Топливо: характеристика и виды

Метан угольных пластов

Метан угольных пластов содержится в угленосных отложениях. Метан угольных пластов  формируется в результате биохимических  и физических процессов в ходе преобразования растительного материала  в уголь. Является причиной взрывов в угольных шахтах. Метан угольных пластов — экологически более чистое, чем уголь, и эффективное топливо. Может добываться как самостоятельное ископаемое, и как попутный продукт, получаемый в процессе дегазации шахт перед добычей угля. В процессе дегазации шахты себестоимость добычи метана играет вторичную роль. Средствами дегазации, применяемыми на шахтах России, извлекается от 20 до 30 % общего объема выделяющегося метана.

Рудничный газ

Рудничный газ - горючий газ, выделяющийся в  каменноугольных шахтах, реже в соляных, металлорудных и серных рудниках. Р. г. бесцветен, легче воздуха, так  как состоит в основном из метана, содержит также азот, неон, аргон, водород, углекислый газ, следы этана, пропана, этилена и других углеводородов. Возникает в месторождениях полезных ископаемых в результате разложения органических веществ под воздействием микроорганизмов, тепла, давления, иногда радиации.

Болотный  газ

Болотный  газ - бесцветный газ с очень слабым запахом, простейший углеводород, образующийся в стоячей воде от гниения растительных остатков. Образуется при брожении клетчатки и других растительных остатков в болотном иле без доступа  воздуха под влиянием бактерий. Содержит метан CH4 и небольшие количества N2 и СО2.

Биогаз

Биогаз  — это газ, который получается метановым брожением биомассы. Разложение биомассы на компоненты происходит под  воздействием 3-х видов бактерий. В цепочке питания последующие  бактерии питаются продуктами жизнедеятельности  предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй кислотообразующие, третий — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида. Биогаз - смесь газов, в которой преобладают метан (55-65%) и диоксид углерода (35-45%). Биогаз образуется в процессе анаэробного разложения навоза, соломы и других органических отходов. Как источник энергии Биогаз получается в специальных установках (метантенках), в которых сбраживается биомасса остатков продуктов растениеводства, животноводства, навоз, фекалии и т. д.

Лэндфилл-газ

Лэндфилл-газ  — газ, образующийся в результате анаэробного разложения органических муниципальных отходов. Гниение  мусора происходит под воздействием бактерий, принадлежащих к двум большим  семействам: асидогенов и метаногенов. Асидогены производят первичное  разложение мусора на летучие жирные кислоты, метаногены перерабатывают летучие  жирные кислоты в метан CH4 и диоксид  углерода CO2. В результате лэндфилл-газ  состоит из примерно 50% метана CH4, 50% CO2, включая небольшие примеси H2S и органических веществ.

Гидрат  метана

Гидрат  метана – это кристаллическая  клатратная структура из воды и метана. Актуальность всестороннего изучения Гидрата метана связана с тем, что он широко распространен в  природе и рассматривается как  перспективный источник топлива. По некоторым оценкам мировые запасы Гидрата метана могут дать вдвое больше энергии, чем можно получить из ископаемых видов топлива.

Водород

Водород - бесцветный газ, без вкуса и запаха, по виду не отличающийся от воздуха. Впервые замечен он был Парацельсом в первой половине XVI века; но только Лемери, в конце XVII века, отличил Водород от обыкновенного воздуха, показав его горючесть. Более подробно изучил это вещество Кавендиш в прошлом столетии. Это самый легкий газ: один литр Водород, при 0°и 760 мм. давления, весит 0,089538 гр. для широты 45° и при уровне моря. Плотность относительно воздуха - 0,06949, т. е. Водород почти в 141/2 раз легче воздуха; благодаря этому он удерживается на некоторое время в сосуде, обращенном открытым горлом книзу, и очень быстро улетает при приведении сосуда в нормальное положение.

Сжатый  природный газ (CNG)

Сжатый природный  газ CNG — это практически чистый метан. Он транспортируется по магистральным  газопроводам и используется для  тепло- и электростанций, промышленных предприятий, а также для бытовых  целей. По газопроводу метан идет под давлением 50–70 АТ. А в квартиры подается под низким давлением, чуть превышающим атмосферное.

