Теплотворность разных видов топлива сравнительный обзор топлива по теплоте сгорания

Этапы развития теплоэнергетики России

Электрическая
мощность, МВт
Волжская
им. Ленина
им.
22-го съезда КПСС
Рис. П2.2. Этапы
ввода электрической мощности на ГЭС
Электрическая
мощность, МВт
Рис.
П2.3. Этапы ввода электрической мощности
на ГРЭС и ТЭС

Удельная теплота сгорания отдельных видов топлива

Самой большой энергоёмкостью из твёрдых видов топлива обладает каменный уголь — 27 МДж/кг (уголь — 28 МДж/кг). Аналогичные критерии имеет кокс (27 МДж/кг). Значительно менее теплотворен бурый уголь — 13 Мдж/кг. Он более того содержит в большинстве случаев много влаги (до 60 %), которая, испаряясь, уменьшает величину общей теплоты сгорания.
Торф горит с теплотой 14-17 Мдж/кг (зависит от его состояния — крошка, прессованый, брикет). Дрова, подсушенные до 20 % влаги, выделяют от 8 до 15 Мдж/кг. При этом кол-во энергии, получаемой от осины и от берёзы, может отличаться фактически вдвое. Ориентировочно аналогичные критерии дают прессованные топливные гранулы из тех или иных материалов — от 14 до 18 Мдж/кг.
Значительно короче, чем твёрдые, отличаются величинами удельной теплоты сгорания жидкие виды топлива. Так, удельная теплота сгорания ДТ — 43 МДж/л, бензина — 44 МДж/л, керосина — 43,5 МДж/л, мазута — 40,6 МДж/л.

Удельная теплота сгорания сетевого газа составляет 33,5 МДж/м?, пропана — 45 МДж/м?. Наиболее энергоёмким топливом из газообразных считается газ водород (120 Мдж/м?). Он очень перспективен для применения в качестве топлива, но на данное время пока не найдены подходящие варианты его хранения и транспортировки.

Вид топлива	Ед. изм.	Удельная теплота сгорания			Эквивалент сетевого газа, м 3
		ккал	кВт	МДж
Электрическая энергия	1 кВт/ч	864	1,0	3,62	0,108
Дизельное топливо (соляра)	1 л	10300	11,9	43,12	1,288
Газ сжиженный	1 л	10500	12,2	44,0	1,313
Газ настоящий	1 м 3	8000	9,3	33,5	1
Уголь каменный W=10%	1 кг	10800	12,5	45,2	1,35
Уголь бурый W=30…40%	1 кг	6450	7,5	27,0	0,806
Уголь деревянный	1 кг	6700	7,8	28,05	0,838
Торфяной уголь W=15%	1 кг	6510	7,5	27,26	0,814
Прессованная топливная гранула деревянная	1 кг	4200	4,9	17,58	0,525
Древесина W=50…60%	1 кг	4100	4,7	17,17	0,513
Древесина W=20%	1 кг	1940	2,2	8,12	0,243

Все разновидности топлива, которые применяются для обогрева приватного дома, соединяются в группы на основе собственных ключевых параметров:

• твёрдое горючее: дрова, торфяной уголь, уголь, пеллеты (прессованные топливные гранулы);
• жидкое горючее: соляра, мазут, сжиженны газ;
• газообразное горючее – газ;
• экологически чистые источники энергии: солнечная энергия, ветра, геотермальная.

Твёрдое горючее

Твёрдое горючее (дрова, уголь, торф) имеет наиболее древнюю историю его применения человеком. Тепло добывается простым сжиганием его в теплоисточниках: печах, каминах, котлах, газогенераторах, буржуйках и т.д. Естественно у систем обогрева, работающих на топливе твердого типа есть собственные достоинства и недостатки.

• дешевизна топлива во множестве районов бывшего СССР:
• небольшая цена, а кое-где совсем под ногами лежит;
• очень и очень широкий выбор теплоисточников, работающих на топливе твердого типа в самых разных дипазонах цен и мощностей;
• практически небольшая цена монтажа теплоисточников;
• большой эксплуатационный период теплоисточников, работающих на топливе твердого типа;
• отсутствие зависимости отопительные системы, работающей на топливе твердого типа, от электрической сети (не считая систем обогрева с циркуляцией принудительного типа носителя тепла);
• небольшая цена и условная простота перевода твёрдотопливного котла на применение газообразного топлива.

