Paliwa ekologiczne. Paliwa alternatywne

Zupełnie nowy kierunek w zakresie ograniczania wpływu transportu na środowisko jest przejście na ekologiczną czysty gatunek paliwo. Obecnie istnieje kilka powszechnych rodzajów alternatywnych, czystszych paliw - gaz płynny, gaz ziemny, biodiesel, wodór itp.

Stosowanie skroplonego gazu ropopochodnego nie wymaga drastyczna zmiana projekt samochodu, ale tylko jego adaptacja do instalacji sprzęt gazowy, pozostawiając możliwość wykorzystania jako paliwa zarówno benzyny, jak i gazu. Gaz płynny jest bardziej przyjazny dla środowiska bezpieczny widok paliwo. Podczas korzystania z niego liczba podstawowa szkodliwe substancje w emisji zmniejsza się 2 lub więcej razy, zużycie głównych części cylindra grupa tłoków zmniejsza się 1,5-2 razy, żywotność olej silnikowy wzrasta, koszty paliwa spadają o połowę. Ekologiczna i ekonomiczna praca silnika na gazie skroplonym zależy od wyposażenia zamontowanego w pojeździe. Najskuteczniejsze są systemy wtryskowe wtrysk gazu.

Gaz ziemny jako paliwo do Pojazd podzielone na skompresowane, tj. sprężony (CNG) i skroplony (LNG). Sprężony gaz ziemny zawiera metan jako główny składnik oraz niewielką ilość zanieczyszczeń innych gazów. Cechą metanu jest to, że kiedy normalna temperatura i nawet wysokie ciśnienie nie przechodzi w stan upłynniony. Aby mieć wystarczającą rezerwę energii, sprężony gaz jest przechowywany w metalowych butlach o dużej wytrzymałości pod ciśnieniem 200 MPa. Cylindry są ciężkie. Zawartość kalorii gazu ziemnego niższa kaloryczność benzyny o 10-15%, dlatego przy pracy na CNG moc silnik benzynowy spada o 18-20%. Rynek pojazdy gazowe w eksploatacji rozwija się powoli, a efektywność środowiskowa obsługiwanych instalacje gazowe nie zapewniają zgodności z wymogami nowoczesnych norm toksyczności.

Skroplony gaz ziemny z punktu widzenia sprawności technicznej i ekonomicznej jest znacznie bardziej opłacalny niż CNG. W stanie skroplonym gaz ziemny ma temperaturę -160 ° C; do utrzymania go w tym stanie wymagane są pojemniki kriogeniczne. Skraplanie gazu ziemnego zmniejsza jego objętość około 600 razy. Pozwala to na uzyskanie przewagi nad stosowaniem sprężonego gazu ziemnego: 3-4-krotne zmniejszenie masy urządzeń gazowych na pojeździe i 1,5-3 objętości. Przejście na stosowanie LNG w naszym kraju jest utrudnione brakiem infrastruktury zapewniającej jego produkcję. Według krajowych ekspertów, wykorzystanie LNG jest największe obiecujący kierunek wykorzystanie gazu ziemnego jako paliwa samochodowego.

Stosowanie gazu w taborze transportowym może znacznie zmniejszyć toksyczność: ale CO o 3-4, NO v - o 1,2-2,0, C v H / r o 1,2-1,4 razy. Gdy silnik wysokoprężny pracuje w cyklu gaz-diesel, dym w trybie swobodnego przyspieszania zmniejsza się 2-4 razy, poziom hałasu spada o 8-10 dB A, silnik pracuje ciszej i bez specyficznego zapachu.

Oprócz oczywistych zalet paliwo gazowe ma wady: w ciężarówkach z butlami gazowymi, w porównaniu z ciężarówkami benzynowymi, masa własna wzrasta odpowiednio o 400-600 kg, nośność jest zmniejszona, a rezerwa mocy prawie o połowę. Ponadto słabo rozwinięta jest sieć stacji paliw i stacji paliw.

Prace nad wykorzystaniem paliwa gazowego prowadzone są na wielu rodzajach transportu, ale większość większa aplikacja występuje w transporcie drogowym.

Biodiesel to alternatywne paliwo otrzymywane z olejów roślinnych. Jako surowce do produkcji biodiesla można stosować różne oleje roślinne (rzepakowy, sojowy, arachidowy, palmowy, odpadowy olej słonecznikowy i oliwkowy, a także tłuszcze zwierzęce).