Продукты  газификации твёрдого топлива

Газификация топлив, превращение твёрдого или  жидкого топлива в горючие  газы путём неполного окисления  воздухом (кислородом, водяным паром) при высокой температуре. При  Газификация топливо получают главным  образом горючие продукты (окись  углерода и водород).Газифицировать можно любое топливо: ископаемые угли, торф, мазут, кокс, древесину и  др. Газификация топливо проводят в газогенераторах; получаемые газы называются генераторными. Их применяют  как топливо в металлургических, керамических, стекловаренных печах, в  бытовых газовых приборах, двигателях внутреннего сгорания и др. Кроме  того, они служат сырьём для производства водорода, аммиака, метанола, искусственного жидкого топлива и др.

Смеси

Газообразное  топливо представляет собой смесь  горючих и негорючих газов. Горючая  часть состоит из предельных (?СnH2n+2) и непредельных (?СnH2n) углеводородов, водорода Н2, окиси углерода СО, и  сернистого водорода (Н2S). В состав негорючих элементов входит азот (N2), углекислый газ (СO2)и кислород (О2). Составы природного и искусственного газообразных топлив различны. Природный газ характеризуется высоким содержанием метана (СH4), а также небольшого количества других углеводородов: этана (С2H6), пропана (С3H8), бутана (С4H10), этилена (С2H4), и пропилена (С3H6). В искусственных газах содержание горючих составляющих (водорода и окиси углерода) достигает 25-45%, в балласте преобладают азот и углекислота – 55-75%.

4. Нетипичные  топлива

 

Ракетное топливо - вещество или совокупность веществ, представляющих собой источник энергии и рабочего тела для ракетного двигателя. Ракетное топливо должно удовлетворять следующим основным требованиям: иметь высокий удельный импульс, высокую плотность, требуемое агрегатное состояние компонентов в условиях эксплуатации, должно быть стабильным, безопасным в обращении, нетоксичным, совместимым с конструкционными материалами, иметь сырьевые ресурсы и др. Ядерное топливо, которое используется в ядерных реакторах для осуществления ядерной цепной реакции деления. Существует только одно природное ядерное топливо — урановое, которое содержит делящиеся ядра 235U, обеспечивающие поддержание цепной реакции (ядерное горючее), и т. н. "сырьевые" ядра 238U, способные, захватывая нейтроны, превращаться в новые делящиеся ядра 239U, не существующие в природе вторичное горючее. 

Ядерное топливо

Ядерное топливо - различные химические и  физические формы УРАНА и ПЛУТОНА, используемые в ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРАХ. Жидкие виды топлива применяются  в гомогенных реакторах; в гетерогенных реакторах используются различные  формы топлива - чистые металлы и  сплавы, а также оксиды и карбиды. Ядерное топливо обязательно  должно иметь высокую теплопроводность, быть устойчивым к радиационному  повреждению и доступным для  производства. Служит для получения  энергии в ядерном реакторе. Обычно представляет собой смесь веществ (материалов), содержащих делящиеся  ядра (например, 239Pu, 235U). Иногда ядерное  топливо называют также ядерным  горючим.

Термоядерное  топливо

Термоядерное  топливо - относящийся к ядерным  реакциям при сверхвысоких температурах. Термоядерная установка. Термоядерное оружие. Термоядерное топливо. Термоядерная реакция (реакция слияния атомных  ядер лёгких элементов, протекающая  при сверхвысоких температурах и  сопровождающаяся огромным выделением энергии. Термоядерная реакция реакция слияния (синтеза) легких атомных ядер в более тяжелые, происходящая при сверхвысоких температурах и сопровождающаяся выделением огромного количества энергии.

Ракетное  топливо

Ракетное  топливо — вещество, комбинация, или смесь веществ используемое в двигателях ракет самых разнообразных  конструкций и принципа действия для получения реактивной тяги и  ускорения ракеты. Понятие ракетного  топлива в настоящее время  имеет очень широкое толкование, так как с развитием ракетной техники и разработкой ракетных двигателей основаных на различных  принципах, появились новые способы  ускорения рабочих тел. Так например ядерный ракетный двигатель, ионный и т. д. Поэтому понятие ракетного  топлива как некой горючей  жидкости и окислителя не будет отражать весь возможный диапазон ракетных топлив, от химических одно- и двухкомпонентных, до ядерных и термоядерных, а также  использования антивещества. Ракетное топливо подразделяется на разнообразные  группы, типы и виды, и такое же подразделение имеет место при  рассмотрении отдельных видов ракетных топлив.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     5.Перспективы развития. Биотоплива.

