Что может служить топливом
Виды топлива
Виды топлива
Характеристика видов топлива
В соответствии с физическим состоянием, топливо бывает:
Газообразное топливо: природный и промышленные газы (доменный, коксовый, генераторный и др.)
Твердое топливо: древесина, торф, горючие сланцы и весь каменный уголь, который добывается.
Жидкое топливо: сырая нефть, нефтепродукты, мазут.
В зависимости от происхождения топливо разделяется на природное и искусственное.
Природное – топливо в том виде, в котором оно было получено при добыче: каменный уголь, древесина, торф, сырая нефть, природный газ и т.д.
Искусственное топливо – это продукт, полученный при технологической переработке природного топлива. Например: кокс, брикеты, дизельное топливо, мазут, генераторный газ и т.д.
Каменный уголь, жидкое топливо и природный газ являются высококачественным топливом.
Все виды топлива состоят из горючей и негорючей частей.
Газовое топливо наиболее пригодно для смешивания его с воздухом, который необходим для горения, поскольку топливо и воздух находятся в одном агрегатном состоянии.
Условия сжигания твёрдого топлива зависят от количества и свойств имеющихся в нём золы, влаги, количества летучих горючих веществ.
При сжигании жидкого топлива (мазута), имеющего высокую вязкость, одна из основных задач – распыление его на мелкие капельки.
К горючей части относятся углерод, водород, углеводороды, а также сера, которая вредна для котлов и окружающего воздуха.
К негорючей части относятся кислород О2, азот N2, влага Н2О и зола. Влага и зола составляют внешний балласт топлива, а кислород и азот – внутренний.
Газообразное топливо:
Природный газ — смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ.
Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворенном состоянии в нефти или воде. При нормальных условиях (101,325 кПа и 0 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов.
Сжиженный природный газ обладает рядом преимуществ. При сжижении он очищается от примесей и уменьшается в объеме в 600 раз. Это упрощает его транспортировку и дальнейшее хранение. При этом сжиженный природный газ экологически безопасен относительно других видов топлива. Он не токсичен для человека и окружающей среды, не горит и не взрывается сам по себе.
Инженеры ООО “ТПК Монтаж” наладят газоснабжение в жилых объектов, не зависимо от магистральных газопроводов.
Природный газ, который подает система автономной газификации, ничем не отличается от газа в магистральных газопроводах. Наоборот – это полная независимость от любых источников газа. Автономная газификация предполагает, что ваш участок и коттедж полностью автономны в плане газоснабжения и способны продержаться сколь угодно долго без магистральной трубы. Это особенно выгодно, если газификация особняка невозможна из-за большой удаленности от основных объектов магистральной газификации.
Твердое топливо:
Уголь, торф, горючие сланцы (ископаемое топливо)
Чем ниже залегает данное топливо, тем лучше – больше теплота сгорания и меньше золы. Антрацит состоит на 90% из углерода, имеет максимальную теплоотдачу.
Использование ископаемых видов топлива для отопления требует отдельного помещения под котельную, отделенного от жилых помещений, так как горение сопровождается копотью, неприятными и вредными газами.
Дрова, пеллеты
Дрова – возобновляемый вид топлива, довольно доступный для самостоятельной заготовки, менее токсичный и менее «грязный», чем ископаемые виды. Возможна установка в доме точек отопления в виде каминов, печек. Утилизация проста, полезна для огорода. Низкая теплота сгорания и необходимость частой загрузки дров сводит на нет все преимущества.
Для автоматизации процесса отопления на основе дров придуманы пеллеты – прессованные в гранулы отходы древесины. Главное их преимущество – одинаковые размеры, удобные для транспортирования подавателем в топку автоматического котла, достаточная сухость, теплота сгорания – на уровне лучших пород древесины.
Жидкое топливо
Основным источником получения жидкого топлива является нефть.
Котлы работают на дизельном топливе, мазуте, печном топливе или отработанном масле.
Мазут – это вязкий продукт темно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций.