• необходимость благоустройства крытой площадки для его хранения;
• принудительное наличие дымоотвода;
• ручной розжиг и необходимость постоянной загрузки.
• для установки твёрдотопливного котла понадобится специально оборудованное помещение, а в случае использования печи будет занято очень приличное пространство во всех помещениях;
• необходимость периодического зрительного контроля за процессом горения;
• периодические чистки камеры сгорания и дымоотвода, регулярное убирание золы;
• сравнительно невысокий КПД теплоисточников на топливе твердого типа (не считая газовых генераторов);
• высокая инертность системы и как последствие – пониженная уютность проживания в период отопления;
• выброс токсичного угарного газа в пространство помещения при нарушении эксплуатационных правил;
• высокая пожароопастность.

Нефтепереработка

Для
сбора, хранения и учета нефти и
нефтепродуктов на нефтепромыслах,
нефтехимических
заводах, нефтебазах и станциях
магистральных нефтепроводов
и нефтепродуктопроводов служат резервуары
— сосуды
многообразной
формы и размеров из самых разных материалов.
По
назначению эти сосуды делятся
на резервуары для хранения нефти,
темных и светлых нефтепродуктов; по
материалу — на железные и
неметаллические. Железные резервуары
строят в основном из стали. К
неметаллическим резервуарам относятся
как правило монолитно бетонные резервуары.
По схеме установки
резервуары распределяются:
на
наземные, у которых дно находится
на уровне или выше наинизшей метки
прилегающей площадки;
на
подземные, когда самый высокий уровень
жидкости в резервуаре находится ниже
наинизшей
метки прилегающей площадки не менее
чем на 0,2 м.
Резервуары
строят разных объемов от 100 до
120000 м3.
Для
хранения светлых нефтепродуктов
используют преимущественно стальные
резервуары, а еще монолитно бетонные с
внутренним покрытием отделкой
из листов
стали
или неметаллическими изоляциями,
стойкими к влиянию нефтепродуктов.
Для
хранения значимых количеств нефти и
темных нефтепродуктов рекомендуется
использовать в основном монолитно бетонные
резервуары.
Смазочные масла, как
правило, хранят в стальных резервуарах.
Одинаковые резервуары, соединенные
трубопроводными коммуникациями,
называются
резервуарным парком.
Выбор
определенного способа хранения нефти
зависит от качества углеводородов,
тех. процесса, целей
хранения, внешних условий.
Нефть
собой представляет непростую смесь
углеводородов с примесью иных
органических веществ.
Переработка нефти
?
это совокупность технологий получения
товарной продукции из сырой нефти.
Ключевыми продуктами переработки нефти
являются бензин, керосин, смазочные
масла, парафин, вазелин, битум.
1)
обезвоживания и обессоливания;
3)
прямой и вакуумной перегонки;
4)
деструктивной переработки;
5)
чистки светлых продуктов и масел.