Paliwo biodiesel może być stosowane w konwencjonalnych silnikach spalinowych wewnętrznego spalania, samodzielnie lub zmieszane z olej napędowy, bez wprowadzania zmian w konstrukcji silnika. Posiadając w przybliżeniu taki sam potencjał energetyczny jak mineralny olej napędowy, biodiesel ma szereg istotnych zalet - jest nietoksyczny, praktycznie nie zawiera siarki i rakotwórczego benzenu, rozkłada się w warunkach naturalnych, zapewnia znaczną redukcję szkodliwe emisje do atmosfery podczas spalania.

Jednak ze wszystkimi pozytywne aspekty biopaliwa Należy zauważyć, że uprawa roślin będących składnikami biodiesla może mieć niezwykle negatywny wpływ na środowisko naturalne. W szczególności terytorium Europy nie pozwala na zapewnienie długoterminowego płodozmianu ze wzrostem zużycia paliwa biodiesel. W efekcie może się zdarzyć, że rozwiązanie problemu zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza spalinami z pojazdów pogorszy inne problemy – degradację gleby, produkcję żywności, wymieranie różne rodzaje Zwierząt.

Całkowicie ekologiczny wygląd paliwo alternatywne w przypadku samochodów rozważany jest wodór, którego spalanie nie tworzy żadnych szkodliwych substancji, a jedynie wodę. Biorąc pod uwagę, że emisja szkodliwych substancji wraz ze spalinami z pojazdów w metropolii może wynosić ponad 90%, wykorzystanie wodoru jako paliwa wyeliminuje ten problem środowiskowy.

Wiele firmy samochodoweświat próbuje przestawić się na paliwo wodorowe w swoich projektach. Jednak pomimo środowiska i korzyści energetyczne wykorzystanie wodoru, jego zastosowanie jako paliwa samochodowego jest obecnie eksperymentalne ze względu na problemy związane z przechowywaniem i ekonomiczną wykonalnością użytkowania.

Utylizacja lub neutralizacja szkodliwych emisji. Zmniejszenie ilości szkodliwych emisji z pojazdów osiąga się obecnie poprzez wyposażanie silników w systemy neutralizacji i oczyszczania spalin. Znane neutralizatory płynne, termiczne, katalityczne, kombinowane i pułapki na sadzę.

Zasada działania neutralizatorów cieczy opiera się na rozpuszczaniu lub oddziaływaniu chemicznym toksycznych składników spalin, gdy są one przepuszczane przez ciecz o określonym składzie - wodę, wodny roztwór siarczynu sodu, wodny roztwór sody oczyszczonej. Przenikanie spalin z silników Diesla przez wodę prowadzi do zmniejszenia zapachu, aldehydy są pochłaniane z wydajnością 0,5, a skuteczność oczyszczania z sadzy sięga 0,6-0,8, natomiast zawartość benzopirenu nieznacznie spada.

Wady neutralizatorów ciekłych to duża masa i wymiary, konieczność częstych zmian roztworu roboczego, nieskuteczność oczyszczania CO, niska wydajność w stosunku do NO r

Konwerter termiczny (dopalacz) to komora spalania, która znajduje się w układzie wydechowym silnika w celu dopalania produktów niepełnego spalania paliwa. Jednocześnie następuje około dwukrotny spadek emisji węglowodorów w spalinach i 2-3-krotny tlenku węgla. Do wad środowiskowych neutralizatorów termicznych należy podwyższona zawartość NO w spalinach.

W katalizatorach utleniania katalitycznego z katalizatorami wykonanymi z metale szlachetne- platyna, platyna i pallad, platyna i rod - wystarczy wysoka prędkość utlenianie CO i C x H y. Główną wadą tego typu katalizatora jest intensywne ścieranie drogiej powierzchni sadzą z zaadsorbowanymi na niej cząstkami ściernymi nierozpuszczonych soli metali, co prowadzi do zmniejszenia sprawności i żywotności urządzenia.

Do kompleksowa ochronaśrodowiska przed emisją sadzy i popiołu, zmniejszając toksyczność spalin i hałas samochodów, stosowane są filtry-neutralizatory-tłumiki, których elementami roboczymi są produkty wykonane z odlewanego porowatego stopu aluminium.