В настоящее время в промышленности используются в основном такие типы этого материала: крекинговый; прямогонный; флотский; топочный. Последняя разновидность является очень популярной. Как уже можно судить по названию, используется она в основном для отопления помещений.
Мазут подразделяют на:
Топочный вид может применяться как котельное топливо для различных тепловых генераторов, как основной источник тепловой энергии в отопительных системах, котельных и т.д. Мазут топочный м100, как наиболее используемый вид в подобных системах, пользуется наибольшим спросом и популярностью.
Дизельное топливо (солярка) – это нефтяные фракции, выкипающие в пределах 180–360°С. Широко используется в отопительных целях в загородных домах. Это достаточно удобный, но и дорогостоящий способ поддерживать комфортную температуру в помещении.
По принципу работы такое отопление напоминает водяную систему, но с наличием своих особенностей. В качестве источника тепла выступает в данном случае котел, работающий на дизельном топливе. Именно он и греет воду для отопления и других нужд.
Применяется дизельное топливо низкого качества, которое не пригодно для использования в автомобилях. Данному виду топлива присущи все недостатки твердого топлива, которые дополнены всепроникающим запахом и повышенной пожароопасностью. Требования к дымоходу такие же, как и у угля. Низкая экологическая безопасность.
16 видов топлива, на котором могут передвигаться автомобили
16 различных видов топлива, на котором может ездить ваш автомобиль
А что картошка? Ты думаешь, картошка – это так вот просто, сварил и съел? Да? Не тут-то было! Из картошки знаешь, сколько можно блюд приготовить?
Тося из фильма «Девчата»
Примерно в таком же ключе, как это сделала героиня фильма «Девчата», защищая картошку от нападок лесозаготовителей Урала, можно возразить тем людям, которые в ответ на вопрос «На чем могут ездить автомобили?» утверждают, что всего на нескольких видах топлива, вроде того, что только на бензине, дизеле да газе. На самом деле ассортимент гораздо шире. И как минимум на данный момент можно выделить 16 крупных групп и подгрупп альтернативных видов энергии для приведения автомобиля в движение, которые имеют все шансы в будущем заменить привычные варианты топлива.
Давайте рассмотрим, какие варианты доступны уже сейчас для заправки вашего автомобиля, а какие будут доступны в будущем, помимо бензина и дизельного топлива.
Мы много слышим об альтернативных видах топлива для автомобилей, но какие есть варианты? Пробежимся по ним и отметим отличительные особенности каждого из них.
Сжиженный нефтяной газ (СНГ)
Сжиженный нефтяной газ уже пытались использовать в качестве топлива для автомобилей. К примеру, в конце 1990-х годов Opel, Volvo, а также ряд других производителей предлагали его в качестве выбора для своих двухтопливных моделей. Такие автомобили запускались на бензине, а затем, после прогрева, переходили на сжиженный нефтяной газ.
В континентальной Европе и в других частях мира «СНГ», или «автогаз», как его часто называют, остается третьим по популярности видом топлива после бензина и дизельного топлива. Он производит меньше вредных выхлопных газов, и он в два раза дешевле, чем бензин. Однако нужно учитывать его больший расход – ровно в два раза по сравнению с обычным жидким бензином.
Водород
Водород – топливо, которому уже много десятилетий пророчат большое будущее, которое никак не хочет наступать. С одной стороны, известно, что из выхлопной трубы заправленного водородом автомобиля будет вылетать только водяной конденсат, но, с другой, также хорошо изучено, что выделение (производство) водорода крайне дорого (дороже бензина и уж тем более газа), к тому же его хранение взрывоопасно, по крайней мере, в баллонах под давлением, а в специальных ячейках безопасно, но дорого.
Топливный элемент автомобиля работает путем объединения водорода из бака с кислородом для производства электроэнергии, на которой работает двигатель. Фактически автомобиль имеет свой собственный бортовой генератор, а не держит электроэнергию в батарее.
Биоэтанол
Биоэтанол получается в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Полученный этанол затем смешивается с бензином или дизельным топливом для получения нового типа топлива, которое может быть использовано в большинстве автомобилей с ДВС как с небольшими конструкционными изменениями, так и без.