Обезвоживание
и обессоливание.
Добытая из земных недр нефть в большинстве случаев
содержит сильно минерализованную
буровую воду, кол-во которой
составляет пару десятков процентов.
Перевозка такой нефти невыгодна
и связана с потерями.
Стабилизация.
Добываемая нефть всегда содержит
растворенные газы — метан и др. При
перевозке нефти эти газы
улетучиваются, увлекая с собой
углеводороды. Перед дальней транспортировкой
сырую нефть освобождают от газов различными
способами, в том числе нагреванием.
Первые
две операции подготовки сырой нефти к
перевозке по трубопроводу на
дальние расстояния могут проводиться
как на месте добычи, так и на
нефтехимическом заводе. Ключевые
фазы переработки нефти, выполняемые
на нефтехимическом заводе,
представлены на рис. 2.15.
Перегонка
нефти.
Она может выполняться при давлении
близком к атмосферному (прямая перегонка),
или под вакуумом (вакуумная перегонка).
В результате перегонки получают товарные
продукты, к примеру мазут, и полуфабрикаты
для последующей переработки.
Деструктивная
переработка
включает разные варианты переработки,
очень важными из которых являются термический
и каталитический крекинги.
Первый собой представляет реакции
разложения нефти при ее нагревании,
сопровождающиеся отщеплением водорода
и преобразованием сооружения трудных
молекул. Параллельно с образованием
газообразных и легколетучих продуктов
(бензина и керосина) происходит
новообразование веществ малолетучих
и более вязких.
Рис.
2.15. Важные этапы переработки нефти на
нефтехимических заводах
Крекинг — это
физический процесс деления нефти
на фракции различной плотности. Результатом
крекинга считаются такие фракции как
керосин — самая легкая фракция, которая
применяется в авиации; бензин, дизельное
горючее, после мазут (топочное горючее);
последние фракции крекинга — асфальт
и битум.
На современных
нефтехимических заводах (НПЗ)
крекинг собой представляет первую
стадию переработки. Вторая стадия
переработки именуется тоже английским
словом — риформинг.
Риформинг — это химический процесс
трансформации первичных продуктов
переработки нефти, т. е. продуктов
крекинга, в намного непростые органические
соединения.
Дальше следует
процесс чистки полученных товарных
продуктов.
В технологичном
цикле до переработки существует только один
продукт — нефть, после переработки
много продуктов — от бензина до пластмасс.
Исходя из этого, сырую нефть перевозить
экономически более лучше,
по этому переработка
в большинстве случаев географически отгорожена от места
добычи.
На данный момент
разработаны десятки технологий получения
товарных продуктов. Многообразие
технологий связано с новыми разработками
в области физико-химических процессов,
использованием новых катализаторов и
совершенствованием конструкции
оборудования. Развитие технологического
прогресса в области переработки нефти
инициируется не только достижениями
фундаментальной и прикладной науки, но
и изменением рыночного спроса.
В
последние 10?15 лет уменьшается необходимость
в остаточных топливах, одновременно с тем
повышаются требования к качеству
моторного топлива, которое определяется
невысоким содержанием серы и остальных
примесей, растет необходимость в дизельном
и реактивном топливе, сжиженном нефтяном
газе и остальных продуктах, применяющихся
в нефтехимии.
За данный же период
случились заметные технологичные
сдвиги в структуре мировой
нефтеперерабатывающей промышленности.
Сильно увеличилась доля углубляющих
и облагораживающих процессов переработки,
из-за чего существенно возрос
выход самых ценных очень качественных
нефтепродуктов.
Более того, в
сейчас достигнут существенный
прогресс в экономии энергии на НПЗ.
Большинство компаний используют интегрированный
подход к сбережению энергии и водорода
? говоря иначе «пинч-технологии»,
т.е. технологии оптимизации энергозатрат.

Газообразное горючее

Тепло вырабатывается сжиганием сетевого газа в специализированных камерах котлов на газу, дизайн радиаторов, излучателей.

• основным положительным качеством считается его небольшая цена во многих регионах бывшего СССР от других видов топлива;
• широкий выбор теплоисточников в различных диапазонах цен и мощностей;
• не просит мероприятий по заготовке и складированию;
• полная автоматизация отопительного процесса, не требующего строгого контроля;
• независимость от электрической сети в случае систем обогрева с конвективной циркуляцией носителя тепла, дизайн радиаторов или излучателей;
• большой коэффициэнт полезного действия используемых теплоисточников;
• невысокая инертность системы, возможность точной температурной регулировки воздуха в помещении, что существенно увеличивает уютность проживания в период отопления;
• во время установки коаксиальной системы удаления дыма исключается опасность попадания угарного газа в пространство помещения;
• для установки теплоисточников не потребуется специально оснащенный помещения (котельной установкой);

• необходимость подсоединения к магистральному газопроводу и вытекающие из данного высокие финансовые затраты на документальное оформление и сборочные работы;
• ограниченный эксплуатационный срок газового оборудования для отопления;
• принудительное наличие дымоотвода с конденсатоотводчиком или коаксиальной системы удаления дыма;
• зависимость от электрической сети для систем с циркуляцией принудительного типа носителя тепла;
• высокая цена монтажных работ оборудования для отопления;
• очень дорогой ремонт;
• ежегодные расходы на облуживание (чистка, испытание) оборудования профессионалами;
• высокая пожаро- и взрывоопастность.

Жидкое горючее

Тепло в таком случае выходит сжиганием топлива на жидкой основе (соляра, сжиженный газ) в топке специализированного котла отопления на жидком топливе.