• Patrz: Gaponov V.L., Badalyan L. Kh., Kurdyukov V.N., Kurenkova T.N. Nowoczesne metody ograniczania szkodliwych emisji spalin z pojazdów.

Decydujący wpływ transportu na środowisko wymaga zwrócenia szczególnej uwagi na stosowanie nowych, przyjaznych środowisku paliw. Należą do nich przede wszystkim gaz skroplony lub sprężony.

W praktyce światowej jako paliwo silnikowe najczęściej stosuje się sprężony gaz ziemny zawierający co najmniej 85% metanu.

Stosowanie towarzyszącego gazu ropopochodnego jest mniej rozpowszechnione; który jest mieszaniną głównie propanu i butanu. Ta mieszanina może być ciekła w zwykłych temperaturach pod ciśnieniem do 1,6 MPa. Do zastąpienia 1 litra benzyny potrzeba 1,3 litra skroplonego gazu ziemnego, a jego efektywność ekonomiczna pod względem równoważnych kosztów paliwa jest 1,7 razy niższa niż w przypadku sprężonego gazu. Należy zauważyć, że gaz ziemny, w przeciwieństwie do gazu naftowego, nie jest toksyczny.

Z analizy wynika, że ​​zastosowanie gazu ogranicza emisję: tlenków węgla – 3-4-krotnie; tlenki azotu - 1,5-2 razy; węglowodory (z wyłączeniem metanu) - 3-5 razy; cząstki sadzy i dwutlenek siarki (dym) silników Diesla - 4-6 razy.

Podczas pracy na gazie ziemnym o współczynniku nadmiaru powietrza a = 1,1, emisje WWA powstające w silniku podczas spalania paliwa i oleju smarowego (w tym benz(a)piren) stanowią 10% emisji podczas pracy na benzynie . Silniki na gaz ziemny już teraz spełniają wszystkie współczesne normy dotyczące zawartości składników gazowych i stałych w spalinach.

Na szczególną uwagę zasługują emisje węglowodorów, które ulegają fotochemicznemu utlenianiu w atmosferze pod wpływem promieniowania ultrafioletowego (przyspieszonego w obecności NO x). Produkty tych reakcji utleniania tworzą tzw. smog. W silnikach benzynowych etan i etylen odpowiadają za większość emisji węglowodorów, aw silnikach gazowych metan. Wynika to z faktu, że ta część emisji z silników benzynowych powstaje w wyniku krakingu oparów benzyny w niepalnej części mieszaniny w wysokich temperaturach, a niepalny metan nie ulega przemianom w silnikach gazowych.

Węglowodory nienasycone, takie jak etylen, najłatwiej utleniają się pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. Węglowodory nasycone, w tym metan, są bardziej stabilne, ponieważ wymagają twardszego (krótkofalowego) promieniowania do reakcji fotochemicznej. W widmie promieniowania słonecznego składnik inicjujący utlenianie metanu ma tak niską intensywność w porównaniu z inicjatorami utleniania innych węglowodorów, że praktycznie nie zachodzi utlenianie metanu. Dlatego w normach ograniczających emisję z samochodów w wielu krajach uwzględnia się węglowodory bez metanu, chociaż konwersję przeprowadza się dla metanu.

Tak więc pomimo tego, że ilość węglowodorów w spalinach silników zasilanych paliwem gazowym okazuje się taka sama jak w silnikach benzynowych, a w gazowym oleju napędowym jest często wyższa, efekt zanieczyszczenia powietrza przez te składniki gazem paliwa jest kilka razy mniej niż w przypadku cieczy.

Należy również pamiętać, że stosowanie paliwa gazowego wydłuża żywotność silnika – 1,4-1,8 razy; żywotność świec zapłonowych - 4 razy i oleju silnikowego - 1,5-1,8 razy; przebieg remontowy - 1,5-2 razy. Zmniejsza to poziom hałasu o 3-8 dB i czas tankowania. Wszystko to zapewnia szybki zwrot kosztów konwersji transportu na gaz. paliwo silnikowe.

Uwagę specjalistów przykuwają kwestie bezpieczeństwa stosowania paliwa NGV. Na ogół wybuchowa mieszanina paliw gazowych z powietrzem powstaje w stężeniach 1,9-4,5 razy. Pewnym niebezpieczeństwem są jednak wycieki gazu przez luźne połączenia. Pod tym względem gaz płynny jest najbardziej niebezpieczny, ponieważ gęstość jego par jest większa niż powietrza, a dla sprężonego powietrza jest mniejsza (odpowiednio 3: 1,5: 0,5). W konsekwencji nieszczelności sprężonego gazu po opuszczeniu nieszczelności unoszą się i ulatniają, a skroplony gaz - tworzą lokalne nagromadzenia i podobnie jak płynne produkty ropopochodne "rozlewają się", co po zapaleniu zwiększa zasięg pożaru.

Oprócz skroplonego lub sprężonego gazu wielu ekspertów przewiduje wspaniałą przyszłość ciekłego wodoru, jako niemal idealnego z punktu widzenia ochrony środowiska paliwa silnikowego. Jeszcze kilkadziesiąt lat temu zastosowanie ciekłego wodoru jako paliwa wydawało się dość odległe. Ponadto tragiczna śmierć sterowca Hindenburt wypełnionego wodorem w przededniu II wojny światowej tak nadszarpnęła publiczną reputację „paliwa przyszłości”, że przez długi czas usunęła go z jakichkolwiek poważnych projektów.

Szybki rozwój technologii kosmicznych ponownie zmusił do zwrócenia się w stronę wodoru, tym razem już płynnego, jako niemal idealnego paliwa do eksploracji i rozwoju kosmosu na świecie. Niemniej jednak złożone problemy inżynieryjne związane zarówno z właściwościami samego wodoru, jak i jego produkcją nie zniknęły. Jako paliwo do transportu wodór jest wygodniejszy i bezpieczniejszy w stosowaniu w postaci płynnej, gdzie w przeliczeniu na kilogram przewyższa kaloryczność nafty 8,7 razy, a metanu płynnego 1,7 razy. Jednocześnie gęstość ciekłego wodoru jest mniejsza niż gęstość nafty o prawie rząd wielkości, co wymaga znacznie większych zbiorników. Ponadto wodór należy przechowywać pod ciśnieniem atmosferycznym w bardzo niskiej temperaturze 253 stopni Celsjusza. Stąd konieczność odpowiedniej izolacji termicznej zbiorników, co pociąga za sobą również dodatkową wagę i objętość. Wysoka temperatura spalania wodoru prowadzi do powstania znacznej ilości szkodliwych dla środowiska tlenków azotu, jeśli czynnikiem utleniającym jest powietrze. I wreszcie znany problem z bezpieczeństwem. Nadal pozostaje poważna, choć obecnie powszechnie uważana jest za przesadzoną. Osobno należy powiedzieć o produkcji wodoru. Niemal jedynymi surowcami do produkcji wodoru są dziś te same paliwa kopalne: ropa naftowa, gaz i węgiel. Dlatego prawdziwy przełom w światowej bazie paliwowej opartej na wodorze można osiągnąć tylko poprzez fundamentalną zmianę sposobu jego produkcji, kiedy wyjściowym surowcem jest woda, a podstawowym źródłem energii jest Słońce lub siła opadania woda. Wodór jest zasadniczo lepszy od wszystkich paliw kopalnych, w tym gazu ziemnego, pod względem odwracalności, czyli praktycznej niewyczerpalności. W przeciwieństwie do paliw wydobywanych z ziemi, które są bezpowrotnie tracone po spaleniu, wodór jest wydobywany z wody i spala się z powrotem do wody. Oczywiście, aby z wody pozyskać wodór, trzeba wydatkować energię i to znacznie więcej, niż można wtedy zużyć podczas jej spalania. Ale to nie ma znaczenia, jeśli tak zwane źródła energii pierwotnej są z kolei niewyczerpalne i przyjazne dla środowiska.

Rozwijany jest drugi projekt, w którym Słońce jest wykorzystywane jako źródło energii pierwotnej. Szacuje się, że na szerokościach geograficznych ± 30-40 stopni nasze Słońce nagrzewa się około 2-3 razy bardziej niż w bardziej północnych szerokościach geograficznych. Wynika to nie tylko z wyższej pozycji Słońca na niebie, ale także z nieco mniejszej grubości atmosfery w tropikalnych rejonach Ziemi. Jednak prawie cała ta energia jest szybko rozpraszana i marnowana. Pozyskiwanie go za pomocą ciekłego wodoru jest najbardziej naturalnym sposobem gromadzenia energii słonecznej, a następnie jej dostarczania do północnych regionów planety. I to nie przypadek, że ośrodek badawczy zorganizowany w Stuttgarcie nosi charakterystyczną nazwę „Słoneczny wodór – źródło energii przyszłości”. Instalacje akumulujące światło słoneczne mają znajdować się na Saharze, zgodnie ze wskazanym projektem. Skoncentrowane w ten sposób ciepło niebieskie będzie wykorzystywane do napędzania turbin parowych wytwarzających energię elektryczną. Dalsze powiązania schematu są takie same jak w wersji kanadyjskiej, z tą różnicą, że ciekły wodór dostarczany jest do Europy przez Morze Śródziemne. Zasadniczym podobieństwem obu projektów, jak widać, jest to, że są one przyjazne dla środowiska na każdym etapie, w tym nawet transportu skroplonego gazu drogą wodną, ​​ponieważ tankowce znów działają na paliwo wodorowe... Już teraz tak znane na całym świecie niemieckie firmy, jak Linde i Messergrisheim, zlokalizowane w rejonie Monachium, produkują wszystkie niezbędne urządzenia do pozyskiwania, skraplania i transportu ciekłego wodoru, z wyjątkiem pomp kriogenicznych. Ogromne doświadczenie w wykorzystaniu ciekłego wodoru w technice rakietowej i kosmicznej zgromadziła mieszcząca się w Monachium firma MBB, uczestnicząca w niemal wszystkich prestiżowych programach eksploracji kosmosu w Europie Zachodniej. Sprzęt badawczo-rozwojowy firmy w dziedzinie kriogeniki jest również używany w amerykańskich promach kosmicznych. Znane niemieckie linie lotnicze Deutsche Airbus opracowują pierwszy na świecie airbus na ciekły wodór. Poza względami środowiskowymi, stosowanie ciekłego wodoru w lotnictwie konwencjonalnym i naddźwiękowym jest preferowane z innych powodów. W ten sposób masa startowa samolotu zostaje zmniejszona o około 30%, przy wszystkich innych parametrach bez zmian. To z kolei pozwala na krótszy rozbieg i bardziej stromą krzywą startu. W efekcie zmniejsza się hałas – to plaga nowoczesnych lotnisk, często zlokalizowanych na terenach gęsto zaludnionych. Możliwe jest również, że opór samolotu można zmniejszyć poprzez silne chłodzenie jego części nosowych, które spotykają się z przepływem powietrza.

Wszystko to pozwala wnioskować, że przejście na paliwo wodorowe przede wszystkim w lotnictwie, a następnie w transport lądowy stanie się rzeczywistością już w pierwszych latach nowego stulecia. Do tego czasu zostaną przezwyciężone problemy techniczne, ostatecznie wyeliminowana została nieufność do wodoru jako nadmiernie niebezpiecznego paliwa i stworzono niezbędną infrastrukturę.

RODZAJE PALIW. KLASYFIKACJA PALIW

Zgodnie z definicją DI Mendelejewa „paliwo jest palną substancją celowo spalaną w celu uzyskania ciepła”.

Obecnie termin „paliwo” dotyczy wszystkich materiałów, które służą jako źródło energii (na przykład paliwo jądrowe).

Paliwo według pochodzenia dzieli się na:

Paliwa naturalne (węgiel, torf, ropa, łupki bitumiczne, drewno itp.)

Paliwo sztuczne (paliwo silnikowe, gaz generatorowy, koks, brykiety itp.).

Ze względu na stan skupienia dzieli się na paliwa stałe, płynne i gazowe, a według przeznaczenia na paliwa energetyczne, technologiczne i bytowe. Najwyższe wymagania stawiane są paliwom energetycznym, a minimalne – paliwom do gospodarstw domowych.

Paliwo stałe - zdrewniała materia roślinna, torf, łupek, węgiel brunatny, węgiel.

Paliwo płynne - produkty rafinacji ropy naftowej (olej opałowy).

Paliwo gazowe - gaz ziemny; gaz z rafinacji ropy naftowej i biogaz.

Paliwo jądrowe - substancje rozszczepialne (radioaktywne) (uran, pluton).