Количество биоэтанола, смешанного с ископаемым топливом, колеблется от 10% (Е10) до 15% (Е85). С экологической точки зрения использование биоэтанола имеет смысл, поскольку углекислый газ, который он производит при сжигании в двигателе, компенсируется газами, поглощенными им во время его производства. Недостаток – повышенный расход.
Сжиженный природный газ (СПГ)
В мире насчитывается около 20 миллионов транспортных средств, использующих СПГ (сжатый под большим давлением до жидкого состояния природный газ). Многие из них – автобусы и грузовики, которые работают в городских условиях, что позволяет им свести к минимуму негативное воздействие на окружающую среду. СПГ на 75% уменьшает выбросы твердых частиц в атмосферу по сравнению с дизельным топливом, а также создает меньше углекислого газа, чем бензин, и до 90% меньше оксида азота.
Биодизель
Плюсом биодизельного топлива можно считать то, что его получают из восстанавливаемых органических элементов. В зависимости от поколения биодизеля (всего их три) топливо могут получать из рапса и других сельхозкультур, из жиросодержащих отходов и из липидов микроводорослей.
Промышленное производство биодизеля обходится дороже, чем получение дизельного топлива из нефти, поэтому этот вид горючего прижился слабо. Плюс к этому биодизель сложно назвать нейтральным веществом – растворяющие свойства у него получше будут, чем у обычного дизеля, поэтому фильтры нужно менять чаще, чтоб они не пришли в негодность.
Пропан
Важно отличать пропан от сжиженного газа. Пропан можно назвать СПГ, но не весь СПГ состоит из пропана. Немногие автомобили работают исключительно на пропане, и большинство из них используют его как биотопливо, где они работают сперва на бензине, а затем переключаются на пропан, чтобы уменьшить выбросы.
Поскольку пропан – это газ, ему нужен больший резервуар для хранения достаточного его количества. Двигатель будет сжигать на 27% больше пропана, чтобы достичь той же мощности, что и бензин. Стоит также отметить, что пропан работает наилучшим образом в холодных климатических условиях.
Если бы это было возможно – просто залить воду в бак и поехать… это был бы прорыв в технологии передвижения. Увы, пока такого чуда техники в реальности не придумали. Не верьте всяким врунам на YouTube.
Принцип работы заключается в использовании электролиза для разделения воды на кислород и водород. Этот процесс требует электричества, очень много электричества, которое будет вырабатываться полученным водородом. Однако при сжигании водорода будут тепловые потери, что делает всю установку неэффективной.
Но не все потеряно. Необходимая для электролиза воды электроэнергия может быть собрана солнечными панелями, установленными на корпусе автомобиля, и тогда все заработает. В теории… На практике сделать это на данном этапе развития невозможно, по крайней мере, чтоб автомобили получились экономически выгодными.
Воздух
Задумка, над которой работают несколько компаний, а именно: Jaguar Land Rover Tata и Citroën.
Более вероятное использование сжатого воздуха из двух компаний предложил Citroën в модели Cactus Airflow 2L в 2014 году. Он использовал обычный бензиновый двигатель, но с дополнительными двумя воздушными цилиндрами, которые заряжаются при помощи регенеративной энергии. Бензиновый двигатель совмещен с системой «Hybrid Air», использующей энергию сжатого воздуха, накапливающегося в специальных резервуарах, для вращения ведущих колес, что снизит нагрузку на ДВС и уменьшит расход дорогого топлива.
Не смейтесь: пар был серьезным конкурентом двигателю внутреннего сгорания в первые годы после появления автомобилей с ДВС. Один автомобиль на заре автомобильной эры (в 1906 году) даже установил мировой рекорд скорости на суше – 200 км/ч. Сейчас такие машины делают только энтузиасты.
Кинетическая энергия
Также еще один из альтернативных источников энергии, который широко используется автопроизводителями и чаще называется рекуперативным торможением. Идея проста: по мере того, как автомобиль замедляется, его энергия движения возвращается для зарядки аккумулятора, а не теряется с теплом и скрежетом при торможении.
