Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий
Вакансии для химиков

Топливо

Топливо, горючие вещества, выделяющие при сжигании значительное количество теплоты, которая используется непосредственно в технологических процессах или преобразуется в др. виды энергии. Для сжигания топлива служат различные технические устройства — топки, печи, камеры сгорания. Существует много горючих веществ, однако к топливам относят только те, которые достаточно широко распространены в природе, причём добыча их не связана с большими затратами, а продукты сгорания практически безвредны. Таким требованиям отвечают вещества, основная составная часть которых — углерод. К ним относятся полезные ископаемые органического происхождения — бурый уголь, горючие газы, горючие сланцы, каменный уголь, нефть, торф, а также древесина и растительные отходы (солома, лузга и др.). Исключение составляет топливо для ракетных двигателей (см. Ракетное топливо, Металлсодержащее топливо).

  В ядерной энергетике применяется понятие ядерного топливавещества, ядра которого делятся под действием нейтронов, выделяя при этом энергию в основном в виде кинетической энергии осколков деления ядер и нейтронов (см. Ядерное топливо). Поэтому обычное химическое топливо, в отличие от ядерного, называется органическим. Природное органическое топливо — основной источник теплоты, используемой человечеством (70-е гг. 20 в.). На сырье из природного топлива почти полностью базируется нефтехимическая промышленность (см. Основной органический синтез), производство смазочных материалов и т. д. (см. Нефтепродукты).

  Первоначально для получения теплоты (огня) пользовались главным образом растительным топливом (дровами и т. д.). Ископаемые топливоуголь и нефть известны с древнейших времён, но лишь с середины 19 в. эти виды топлива стали вытеснять менее калорийные растительные топлива, что имело большое значение для сохранения лесов (см. Охрана природы).

  Свойства топлива в значит, степени определяются их химическим составом (в % по массе). Содержащиеся в топливе химические элементы обозначаются соответствующими символами — С, Н, О, N, S; зола и вода — соответственно А и W. Влажность и зольность топлива даже в пределах одного его сорта подвержены значительным колебаниям, поэтому для уточнения характеристик часто используют составы топлива, отнесённые не только к рабочей массе, то есть подаваемой в топку (обозначается индексом р), но и к сухой массе (с), горючей (г), органической (о). Например, обозначение С г‑91 показывает, что горючая масса данного топлива содержит углерода 91% (по массе). Важнейшая характеристика практической ценности топливатеплота сгорания. Для сравнительных расчётов используется понятие топлива условного с теплотой сгорания 7000 ккал/кг (29308 кдж/кг). Качество каменных углей характеризуется выходом летучих веществ Vл, переходящих в газо- или парообразное состояние при нагревании угля без доступа воздуха. При этом образуется нелетучий остаток, по свойствам которого судят о спекаемости данного угля, то есть его пригодности для коксования. Окисляемость топлива при обычных температурах определяет способы и сроки хранения топлива; при высокой окисляемости топлива могут самовоспламеняться. Способность топлива к самовоспламенению определяют температурой воспламенения. Жидкие топлива, кроме того, характеризуются температурой вспышки (способностью смеси паров топлива с воздухом воспламеняться без загорания самой жидкости). Эта характеристика имеет определяющее значение при сжигании топлив в двигателях внутреннего сгорания. Возможность получения высоких температур при сжигании топлив зависит от жаропроизводительности Ta — максимальной температуры, теоретически достигаемой при полном сгорании топлива в воздухе, причём выделяемая теплота полностью расходуется на нагрев образующихся продуктов сгорания. Механическая прочность твёрдого топлива имеет большое значение при перевозках его на дальние расстояния и многократных перегрузках. При сжигании топлива в виде пыли затрата энергии на пылеприготовление характеризуется размолоспособностью топлива. При слоевом сжигании топлива большое значение имеет также его гранулометрический состав, т.е. содержание в топливе частиц различной крупности. В таблице  приведены основные характеристики некоторых топлив.

Основные характеристики некоторых топлив

Вид топлива

Состав, % (по массе)

Выход летучих Vл,%

(по массе)

Жаропроиз-
водительность, Та,0С

Теплота сгорания Qрн, Мдж/кг

 

Wр

Aр

Cр

Hр

Sр

Nр

Oр

Дрова

Фрезерный торф

Бурый уголь (канско-ачинский)

Каменный уголь (газовый донецкий)

Антрацитовый штыб

Мазут (высокосернистый)

Бензин

Природный газ

40

50

33

 

8

 

0,5

3

 

0,6

6,3

6

 

23

 

23

0,1

 

30,3

24,7

43,7

 

55,2

 

63,8

83

 

85

74

3,6

2,6

3

 

3,8

 

1,2

10,4

 

14,9

25

—0,1

0,2

3,2

 

1,6

 

2,8

0,05

 

0,4

1,1

0,6

 

1,0

 

0,6

 

1,0

25,1

15,2

13,5

 

5,8

 

1,3

0,7

 

0,05

85

70

48

 

40

 

3,5

 

1600

1500

1800

 

2050

 

2150

2100

 

2100

2000

10,2

8,1

15,7

 

22

 

22,6

39,2

 

44

35,6*

* Теплота сгорания природного газа дана в Мдж/м3.

Топлива по агрегатному состоянию подразделяют на твёрдые, жидкие, газообразные; по происхождению — на природные (уголь, нефть и др.) и искусственные, получаемые в результате переработки природных топлив. Например, качество твёрдого топлива может повышаться (без изменения его химического состава) брикетированием, обогащением, пылеприготовлением. Применяемый в доменном процессе кокс изготовляют нагреванием топлива (главным образом каменного угля) до 950—1050 °C без доступа воздуха (см. Коксование, Коксохимия). Из жидкого природного топлива (нефти) нефтепродукты вырабатывают дистилляцией (см. Перегонка нефти), крекингом, пиролизом. Последний — один из важнейших промышленных методов получения сырья для нефтехимического синтеза. Газообразное искусственное топливо получают из твёрдого и жидкого газификацией топлив (см. также Подземная газификация углей, Газы нефтепереработки). О биохимической переработке раститительного топлива см. в ст. Гидролиз растительных материалов.

  При современном уровне добычи (1975) разведанных запасов угля хватит на тысячи лет, прогнозных запасов нефти и газа при существующем уровне добычи — лишь на 100—150 лет, а с учётом роста темпов добычи эти запасы могут быть исчерпаны за 50—60 лет. Ограниченность ресурсов газа и нефти и значительное повышение их стоимости вызвали стремление к экономии ископаемого топлива и использованию для получения энергии др. источников (см. Теплоэнергетика, Гелиотехника, Ядерная энергетика, Энергетический кризис).

  Так как почти всё добываемое топливо сжигается (лишь около 10% нефти и газа потребляется в виде сырья), ежегодный выброс в атмосферу Земли веществ, образующихся при сжигании топлива, достигает огромных количеств: золы около 150 млн. т, окислов серы около 100 млн. т, окислов азота около 60 млн. т, двуокиси углерода около 20 млрд. т. Для защиты окружающей среды разрабатываются различные методы улавливания вредных веществ из продуктов сжигания, а также такие способы сжигания, при которых эти вещества (окислы азота и CO) не образуются.

 

  Лит. см. при статьях об отд. видах топлива.

  И. Н. Розенгауз.



     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн