Паливо

Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Паливно у сенсі слова — це речовина, здатне виділяти енергію під час певних процесів, що можна використовуватиме технічних цілей. Хімічне паливо виділяє енергію в ході екзотермічних хімічних реакцій при горінні , ядерне паливо - у ході ядерних реакцій . Деякі палива (наприклад, гомогенні порохи або тверді ракетні палива) здатні до самостійного горіння без окислювача. Однак більшість палив, що використовуються в побуті та в промисловості, вимагає спалювання наявності кисню, і такі палива також можуть називатися горючими . Найбільш поширеними горючими матеріалами є органічні палива, у складі яких є вуглець та водень. Палива поділяються за агрегатним станом речовини на тверді, рідкі та газоподібні, а за способом одержання - на природні (вугілля, нафту, газ) та штучні . Викопні природні палива є основним джерелом енергії для сучасного суспільства. У 2010 році приблизно 90 % усієї енергії, виробленої людством на Землі, видобувало спалювання викопного палива або біопалива [1] , і, за прогнозами Управління енергетичних досліджень і розробок (США) [en] , ця частка не впаде нижче 80 % до 2040 при одночасному зростанні енергоспоживання на 56% у період з 2010 по 2040 роки [2] . З цим пов'язані такі глобальні проблеми сучасної цивілізації, як виснаження невідновлюваних енергоресурсів , забруднення навколишнього середовища та глобальне потепління .

Поняття палива

Поняття палива виникло із здатності деяких речовин горіти , виділяючи у своїй тепло. У більшості випадків горіння є хімічною реакцією окиснення , при цьому для таких видів палива, як, наприклад, дерево ( дрова) або бензин окисником часто служить кисень повітря . Як окислювач у спеціальних пристроях (наприклад, ракетних двигунах ) можуть використовуватися інші речовини, наприклад рідкий кисень. Фтор не використовується як окислювач через дуже високу токсичність, озон - через токсичність та нестабільність.

Оскільки в багатьох пристроях як окислювач використовується кисень, що споживається з навколишнього повітря без застосування спеціальних зусиль («невидимий» окислювач), у побуті відбувається змішання понять і пальне часто (і помилково) називають паливом.

Для перетворення теплової енергії палива на кінетичну використовують різні види теплових двигунів .

Основний показник палива - теплотворна здатність ( теплота згоряння ). Для цілей порівняння видів палива запроваджено поняття умовного палива (теплота згоряння одного кілограма «умовного палива» (у. т.) становить 29,3 МДж або 7000 ккал , що відповідає нижчій теплотворній здатності чистого антрациту ).

Пічне побутове паливо призначене для спалювання в опалювальних установках невеликої потужності, розташованих безпосередньо у житлових приміщеннях, а також у теплогенераторах середньої потужності, що використовуються у сільському господарстві для приготування кормів, сушіння зерна, фруктів, консервування та інших цілей.

Стандарт на котельне паливо - ГОСТ 10585-99 передбачає випуск чотирьох його марок: флотських мазутів Ф-5 та Ф-12, які за в'язкістю класифікуються як легкі палива, топкових мазутів марки 40 - як середнє та марки 100 - важке паливо. Цифри вказують орієнтовну в'язкість марок мазутів при 50 °C.

Пічне паливо темне виробляється з дизельних фракцій прямої перегонки та вторинного походження - дистилятів термічного, каталітичного крекінгу та коксування.

За фракційним складом пічне паливо може бути дещо важчим за дизельне паливо за ГОСТ 305-82 (до 360 °C переганяється до 90 відсотків замість 96 відсотків, в'язкість пічного палива до 8,0 мм 2 /с при 20 °C проти 3,0-6 ,0 мм 2 /с дизельного).

При виготовленні пічного палива не нормуються цетанове та йодне числа , температура помутніння. При переробці сірчистих нафт масова частка сірки в паливі - до 1,1 відсотка.

Для поліпшення низькотемпературних властивостей пічного палива промисловості застосовують депресорні присадки, синтезовані з урахуванням сополімеру етилену з вінілацетатом.

Характеристики:

Основні сучасні види палива

Тверді палива

Паливо з деревини, що горить у вогнищі

Рідкі палива

Прості у транспортуванні, але при цьому великі втрати при випаровуванні, розливах та витоках.

Газоподібні палива

Більш транспортабельні в порівнянні з рідкими видами, при цьому мають ще більші втрати у випаровуванні, а також за нормальних умов нижче за енергетичну щільність. Через низьку щільність газів енерговитрати на транспортування на великі відстані вищі порівняно з рідкими паливами, також вища вартість газопроводу порівняно з нафтопроводом.

Дисперсні системи , розчини

Рівень та структура споживання палива

Незважаючи на величезну різноманітність видів палива, основними джерелами енергії залишаються нафта, природний газ та вугілля. Стан справ 100 років тому було висвітлено Менделєєвим. Перші два викопні палива вичерпні в найближчому майбутньому. Нафтові палива мають особливу цінність для транспортних засобів (основних споживачів енергії), в силу зручності перевезення, тому зараз ведуться дослідження з використання вугілля для вироблення рідких палив , у тому числі й моторних. Також величезні запаси ядерного палива, проте його використання накладає високі вимоги до безпеки, високі витрати на підготовку, експлуатацію та утилізацію палива та попутних матеріалів.

Світове споживання викопного палива становить близько 12 млрд т у. т. на рік. За даними BP Statistical review of World Energy 2003, за 2002 рік споживання викопного палива становило:

  • У Європейському союзі (EU-15) - 1396 млн тонн нафтового еквівалента (2,1 млрд т у. т.)
    • 45% - нафта, 25% - газ (природний), 16% - вугілля, 14% - ядерне паливо
  • У США - 2235 млн тонн нафтового еквівалента (3,4 млрд т у. т.)
    • 40% - нафта, 27% - газ (природний), 26% - вугілля, 8% - ядерне паливо

Частка відновлюваних джерел енергії в енергобалансах

  • Європи - 5%
  • США - 2%

За приблизними оцінками енергоспоживання Росії становить 1,3 млрд т у. т. на рік.

  • 6% - ядерне паливо
  • 4 % - відновлювані джерела

Динаміка

За останні 20 років світове енергоспоживання зросло на 30 % (і це зростання, мабуть, продовжиться у зв'язку з зростанням потреби країн азіатського регіону, що бурхливо розвиваються). У розвинених країнах за той же період сильно змінилася структура споживання - відбулося заміщення частини вугілля більш екологічним газом (Європа і насамперед Росія, де частка газу в споживанні становила до 40%), а також зросла з 4% до 10% частка атомної енергії.

Після наведення цифр варто вказати приклад Австралії , у балансі якої сонячна енергетика займає близько 30%. Цю частку споживає сольова промисловість, що виробляє продукцію природним випаром на сонці.

Див. також

Примітки

  1. Key World Energy Statistics . - International Energy Agency (IEA), 2012. - P. 6. - 80 p.
  2. International Energy Outlook 2013 with Projections to 2040 (англ.) 1. US Energy Information Administration (EIA). Дата звернення: 4 лютого 2014 року.
  3. «Fundamentals of highly loaded coal water slurries.» Архівовано 4 квітня 2015 року. CRC Press, Taylor та Francis Group, London, UK. A Balkema Book 2013 p105-114.]

Посилання