Природное, искусственное топливо, жидкое, твердое и газообразное топливо.
Виды топлива бывают природными и искусственными. К природным видам относятся как восполняемые (древесина), так и невосполняемые или трудновосполняемые виды топлива (сланцы, торф, нефть, уголь, природный газ). К искусственным относятся: керосин, бензин, мазут, генераторный газ, брикеты для печей и котлов, растительные масла, спирты, эмульсии.
Под топливом понимают материалы, пригодные для получения энергии (тепловой, электрической, ядерной и т. д.).
Топливо, производимое искусственно
Твердое, жидкое, газообразное топливо
Получение и применение топлива
Экологически чистые виды топлива
Природные виды топлива:
Различные природные виды топлива появлялись за счет прохождения разнообразных природных процессов на Земле. Многометровые и километровые отложения органических веществ спрессовывались, разлагались, подвергались воздействию газов, воды, высоких и низких температур. Происходило образование нефти, природного газа, торфа, угля (каменного, бурого, антрацита).
Торф считается наиболее «молодым» видом топлива. Он характерен для заболоченных местностей, где перегнивают большие объемы растительной органики.
Уголь старше и плотнее торфа. Порода практически не имеет пор. Основа — перегнившая растительность, но после значительных изменений. В частности, антрацит на 93% и более — чистый углерод.
Древесина — возобновляемый ресурс.
Нефть – вид топлива, добываемый изначально в жидком виде. Представляет собой сложное сочетание циклопарафинов (нафтенов), предельных и ароматических углеводородов. Сырая нефть не сжигается на ТЭЦ. Более востребованы продукты ее фракционной перегонки — бензин, керосин, мазут.
Природный газ. Основная составляющая — метан (СН4) в сочетании с предельными углеводородами. Сгорает практически на 98-99%.
Топливо, производимое искусственно:
Искусственным называют топливо, получаемое из природного, органического сырья в процессе целенаправленной переработки (перегонки) либо в качестве сопутствующих, побочных продуктов.
Искусственное топливо может быть:
– композиционным. Для получения смешивают несколько видов топлива, в том числе с добавлением изначально негорючих компонентов. К этой группе относятся эмульсии, суспензии, гранулы и брикеты;
– синтетическим. Для его получения природные ископаемые, в частности, уголь, подвергаются химической или термохимической обработке;
– горючими отходами. В эту группу относят отходы от деятельности промышленных предприятий, бытовой мусор, органику, остающуюся на полях после уборки урожая или расчистки территорий для посева, отработанные масла, обмывочные жидкости.
Твердое, жидкое, газообразное топливо:
В зависимости от агрегатного состояния топливо может быть:
– твердым. За исключением горючих сланцев и натуральной древесины все виды твердого топлива — продукт разложения, термической обработки растительности, скелетов животных, спрессованных за тысячелетия;
– жидким. Это — нефть и продукты ее переработки (бензин, керосин, мазут, смазочные масла);
– газообразным. Топливо получают из чисто газовых месторождений, в качестве сопутствующего продукта при разработке нефтяных пластов или проходке шахт. Помимо метана в состав природного газа входят в небольших количествах азот N2, высшие углеводороды CnHm и диоксид углерода СО2. Еще один часто встречающийся компонент – сернистые соединения, отделяемые на этапе добычи.
Получение и применение топлива:
Самое востребованное твердое топливо — уголь (каменный, бурый и антрацит). На втором месте — древесина и торф. Уголь применяется на крупных ТЭЦ, в металлургии. Древесина используется для строительства, производства мебели и в качестве топлива для печей, каминов, банных комплексов.
Более 80% используемого в мире жидкого топлива — продукты перегонки нефти.
Основные продукты перегонки нефти — бензин и керосин востребованы в качестве автомобильного и авиационного топлива. ТЭЦ работают на мазуте. При этом приходится решать проблему удаления сернистых соединений из продуктов сгорания. В зависимости от марки исходной нефти в мазуте может содержаться до 4,3% этого элемента. Чем выше процент серы, тем значительней расходы на обслуживание оборудования, тем выше износ.
Газовое топливо получают как из непосредственно газовых месторождений, так и в качестве продукта, сопутствующего нефти. В последнем случае газ содержит больше высших углеводородов при одновременном снижении объема метана. Он лучше сгорает и дает больше теплоты.
Компостные кучи и мусорные свалки становятся источником биогаза. В Японии строят специальные небольшие фабрики, способные от сортированного мусора получать в день до 20 м3 газа. Этого достаточно для выработки 716 кВт тепловой энергии. В Китае по данным Юнеско, открыто не менее 7 млн. фабрик и заводов по получению биогаза из гниющей органики.
В качестве топлива так же используется водород. Его основное преимущество — запасы не привязаны географически к определенным регионам планеты, а при сжигании образуется чистая вода.
Ядерное топливо:
Из элементов, встречающихся в природе, для получения ядерной энергии пригодны два элемента: торий и уран. При делении изотопа урана 235 (не более 1/140 от всего урана, имеющегося на планете) высвобождается энергия в виде теплоты.