 

     В мире все больше говорят о необходимости  замены нефти, угля и газа на биотоплива. Отголоски уже доходят и до России, где, впрочем, пока немногие понимают, что же это такое на самом деле. В прессе иногда можно встретить  рассказы о чудесных веществах, совершенно не загрязняющих окружающую среду и  более эффективных, чем бензин, керосин  и дизельное топливо.

     В действительности ничего принципиально  нового в биотопливах нет. Биотоплива использовались тысячелетиями и  для многих остаются единственным источником тепла и средством приготовления  пищи. Главным биотопливом были и  остаются дрова, причем их экологичность  совсем не очевидна - достаточно лишь вспомнить  о неконтролируемой вырубке лесов. Впрочем, теперь под словом "биотоплива" редко подразумевают дрова. Речь, как правило, идёт о более высокотехнологичных  продуктах, получаемых из сельскохозяйственных культур или отходов переработки  растительного и животного сырья. С возобновляемостью у них  все в порядке, чуть сложнее обстоит  дело с вредными выбросами. Сторонники говорят, что биотоплива меньше загрязняют атмосферу, а противники возражают, что при сгорании биотоплив выделяются те же продукты, что и при сжигании ископаемых топлив.

     Истина  же, как водится, лежит посередине. Действительно, в процессе сгорания и тех, и других топлив образуются, главным образом, углекислый газ, вода и несколько примесей, многие из которых являются вредными: моноксид углерода, оксиды азота, углеводороды и т.п. Наибольшее внимание обычно уделяется  вредным компонентам выхлопа  и одному из виновников парникового  эффекта - углекислому газу.

     Одним из главных преимуществ биотоплив  называют сокращение выбросов парниковых газов. Это, однако, не означает, что  при сгорании биотоплив образуется меньше диоксида углерода (хотя и такое  возможно). При сгорании биотоплива в атмосферу возвращается углерод, который ранее поглотили растения, поэтому углеродный баланс планеты  остаётся неизменным. Ископаемые топлива - совсем другое дело: углерод в их составе миллионы лет оставался "законсервированным" в земных недрах. Когда он попадает в атмосферу, концентрация углекислого газа повышается.

     В том, что касается вредных выбросов, биотоплива несколько выигрывают у  нефтяных. Большинство исследований показывают, что биотоплива обеспечивают снижение выбросов моноксида углерода и углеводородов. Кроме того, биотоплива практически не содержат серы. Вместе с тем, несколько увеличивается  выброс оксидов азота, вдобавок, при  неполном сгорании многих биотоплив  в атмосферу попадают альдегиды. Но, в целом, по уровню вредных выхлопов биотоплива выигрывают у нефтяных.

     Видов топлив из биомассы предлагается великое  множество. Это и биогаз - метан, получаемый за счет разложения органических остатков (например, навоза) бактериями, и твердые  топлива, но больше всего разговоров идет о биотопливах для автомобилей: этаноле и "биодизеле".

     Тем более, если брать нынешнюю цену за баррель нефти (около 100$), то открываются  невостребованные возможности производства альтернативных видов топлива, которые  доселе были попросту нерентабельны  ввиду дороговизны. Повышение цены на нефть более чем в два  раза за последние три года так  или иначе должно было "вывести" в рентабельность ряд проектов, положенных ранее под сукно до лучших времён.

 

     Нефть – не единственное сырьё для получения  высокооктановой органики для двигателя  нашего автомобиля. Разумеется, ветряк на автомобиль не поставишь, равно как  ядерный или термоядерный реактор; аккумуляторы для работы в качестве источника энергии для двигателя  автомобиля, значительно усовершенствованные  в последнее время в плане  ёмкости, всё же пока не дают идеального решения.