Paliwa kopalne tj. węgiel, ropa, gaz ziemny stanowią przeważającą część całego zużycia energii. Powstawanie paliw kopalnych jest wynikiem oddziaływania termicznego, mechanicznego i biologicznego przez wiele stuleci na szczątki flory i fauny zdeponowane we wszystkich formacjach geologicznych. Wszystkie te paliwa są oparte na węglu, a energia jest z nich uwalniana głównie poprzez tworzenie dwutlenku węgla.

PALIWO STAŁE. GŁÓWNA CHARAKTERYSTYKA

Paliwo stałe . Stałe paliwa kopalne (z wyłączeniem łupków łupkowych) są produktami rozkładu materii organicznej w roślinach. Najmłodszy z nich - torf - to gęsta masa , powstały z rozłożonych szczątków roślin bagiennych. Dalej pod względem „wieku” są węgle brunatne – ziemista lub czarna jednorodna masa, która przy dłuższym przechowywaniu w powietrzu ulega częściowemu utlenieniu („erozji”) i kruszeniu się w proszek. Do tego dochodzą węgle bitumiczne, które z reguły mają zwiększoną wytrzymałość i mniejszą porowatość. Największą przemianą uległa masa organiczna najstarszego z nich – antracytów – składa się w 93% z węgla. Antracyt wyróżnia się wysoką twardością.

Światowe zasoby geologiczne węgla wyrażone w paliwie konwencjonalnym szacowane są na 14 000 mld ton, z czego połowa jest wiarygodna (Azja - 63%, Ameryka - 27%). Największe zasoby węgla mają Stany Zjednoczone i Rosja. Znaczące rezerwy są dostępne w Niemczech, Anglii, Chinach, Ukrainie i Kazachstanie.

Całą ilość węgla można przedstawić w postaci sześcianu o boku 21 km, z którego „kostka” o boku 1,8 km jest corocznie wycofywana przez osobę. W tym tempie zużycie węgla potrwa około 1000 lat. Ale węgiel jest ciężkim, niewygodnym paliwem z wieloma zanieczyszczeniami mineralnymi, co komplikuje jego użytkowanie. Jego rezerwy są rozłożone niezwykle nierównomiernie. Najbardziej znane złoża węgla: Donbasski (zasoby węgla 128 mld ton), Pieczora (210 mld ton), Karaganda (50 mld ton), Ekibastuzsky (10 mld ton), Kuznetsky (600 mld ton) , Kansko-Achinsky (600 mld ton ). Baseny Irkucka (70 mld ton). Największe złoża węgla na świecie to Tungusskoye (2300 mld ton - ponad 15% światowych rezerw) i Lenskoye (1800 mld ton - prawie 13% światowych rezerw).

Wydobycie węgla prowadzone jest metodą kopalnianą (głębokości od kilkuset metrów do kilku kilometrów) lub w formie kopalni odkrywkowych. Już na etapie wydobycia i transportu węgla, aplikowanie Zaawansowana technologia, możliwe jest osiągnięcie redukcji strat podczas transportu. Zmniejszenie zawartości popiołu i wilgotności przesyłanego węgla.

Drewno to odnawialne paliwo stałe. Jego udział w światowym bilansie energetycznym jest obecnie niezwykle mały, ale w niektórych regionach drewno (i częściej jego odpady) jest również wykorzystywane jako paliwo.

Jako paliwo stałe można stosować również brykiety - mechaniczną mieszankę miału węglowego i torfowego ze spoiwami (bitum itp.), sprasowane pod ciśnieniem do 100 MPa w specjalnych prasach.

PŁYNNE PALIWO. GŁÓWNA CHARAKTERYSTYKA

Płynne paliwo. Prawie wszystko płynne paliwo dotychczas uzyskiwane w wyniku rafinacji ropy naftowej. Olej, ciekły minerał palny, jest brązową cieczą zawierającą gazowe i wysoce lotne węglowodory w roztworze. Ma specyficzny żywiczny zapach. Podczas destylacji oleju uzyskuje się szereg produktów, które mają ważny znaczenie techniczne: benzyna, nafta, oleje smarowe, a także wazelina stosowana w medycynie i perfumerii.