В качестве ядерного топлива так же используют изотопы урана 238 и тория 239. Если произойдет деление абсолютно всех ядер, содержащихся в 1 кг чистого урана, можно получить 2107 кВт/ч энергии. Если сравнивать с углем, для получения такого же результата придется сжечь не менее 2,5 тыс. тонн высококачественного антрацита.
Природное ядерное топливо – это изотопы урана 235 и 238. В последнем случае после захвата ядром нейрона материал превращается в изотоп плутония 239.
Вторичное ядерное топливо – это продукт переработки исходного сырья. Не встречается в природе в чистом виде. К данной категории относят изотоп плутония 239 и урана 233.
Ядерное топливо не предназначено для использования в стандартных ТЭЦ. Из него изготавливают капсулы размером в несколько сантиметров и помещают в герметичные тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) на атомных и ядерных станциях. Ядерное топливо еще может применение в двигателях субмарин, кораблей, в особо мощных производственных установках.
Экологически чистые виды топлива:
Повсеместное загрязнение окружающей среды приводит к пониманию, что требуются иные источники энергии помимо традиционных газа, угля и нефти. К тому же объемы природных ископаемых конечны и рано или поздно придется решать, чем отапливать дома и заправлять автомобили.
Полностью безопасных в экологическом плане видов топлива нет. Определенный урон окружающей среде наносится либо при выработке непосредственно топлива, либо при его сжигании в двигателях и печах.
Но есть несколько вариантов экологически чистого топлива, за которыми, возможно, будущее:
– давление сжатого воздуха;
– этанол или этиловый спирт, получаемый от брожения органики;
– специально переработанное растительное масло. Конструкция двигателя аналогична дизельной конструкции. Выхлопы безопасны для окружающей среды;
– водород. При доработке стандартного двигателя внутреннего сгорания можно повышать КПД от применения водорода до 117%. Главный недостаток топлива — летучесть как в жидком, так и в газообразном виде;
К основным преимуществам экологических видов топлива можно отнести их доступность. Спирт или растительное масло можно получать из большей части растений, произрастающих на планете. А водород — один из наиболее распространенных химических элементов.
Топливо для печи:
В качестве топлива для печи могут быть использованы: брикеты, экогранулы, дрова, уголь, газ.
При выборе печи следует внимательно изучить техническую документацию от производителя. В паспорте указываются допустимые виды топлива.
Брикеты:
Для их получения спрессовывают отходы мебельной промышленности, солому, торф, шелуху подсолнечника. В составе нет химических компонентов, вредных для человека.
Брикеты удобно хранить, они долго и ровно горят, давая в 2 раза больше тепла, чем сухие дрова. Зольность — на минимальном уровне (не более 3%).
Типы брикетов:
– RUF или «кирпичики»;
– NESTRO — цилиндры, с полостями и без;
– Pini&Kay или многогранники с 4, 6 или 8 гранями.
Экогранулы – пеллеты:
От брикетов пеллеты отличаются только размерами. Способ изготовления и материал-основа — те же. Сырье измельчается до состояния пыли, потом перемешивается с лигнином и прессуется в гранулы.
Пеллеты горят в котлах и печах, каминах, барбекю. Потребителям предлагаются и специализированные пеллетные котлы с автоматической загрузкой. Они способны работать без внимания оператора и отапливать не только частные, но и многоэтажные дома, и производственные цеха.
Преимущества пеллет:
– при сгорании 1 кг топлива образуется 4500 ккал тепла. Это значительно больше, чем у дров;
– отсутствие в составе вредных примесей, искусственных компонентов;
– не требуются особые условия для хранения;
– не требуется частая загрузка печи или котла. Пламя — ровное.
Недостаток пеллет — высокая цена, обусловленная сложной технологией изготовления.
Дрова:
Актуальность древесины обуславливается доступностью, низкой зольностью (не более 3%) и высокой теплоотдачей.
Объем получаемого тепла определяется породой и влажностью дерева. Если влажность достигает 25-30% с каждого килограмма дров можно получить до 2500 ккал тепла. Если же дерево просушить до 20% влажности, теплоотдача повышается до 3300 ккал/кг.
Уголь:
Уголь — результат прессования, тепловой обработки органики в течение тысяч лет. Чем старше угольный пласт, тем больше в нем углерода. Самым старым считается антрацит. Каменный уголь моложе, а бурый — самый молодой в сравнении с иными породами.
Теплотворная способность и влажность определяются возрастом ископаемого.
В буром угле больше всего воды. И он дает меньше всего тепла, при этом негативно воздействует на окружающую среду. При сгорании происходит частичное спекание угля с образованием больших объемов шлака и золы. Еще один недостаток угля — значительное содержание серы, разрушающей детали из металлов. В качестве самостоятельного топлива бурый уголь используется крайне редко.
Значительная часть отопительных агрегатов для частных домов работает именно на угле (антраците и каменном) из-за его высокой теплоотдачи.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com
comments powered by HyperComments
