,4 103 кВт/м2, при цьому максимальна температура в стрижневих ТВЕЛ досягає 2200 °C. Крім того, гаряча кераміка дуже тендітна і може розтріскуватися.

Плутоній відноситься до низькоплавких металів. Його температура плавлення дорівнює 640 °C. У плутонію погані пластичні властивості, тому він майже не піддається механічній обробці. Технологія виготовлення ТВЕЛ ускладнюється ще токсичністю плутонію. Для приготування ядерного палива зазвичай йдуть двоокис плутонію, суміш карбідів плутонію з карбідами урану, сплави плутонію з металами.

Високі теплопровідності і механічні властивості мають дисперсійні палива, в яких дрібні частинки UO2, UC, PuO2 та інших сполук урану і плутонію розміщують гетерогенно в металевій матриці з алюмінію, молібдену, нержавіючої сталі та ін. Матеріал матриці і визначає радіаційну стійкість. Наприклад, дисперсійне паливо Першої АЕС складалося з частинок сплаву урану з 9% молібдену, залитих магнієм.

УМОВНЕ ПАЛИВО

Умовне паливо. Різні види енергетичних ресурсів мають різну якість, яка характеризується енергоємністю палива. Питомою енергоємністю називається кількість енергії, що припадає на одиницю маси фізичного тіла енергоресурсу.

Для зіставлення різних видів палива, сумарного обліку його запасів, оцінки ефективності використання енергетичних ресурсів, порівняння показників тепловикористовуючих пристроїв, прийнята одиниця виміру – умовне паливо. Умовне паливо – це паливо, при згорянні 1 кг якого виділяється 29309 кДж, чи 700 ккал енергії. Для порівняльного аналізу використається 1 тонна умовного палива.

1 ту.т = 29309 кДж = 7000 ккал = 8120 кВт · год.

Цей показник відповідає хорошому малозольному вугіллю, яке іноді називають вугільним еквівалентом.

За кордоном для аналізу використовується умовне паливо з теплотою згоряння 41 900 кДж/кг (10 000 ккал/кг). Цей показник називається нафтовим еквівалентом. У наведеній нижче таблиці наведено значення питомої енергоємності для ряду енергетичних ресурсів у порівнянні з умовним паливом.

ВИСНОВОК

Таким чином, на основі вищевикладеного матеріалу можна зробити такі висновки:

Паливо – це горюча речовина, яка застосовується для отримання теплоти.

За походженням паливо буває природне та штучне.

За агрегатним станом виділяють тверде, рідке та газоподібне паливо.

За призначенням при використанні паливо може бути енергетичним, технологічним та побутовим.

Як самостійний вид виділяють ще ядерне паливо.

Для порівняння різних видів палива з їхньої теплотворної здатності використовують одиницю виміру «умовне паливо».

Умовне паливо – умовно прийняте паливо з теплотворною здатністю 7000 ккал/кг (для рідких та твердих видів палива) та 7000 ккал/нм3 (для газоподібних видів палива).

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Охорона праці та основи енергозбереження: Навч. допомога /

Е.М. Краченя, Р.М. Козел, І.П.Свирид. - 2-ге вид. - Мн.: ТетраСистемс, 2005. - 156-161,166-167 с.

2. Вікіпедія - вільна енциклопедія [Електронний ресурс] / Ядерне паливо. Режим доступу: ru.wikipedia.org/Дата доступу: 04.10.2009.

3. Департамент з енергоефективності Державного комітету зі стандартизації Республіки Білорусь [Електронний ресурс] / Нормативні документи. Методичні рекомендації щодо складання техніко-економічних обґрунтувань для енергозберігаючих заходів. Режим доступу: energoeffekt.gov.by/doc/metodika_1.asp. Дата доступу: 03.10.2009

ДОДАТОК А

Таблиця 1: Питома енергоємність енергетичних ресурсів

Паливо – горючі речовини, основу складу яких лежить елемент вуглець. Крім вуглецю в паливі, як правило, присутні водень, кисень, азот, сірка та деякі інші елементи. Паливо служить для отримання теплової енергії та як хімічна сировина. В даний час за рахунок палива виходить близько 90% енергії, що споживається людиною і більше 80% різних хімічних продуктів, у тому числі майже всі синтетичні матеріали (пластмаси, каучук, волокна і т.д.).

Крім вуглецевих палив останнім часом деяке значення за обсягом споживання набуло термоядерне паливо (тепло виділяється за рахунок синтезу ядер або розпаду ядер важких елементів).

Основним показником переваг будь-якого палива при його використанні є теплота згоряння (Q) (теплотворна здатність), тобто. кількість тепла, яке можна одержати при згорянні одиниці маси чи обсягу палива. Розрізняють вищу теплоту згоряння (Qв), яка враховує теплоту конденсації водяних та нижчу теплоту згоряння (Qн), коли це тепло не враховується.