Ropa naftowa jest podgrzewana do temperatury 300-370 °C, po czym uzyskane opary są rozpraszane na frakcje, które ulegają kondensacji w różnych temperaturach tª: gaz skroplony (wydajność ok. 1%), benzyna (ok. 15%, tª = 30 - 180 °C ). Nafta (około 17%, tª = 120 - 135 ° C), olej napędowy (około 18%, tª = 180 - 350 ° C). Ciekła pozostałość o temperaturze wrzenia 330-350 ° C nazywana jest olejem opałowym. Olej opałowy, podobnie jak paliwo silnikowe, jest złożoną mieszaniną węglowodorów, która składa się głównie z węgla (84-86%) i wodoru (10-12%).

Olej opałowy pozyskiwany z ropy naftowej z wielu pól może zawierać dużo siarki (do 4,3%), co znacznie komplikuje ochronę sprzętu i środowiska podczas jego spalania.

Zawartość popiołu w oleju opałowym nie powinna przekraczać 0,14%, a zawartość wody nie powinna przekraczać 1,5%. Popiół zawiera związki wanadu, niklu, żelaza i innych metali, dlatego jest często wykorzystywany jako surowiec do produkcji np. wanadu.

W kotłach kotłowni i elektrowni najczęściej spalany jest olej opałowy, w domowych instalacjach grzewczych – paliwo grzewcze (mieszanka frakcji średnich).

Światowe rezerwy geologiczne ropy naftowej szacowane są na 200 miliardów ton, z czego 53 miliardy ton. stanowią wiarygodne rezerwy. Ponad połowa wszystkich potwierdzonych zasobów ropy znajduje się na Bliskim i Bliskim Wschodzie. W krajach Europy Zachodniej, gdzie istnieją przemysły wysoko rozwinięte, skoncentrowane są stosunkowo niewielkie rezerwy ropy naftowej. Potwierdzone rezerwy ropy stale rosną. Wzrost wynika głównie z szelfów morskich. Dlatego wszystkie dostępne w literaturze szacunki zasobów ropy naftowej są warunkowe i charakteryzują się jedynie rządem wielkości.

Całkowite rezerwy ropy naftowej na świecie są mniejsze niż węgla. Ale olej jest wygodniejszym paliwem w użyciu. Zwłaszcza w poprawionej formie. Po wydobyciu przez studnię ropa jest przesyłana do odbiorców głównie rurociągami naftowymi, kolejami lub tankowcami. Dlatego składnik transportowy ma znaczną część kosztów ropy.

PALIWO GAZOWE. GŁÓWNA CHARAKTERYSTYKA

Paliwo gazowe. Paliwa gazowe to przede wszystkim gaz ziemny. Są to gaz wydobyty ze złóż czysto gazowych, gaz towarzyszący z pól naftowych, gaz ze złóż kondensatu, metan z kopalni węgla itp. Jego głównym składnikiem jest metan CH4; dodatkowo gaz z różnych złóż zawiera małe ilości azot N 2, wyższe węglowodory СnНm, dwutlenek węgla СО 2. Podczas wydobycia gazu ziemnego jest on oczyszczany ze związków siarki, ale niektóre z nich (głównie siarkowodór) mogą pozostać.

Podczas wydobycia ropy naftowej uwalniany jest tzw. gaz towarzyszący, zawierający mniej metanu niż gaz ziemny, ale więcej węglowodorów, a zatem emitujący więcej ciepła podczas spalania.

W przemyśle, a zwłaszcza w życiu codziennym, szeroko stosowany jest gaz skroplony, pozyskiwany podczas pierwotnej przeróbki ropy naftowej i związanej gazy ropopochodne... Wytwarzają propan techniczny (co najmniej 93% С 3 Н 8 + С 3 Н 6), butan techniczny (co najmniej 93% С 4 Н 10 + С 4 Н 8) i ich mieszaniny.

Światowe rezerwy geologiczne gazu szacowane są na 140-170 bilionów m³.

Gaz ziemny znajduje się w zbiornikach, które są „kopułami” wodoodpornej warstwy (np. gliny), pod którą gaz znajduje się pod ciśnieniem w ośrodku porowatym (piaskowiec), składającym się głównie z metanu CH 4. Na wylocie ze studni gaz jest oczyszczany z zawiesiny piasku, kropli kondensatu i innych wtrąceń i podawany do głównego gazociągu o średnicy 0,5 - 1,5 mi długości kilku tysięcy kilometrów. Ciśnienie gazu w gazociągu utrzymywane jest na poziomie 5 MPa za pomocą kompresorów instalowanych co 100-150 m. Kompresory obracają się Turbiny gazowe zużywanie gazu. Całkowite zużycie gaz do utrzymania ciśnienia w rurociągu stanowi 10-12% całkowitej przepompowanej. Dlatego transport paliwo gazowe bardzo energochłonne.