• большой коэффициэнт полезного действия котлов;
• максимально предполагаемая автоматизация отопительного процесса, система обогрева работает без вмешательства человека;
• возможность обычного с малой ценой перевода на работу на газообразном топливе;
• большой эксплуатационный период теплоисточников;

• довольно большая цена топлива;
• зависимость от электрической сети;
• котлы отопления на жидком топливе просят оборудования специльного помещения (котельной установкой);
• требуется высокий уровень звукоизоляции котельной установкой, т.к. котлы отопления на жидком топливе довольно шумные;
• большая цена оборудования и его монтажа. Кроме самой отопительные системы потребуется установить подземный резервуар для хранения топлива и транспортную систему для его транспортировки к теплоисточнику;
• ежегодные расходы на техобслуживание оборудования;
• принудительное наличие дымоотвода с конденсатоотводчиком;
• очень дорогой ремонт;
• высокая пожаро- и взрывоопастность.

Этапы развития гидроэнергетики России

Начальный период
развития электроэнергетики относится
к последней четверти Девятнадцатого века, когда
развитие промышленности с применением
паровых машин стало замедлять развитие
производительных сил. После возникновения
надежно работающих генераторов во
многих государствах настало сооружение
электростанций. В 1879 г.
в Санкт-Петербурге
была сооружена одна из первых
электростанций, которые обеспечивают освещение
Литейного проспекта. Несколько позднее
была сооружена электростанция в Москве
для освещения Пассажа. В последующем
стали строиться говоря иначе
«блок-станции» единого пользования для
электрического питания ряда объектов.
Переход к технике
электрического тока и освоение передачи
электрической энергии на большие расстояния
дали возможность сильно повысить применение
электроэнергии. Во всех авангардных
государствах начался активный рост
электроэнергетики: строительство
электростанций и линий электропередач.
В результате тех. прогресса
увеличились самые лучшие характеристики
электроэнергетики: снизились удельные
затраты топлива и отпускная цена
электрической энергии, возросло число часов
применения установленной мощности.
В 80-х гг. русские
инженеры разработали ряд проектов ГЭС,
авангардных для собственного времени. Тем не
менее, в РФ в конце Девятнадцатого века была
сооружена только одна ГЭС мощностью 300
конских сил на реке Охте. В 1903 г.
большая для собственного времени электростанция
мощностью 900 л.с. была сооружена на реке
Подкумок, которая обязана была обеспечить
электрической энергией Минводы.
В
это время были разработаны проекты
больших ГЭС на реках Волхов, Днепр и др.
За границей гидроэнергетика развивалась
стремительными темпами. Первая достойная
внимания ГЭС была сооружена под
руководством русского инженера
М.О. Доливо-Добровольского в 1891 г.
на реке Неккар для передачи электрической энергии
на Всемирную выставку во Франкфурте,
а уже в 1912 г.
Уровень оснащенности
российских электростанций и их мощность
вполне соответствовали западным и росли
параллельно с ними. Интенсивное развитие
российской электроэнергетики перед началом
20 века определялось возникновением, а потом
и внедрением в промышленность
электрического привода, зарождением электрического
транспорта, ростом электрического
освещения в городах.
Все-таки все строившиеся
в РФ электростанции — в Москве,
Санкт-Петербурге, Киеве, Баку, Риге и
т.д. имели ограниченное (от одного до
нескольких десятков) число потребителей
и не были энергетически связаны между
собой. Мало того, значения величин их
тока и частот имели грандиозный разброс,
потому как никакой единой системы при
разработке таких станций не было.
В первые собственных
трудах Г.М. Кржижановский обосновал
необходимость электрообеспечения
заводских районов от больших районных
электростанций, работающих на недорогих
здешних топливах и связанных между
собой высоковольтными линиями
электропередачи. Работая руководителем
станции «Электропередача»,
Г.М.
Кржи-жановский в 1915 г. на
заседании по проблемам применения
подмосковного угля и торфа выступил с
докладом. В его докладе уже содержались
все те основные принципы энергостроительства,
которые через 5 лет стали основой
грядущего плана ГОЭЛРО. Благодаря стараниям
Г.М. Кржижановского строительство
подобных электростанций, послуживших
основанием для формирования районных, а
после объединенных энергосистем, было
начато в РФ до недавнего времени, чем на Западе.
По мере роста