Теплота згоряння вимірюється у джоулях чи калоріях (1 Кал. = 4,19 Дж). Зазвичай теплота згоряння виявляється у калоріях чи Джоулях на одиницю палива (питома теплота згоряння). Для твердого чи рідкого палива одиницею є кілограм (кДж/кг, ккал/кг), для газоподібного – кубічний метр: (кДж/м 3 , ккал/м 3).

Теплота згоряння визначається спалюванням навішування палива з киснем у спеціальних приладах (калориметрична бомба, проточний калориметр). Визначена таким чином теплота згоряння позначається як теплота згоряння в бомбі (Qб). Ця величина служить зазвичай для практичної оцінки палива та з відповідними поправками для різного роду теплотехнічних розрахунків.

Всі види викопного палива значно відрізняються один від одного за теплотою згоряння, водночас розрахунки енергетичних установок вимагають застосування єдиної системи оцінки якості палива з цього погляду.

Вже давно запроваджено таку умовну одиницю – так зване умовне паливо. Умовне паливо (т.у.т.) визначає не теплоту згоряння 1 кг палива, а кількість палива, здатне дати при згорянні 7000 ккал. Введення такої одиниці дозволяє вести теплотехнічні та технохімічні розрахунки і, насамперед, складати паливні баланси підприємств та районів на одній основі.

Загальні запаси вуглецевого палива землі достатні, щоб забезпечити енергетику та хімічне їх використання протягом багатьох століть розвитку людського суспільства.

Оцінка запасів палива може визначатися в різних одиницях, наприклад, тоннах, калоріях, кіловатгодинах. Визначення в тоннах мало показове через відмінності як паливо, а в калоріях через різні ККД топкових пристроїв.

Енергетична цінність джерел енергії визначається кількістю енергії (в кВт-год), яка може бути отримана при спалюванні 1 кг або 1 м3 палива. Енергетична цінність деяких видів палива наведена нижче (для природного газу – у кВт-год/м 3 , для решти – у кВт-год/кг):

Доцільність застосування деяких джерел енергії визначається не тільки їхньою енергетичною цінністю, а й запасами їх у природі, географічним розташуванням, доступністю та деякими іншими факторами.

Слід мати на увазі, що кількісне вираження запасів палива у вигляді можливої ​​для отримання енергії в кВт-год або Джоулях не відображає повністю їхню справжню цінність, оскільки необхідно враховувати також цінність їх як сировини для хімічних виробництв. У цьому плані нафта і газ нині значно перевищують й інші види палива. Слід сказати також, що потенційно всі палива однаково цінні.

Винятково важливою обставиною оцінки палива є його агрегатний стан. Палива діляться на тверді, рідкі та газоподібні. Тверді палива – вугілля, горючі сланці, торф, деревина історично першими виступили у людській практиці. Поява двигунів внутрішнього згоряння викликала необхідність виробництва рідкого або газоподібного палива. Вирішальне значення серед палив почала відігравати нафта, а також природний газ.

Ці обидва палива, поряд з найвищою теплотою згоряння, мають також інші переваги. Для їх видобутку немає необхідності будувати шахти, спеціальні машини для їх вилучення, дроблення та збагачення. Далекий транспорт нафти і газу здійснюється трубопроводами, що також дуже великою мірою збільшує економічну ефективність їх застосування. У той же час можливість видобутку та транспорту нафти та газу стала можливою лише за наявності високої техніки буріння, потужних компресорів та насосів, великих кількостей високоякісних сталей та інших умов, які характерні для сучасного рівня розвитку промисловості. Економічні показники видобутку та застосування нафти та газу значно перевершують усі інші види палива.

В даний час нафта і газ займають провідне становище у світовому паливно-енергетичному балансі.

Світові достовірні запаси нафти оцінюються 159 млрд. м 3 (136 млрд. т). За існуючих обсягів видобутку нафти рівних 3,9 млрд. м 3 (3,3 млрд. т) вони будуть вичерпані за 41 рік. Світові запаси копалин вугілля оцінюються величиною понад 1,12×10 13 тонн. За існуючих обсягів видобутку вони будуть вичерпані через понад півтора тисячоліття.

Сумарні розвідані запаси газу не Землі оцінюються в 150×1012 м 3 . Росія є найбільшою світовою державою із запасів природного газу, які становлять до 30% світових розвіданих запасів.

У народному господарстві РФ витрата палива розподіляється так:

За окремими галузями споживання палива становить:

У так званих вогнетехнічних цехах підприємств частка палива становить:

Контрольні питання до теми V

«Паливо та енергія в хімічній промисловості»

1. Які види енергії та з якою метою використовуються в хімічній промисловості?

2. Що таке енергоємність хімічного виробництва та на які класи вона ділиться? Наведіть приклади.

3. Перерахуйте основні джерела енергії та класифікуйте їх.

4. Чим характеризуємось енергетична цінність хімічного палива?

5. На чому ґрунтується використання водню в енергетиці?

6. У чому особливості та переваги використання нових видів енергії у хімічному виробництві?