Ostatnio w wielu miejscach coraz częściej stosuje się biogaz - produkt fermentacji beztlenowej (fermentacji) odpadów organicznych (obornik, resztki roślinne, śmieci, ścieki itp.). W Chinach już ponad milion fabryk biogazu pracuje na różnych rodzajach odpadów (wg UNESCO – do 7 mln). W Japonii źródłem biogazu są składowiska wstępnie posortowanych odpadów domowych. „Fabryka”, o wydajności do 10-20 m³ gazu na dobę. Dostarcza paliwo do małej elektrowni o mocy 716 kW.

Fermentacja beztlenowa odpadów z dużych kompleksów hodowlanych pozwala rozwiązać niezwykle dotkliwy problem zanieczyszczenia środowiska odpadami płynnymi poprzez przetworzenie ich na biogaz (ok. 1 metr sześcienny dziennie na sztukę bydła) i wysokiej jakości nawozy.

Wodór jest bardzo obiecującym rodzajem paliwa, charakteryzującym się trzykrotnie wyższym jednostkowym zużyciem energii w porównaniu z ropą, którego prace naukowo-eksperymentalne nad znalezieniem ekonomicznych metod transformacji przemysłowej są aktywnie prowadzone zarówno w naszym kraju, jak i za granicą. Zasoby wodoru są niewyczerpane i nie są związane z żadnym regionem planety. wodór w stan związany zawarty w cząsteczkach wody (H 2 O). Podczas spalania powstaje woda, która nie zanieczyszcza środowiska. Wodór można wygodnie przechowywać, rozprowadzać rurociągami i niedrogo transportować.

Wpływ spalania różnych rodzajów paliw na basen powietrzny można ocenić na podstawie wielkości emisji substancji szkodliwych na 1 godzinę pracy elektrowni z moc zainstalowana 1 mln kW (tabela 2.2.).

Rosja posiada unikalne rezerwy paliw kopalnych, ale dotychczasowa strategia ich wykorzystania w niewielkim stopniu uwzględnia aspekty środowiskowe. Koszt paliwa nie jest związany z wydajnością konsumenta i z reguły jest określany przez koszt produkcji i transportu, bez odzwierciedlania walory środowiskowe paliwo.

Większość węgli energetycznych i olejów opałowych jest niskiej jakości. Prawie wszystkie paliwa płynne to olej opałowy o wysokiej zawartości siarki. Paliwa stałe mają zróżnicowany skład. Na europejskim terytorium kraju dominują węgle wysokosiarkowe złóż Podmoskovnoye i Pechersky; na Syberii i na Dalekim Wschodzie - węgle brunatne o wysokiej wilgotności i niskiej zawartości siarki z basenu Kańska-Aczyńskiego oraz węgiel z basenu Kuzniecka.

Tabela 2.2. Typowe emisje z TPP

G to ciepło spalania paliwa, MJ / kg; A - zawartość popiołu; S - zawartość siarki,%.

Niektóre cechy najczęstszych paliwa energetyczne podano w tabeli. 2.3. Wielu TPP otrzymuje węgiel o wyższej zawartości popiołu i niższej wartości opałowej niż wynika to z danych regulacyjnych podanych w tabeli. 2.3.

Tabela 2.3. Charakterystyka najpopularniejszych paliw.

Więcej powiązanych artykułów

Ocena ryzyka środowiskowego funkcjonowania cystern i stacji paliw
Zadanie Praca semestralna jest nabycie umiejętności oceny ryzyka środowiskowego i obliczania szkód w środowisku w wyniku wypadków na składach ropy i stacjach benzynowych. Wypadek to niebezpieczny incydent spowodowany przez człowieka, który powoduje ...

Oczyszczanie gazów wentylacyjnych z oparów acetonu przez absorpcję
Postęp naukowy i technologiczny oraz związana z nim ogromna skala ludzkiej działalności produkcyjnej doprowadziły do ​​wielkich pozytywnych przemian na świecie. Jednocześnie stan środowiska uległ gwałtownemu pogorszeniu. Zanieczyszczenie powietrza, ...