Топливно-энергетические ресурсы и их  использование в республике Беларусь. Топливо и его свойства

В Республике Беларусь, согласно Постановления СМ «» № от  подлежат учёту следующиевиды топливно-энергетических ресурсов (ТЭР):

1)    котельно-печное топливо, т у.т.;

2)    энергия:

-         тепловая энергия, Гкал/кг;

-         электрическая энергия, МВТ*ч.

Топливом называются  горючие вещества, которые экономически целесообразно использовать для получения значительных колическит тепловой энергии /8, с. 320/.

Топливо  разделяются по происхождению на:

- естественное (натуральное) или первичное, т.е. добываемое в природе;

- искусственное или вторичное, получаемое путем переработки естественных топлив или в результате переработки других веществ в первоначальном виде не относящиеся к топливу.

Естественное или первичное топливо существует в нескольких агрегатных состояниях:

1.Твердое (дрова, солома, кора, лузга, костра и т.д.).

2. Жидкое (нефть).

3. Газообразное (природный горючий газ; попутный нефтяной газ).  

               Искусственное или вторичное топливо также может находиться в нескольких агрегатных состояниях:

1. Твердое (при термохимической переработке натурального топлива получаем: древесный уголь, торфяной и угольный полукокс, кокс торфяной, кокс угольный; при механической обработке: брикеты из древесных опилок).

2. Жидкое (полученное при термической обработке нефти и смол: бензин, лигроин, керосин, мазут; полученное при химической переработке натурального топлива: бензин,  ДТ, спирт, бензол, толуол, коллоидное топливо).

3. Газообразное (полученное при термическом разложении нефти: нефтяные газы; полученные при химической переработке твердого топлива: генераторный газ, первичный газ, коксовый газ, газы синтез процессов).

В зависимости от поведения при нагреве, топливо делится на:

1.     Теплостойкое.

2.     Переходящее при нагреве из одного агрегатного состояния в другое без разложения.

3.     Не теплостойкое (при нагревании разлагается)

Большинство жидких горючих веществ относится к теплостойкому топливу, так как  при нагревании быстро переходит в газообразное состояние. Твердые топлива в основном не теплостойкие.

Всякое топливо состоит из горючей и негорючей части. Горючая часть или органическая масса включает в себя сложные органические соединения, в состав которых входят углерод, водород, кислород, азот и сера. Часть серы, входящей в минеральные примеси относится к негорючей части. Негорючая  часть состоит из влаги W и золы А минеральных веществ. Чем больше в топливе горючих элементов,  тем выше теплота сгорания этого топлива и тем оно считается качественнее.

Содержащийся в топливе кислород не горит, но вместе с кислородом происходит окисление горючих элементов топлива.

Азот – элемент инертный. При сжигании топлива он в свободном состоянии выделяется и уносится дымовыми газами. Зола или минеральные примеси, а также влага топлива являются внешним балластом топлива. Кислород и азот являются внутренним балластом. Чем больше внутренний и внешний балласт топлива, тем ниже теплота сгорания топлива и тем хуже его качество.

В газообразных топливах к балласту относятся углекислый газ, водяной пар и азот. Внешний балласт при сгорании горючих материалов не только не дает тепла, но и забирает его значительное количество для своего нагрева. Большое содержание внешнего балласта в топливе приводит к излишним затратам на его транспортировку. А при сжигании – к сильному зашлаковыванию каналов котлов,  к быстрому износу аппаратуры и к повышенному расходу энергии на перемещение топлива по аппаратам при его химической переработке.

Для улучшения качества топлива его как правило обогащают, то есть сушат и удаляют минеральные вещества. Содержание внешнего балласта колеблется в значительных пределах как в одном и том же топливе, так и в разных. Эти колебания зависят от природы топлива и целого ряда причин: месторождения, условий глубины залегания, условий добычи и т.д.

Основной горючей частью топлива является углерод, он же является источником тепла. Водород – второй по значению источник тепла. Если в топливе водород связан с углеродом в одну молекулу, то при сгорании можно получить все тепло соответствующее сгоранию свободного водорода.  Если   водород связан с углеродом через кислород,  то тепла при сгорании будет выделяться меньше. Если отношение С/H имеет значительную величину, то твердое топливо горит без пламени. Если отношение С/H меньше единицы, то пламя будет коптящим со значительным выделением сажи.

Важной характеристикой топлива является теплота сгорания.

 Теплотой сгорания называется количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании единицы массы или объема топлива (Дж/кг, Дж/м3)

Высшая и низшая теплота сгорания топлива – соответственно теплота сгорания топлива определенная с учетом  сгорания водорода с образованием воды (дает больше теплоты) или водяного пара (дает меньше теплоты).

Низшая теплота сгорания получается из высшей, когда вода забирает часть теплоты на свое испарение и процесс горения идет с образованием водяного пара.

                                  Qн = Qв – I · р · V        (кДж),

Где   Qн - низшая теплота сгорания топлива, кДж

Qв – высшая теплота сгорания топлива, кДж

 р – вес 1 м3 водяных паров, кг/м3

V – объем водяных паров, образовавшихся при сгорании 1 м3 газа.

Для сравнения различных видов топлива введено понятие условного топлива (у.т.). Величина показывающая во сколько раз теплота сгорания данного топлива больше или меньше теплоты сгорания у.т. называется тепловым эквивалентом.

Общие сведения о топливе, краткая характеристика отдельных видов топлива приведена в /8, раздел V, глава 17 /.