Как и во всех формах передачи энергии, превращение кинетической энергии в накопленную никогда не бывает на 100% эффективным, поэтому вы не можете управлять автомобилем исключительно путем накопления энергии и последующего ее высвобождения при необходимости. Кроме того, для достижения разумных расстояний вам нужна большая батарея для хранения электричества, а это лишний вес. Чем тяжелее автомобиль, тем больше кинетической энергии он должен преобразовать в накопленную энергию посредством рекуперативного торможения.
Солнечная энергия
Идея автомобиля, который никогда не нуждается в подзарядке или заправке топливом, приближается к реальности при помощи солнечной энергии. Этот источник энергии был опробован уже множество раз в различных направлениях деятельности человека. Но была одна загвоздка – из него было трудно извлечь достаточно энергии при малой площади.
Голландская фирма «Lightyear» утверждает, что она решила эти проблемы с помощью своей технологии, которая должна появиться в продаже в 2020 году.
Азот – самый распространенный газ в атмосфере, составляет около 78% воздуха. Мы им дышим. Использование его для питания автомобилей имеет смысл, поскольку у него будет очень мало вредных выбросов при использовании в качестве топлива. Помещенный в резервуар в жидком виде, он работает подобно «воздушным» двигателям.
Когда азот впрыскивают из резервуара, он расширяется при резком переходе из жидкого в газообразное состояние, и эту почти мгновенную реакцию расширения можно использовать для того, чтобы привести в действие турбину. Турбина будет вращать генератор для выработки электричества, которое будет использоваться для приведения в движение автомобиля. Недостатками является то, что жидкий азот является очень опасной жидкостью, а также то, что пока нет никакой инфраструктуры для его заправки.
Аммиак
Аммиак использовался для питания двигателей внутреннего сгорания еще в 1943 году. С тех пор он не оказал большего влияния, потому что обладал низкой плотностью энергии – где-то в два раза ниже, чем у бензина.
Однако аммиак можно производить дешево и в больших количествах, его можно использовать в качестве топлива для поршневых двигателей или в топливных элементах для выработки электроэнергии. В аммиаке нет углерода, поэтому он производит нулевые вредные выбросы углекислого газа. То, что удерживает его от использования в качестве топлива в настоящее время, касается его безопасности при хранении на автозаправочных станциях и на борту автомобилей.
Древесный газ
Древесный газ был известен с 1870-х годов и достиг наибольшей популярности во время Второй мировой войны, когда топливо было дефицитным. Он генерируется путем газификации древесины или древесного угля, который затем приводит в действие двигатель внутреннего сгорания. Правда, о высокой мощности и экологичности (нужная древесина) можно забыть. Автомобиль ехать будет, но не быстро.
Алкоголь
Выражение «залью себе пол-литра» может заиграть новыми красками, если алкоголь станет автомобильным топливом. На самом деле «алкогольные» автомобили использовались и раньше, в основном в спорте. Например, в дрэг-рейсинге, где заливается метанол. Плюс – это высокое октановое число метанола и других спиртовых видов топлива, таких как бутанол и этанол, и все они могут использоваться с двигателями внутреннего сгорания.
Метанол имеет меньшую плотность энергии, чем бензин, поэтому для получения такой же мощности от двигателя необходимо использовать большее его количество. Однако есть доказательства, что при производстве спиртового топлива используется больше парниковых газов, чем при его сжигании в двигателе, поэтому с точки зрения матушки-природы алкоголь использовать в виде топлива для машин очень даже выгодно.
Природное, искусственное топливо, различные виды
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.).
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.
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:
– 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;
– 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. И в зависимости от вида такого продукта, цены на топливо могут значительно различаться.
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 2 107 кВт/ч энергии. Если сравнивать с углем, для получения такого же результата придется сжечь не менее 2,5 тыс. тонн высококачественного антрацита.
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:
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%).
– 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.
– 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.