7. Перерахуйте основні шляхи раціонального використання енергії у хімічній промисловості.

8. Що таке вторинні енергетичні ресурси (ВЕР)? Наведіть приклад.

9. Для яких цілей використовуються у хімічній промисловості плазмохімічні процеси?

Розділ 2. Технологія органічних та неорганічних речовин

завантажити

Реферат на тему:

Викопне паливо

План:

Вступ

• 1 Історія
• 2 Видобувані запаси
• 3 Темпи споживання
• 4 Вплив на довкілля

Вступ

Викопне паливо- це нафта, вугілля, горючий сланець, природний газ та його гідрати, торф та інші горючі мінерали та речовини, що видобуваються під землею або відкритим способом. Вугілля та торф - паливо, що утворюється в міру накопичення та розкладання останків тварин та рослин. Щодо походження нафти та природного газу є кілька суперечливих гіпотез. Викопні види палива є невідновним природним ресурсом, оскільки накопичувалися мільйони років.

1. Історія

2. Видобувані запаси

3. Темпи споживання

За XVIII століття кількість вугілля, що видобувається, збільшилося на 4000%, До 1900-го видобувало 700 мільйонів тонн вугілля на рік, потім настала черга нафти. Споживання нафти зростало близько 150 років і на початку третього тисячоліття виходить на плато. Нині у світі видобувається понад 87 млн. барелів на день. (близько 5 млрд. тонн на рік)

4. Вплив на довкілля

Перед підприємств паливно-енергетичного комплексу Росії припадає половина викидів шкідливих речовин, у атмосферне повітря, понад третину забруднених стічних вод, третину твердих відходів від національної економіки. Особливої ​​актуальності набуває планування екологічних заходів у районах піонерного освоєння ресурсів нафти та газу.

Спалювання копалин видів палива призводить до викидів двоокису вуглецю (CO 2 ) – парникового газу, який приносить найбільший внесок у глобальне потепління. Природний газ, основну частину якого становить метан, є парниковим газом. Парниковий ефект однієї молекули метану приблизно в 20 разів сильніший, ніж у молекули CO 2 тому з кліматичної точки зору спалювання природного газу переважніше його потрапляння в атмосферу.

завантажити
Даний реферат складено на основі статті з російської Вікіпедії. Синхронізацію виконано 10.07.11 13:32:37
Схожі реферати:

Вчені шукають способи видаляти надлишковий вуглекислий газ (СО2) з атмосфери, тому безліч експериментів спрямовано використання цього газу у створенні палива. І водень, і метанол використовували в експериментах, але процеси були багатоступеневими та вимагали застосування різноманітних методик. Тепер дослідники Техаського Університету (Арлінгтон, ЮТА) продемонстрували пряме, просте та недороге перетворення СО2 та води в рідке паливо за допомогою високого тиску, інтенсивного випромінювання та сконцентрованого підігріву.

За словами дослідників з Техасу, це прорив – отримання технології стабільного палива із застосуванням вуглекислого газу з атмосфери та перевагою у вигляді виробництва кисню як побічного продукту, що матиме ще більш позитивний вплив на навколишнє середовище.

«Ми перші, хто використовував і світло, і тепло, щоб синтезувати рідкі вуглеводні в одноступінчастому процесі із СО2 та води, - сказав Браян Денніс, професор UTA та науковий керівник проекту. - Зосереджене світло стимулює фотохімічну реакцію, яка генерує високоенергетичні проміжні ланки та тепло, щоб стимулювати термохімічні реакції вуглецевого ланцюгового формування, таким чином виробляючи вуглеводні в одноступеневому процесі».

Для ініціації процесу фото- та термохімічної реакції використовується фотокаталізатор з діоксиду титану, який дуже ефективний у UV-спектрі, але неефективний у видимому. Для підвищення ефективності дослідники збираються створити фотохімічний каталізатор, який краще відповідає сонячному спектру. Згідно з дослідженнями, команда припускає, що кобальт, рутеній або навіть залізо можна розглянути як добрих кандидатів на новий каталізатор.

«У нашого процесу також є важлива перевага перед альтернативними технологіями для транспортних засобів, оскільки багато продуктів вуглеводню в нашій реакції ті ж, що використовуються в автомобілях, вантажівках та літаках, таким чином, не буде потреби змінювати існуючу систему розподілу палива», - сказав Фредерік Макдоннелл, тимчасовий декан факультету хімії та біохімії UTA та науковий керівник проекту.

У майбутньому дослідники припускають, що параболічні дзеркала могли також використовуватися, щоб сконцентрувати сонячне світло на каталізаторі в реакторі, забезпечуючи таким чином і необхідне нагрівання, і фотоініціацію реакції без інших джерел зовнішнього живлення. Команда також вважає, що будь-який надлишок тепла, що створюється в процесі, може бути також використаний в інших аспектах сонячного паливного засобу, наприклад, відділення та очищення води.