энергостроительства в РФ профессионалы
все больше убеждались в том, что стране
необходима единая общегосударственная
программа, которая увязала бы развитие
промышленности в регионах с появлением
энергетической базы, а еще с
электрификацией транспорта и
ЖКХ.
Вместе все это
взятое не имело возможности не оказывать влияние на настроения
инженеров-электротехников и, может быть,
стало одной из причин того, что многие
из них, в том числе Аллилуев, Красин,
Кржижановский, Смидович и остальные были
причастны к революционному расшатыванию
страны, тем более, что вожди мирового
пролетариата оказались в данном отношении
куда прозорливее властей царской России
и предвидели ту важную роль, которую
предстояло сыграть в социальном
преобразовании общества электричеству.
Аналогичным образом,
идея разработки плана ГОЭЛРО
(Национальный план электрификации
России), его идея, программа и
определенные характеристики восходят к
и обстоятельствам развития и энергетики
России, и вообще всей ее промышленности
на рубеже XIX?XX веков.
К концу 1917 г. в
стране, тем более в Москве и Петрограде,
сложилось ужасающее положение
с топливом: нефть, добываемая недалеко от Баку, и донецкий
уголь оказались недоступны. И уже в
ноябре Ленин по предложению имевшего
пятилетний навык работы на торфяной
электростанции «Электропередача»
инженера И.И. Радченко дал указание
о строительстве под Москвой Шатурской
— тоже торфяной — электростанции.
В январе 1918 г.
состоялась I Общероссийская конференция
сотрудников электропромышленности,
предложившая создать орган для руководства
энергетическим строительством. Такой
орган — Электрострой — возник в мае
1918 г., а параллельно с ним был образован
ЦЭС (Центральный электротехнический
совет).
Гражданская война
1918?1920 гг. нарушила начавшийся процесс
электрификации. Однако уже в декабре 1920 г.
план был утвержден на расширенном
совещании Комиссии ГОЭЛРО.
План электрификации
России явился первым единым многообещающим
научнообоснованным общегосударственным
планом восстановления и развития
народного хозяйства.
Целью этого плана было создание новой
технической базы современного крупного
производства. Он был рассчитывается на
10?15 лет, но его задания были превышены
уже в ходе первого пятилетнего плана
(1927?1932 гг.).
Первое — развитие
исходя из идеи электрификации комплексной
научной теории, призванной обосновать
создание единой энергосистемы как
«станового хребта электрификации» ,
что потребовало решения непростых задач
оптимизации структуры, обеспечения
стойкости, эффективности и надежности
функционирования энергосистемы; к
этому же направлению относятся
исследования по передаче электрической энергии
постоянным током.
Второе — развитие
идей единства и целостности энергетического
хозяйства страны на базе единого
топливно-энергетического баланса ;
прогнозы баланса выполнялись на
перспективу в 20?30 лет.
Третье —
постановка и развитие исследований по
фундаментальным электротехническим
и теплотехническим проблемам ,
в том числе в регионах теории теплопередачи
и горения; комплексного энерготехнологического
применения твёрдого топлива; теории
больших напряжений и грозозащиты;
теории электрического поля,
преобразовательной техники и ряда
иных важных проблем электрофизики
и электробытовой техники.
План собой
представляет единую программу возрождения и
развития страны и ее определенных отраслей
— прежде всего тяжёлой индустрии, а
основным средством полагал максимально
потенциальный подъем продуктивности
труда, притом не только за счёт
интенсификации и рационализации, но и
за счёт замены мускульных усилий людей
и зверей механической энергетикой.
Возобновление
разрушенной экономики рассматривалось
в плане только как часть программы —
база для реконструкции,
реструкуризации и развития народного
хозяйства страны. План был чрезвычайно
подробно: в нем определялись тенденции,
структура и пропорции развития не только
для каждой отрасли, но и для любого
региона с установленными сроками определенных
работ.
Северный,
Центрально-промышленный, Южный,
Приволжский, Уральский, Кавказский, а
также Западной Сибири и Туркестана.
Принципы взаимосвязанности всех звеньев
энергетического хозяйства, оптимизации
баланса производства и употребления
разных видов энергии в комбинировании с
возможностями добычи энергетических
ресурсов были блестяще воплощены.
Изначально
планировалось, что план ГОЭЛРО станут
вводить в законодательном порядке, а
помогать его успешному выполнению
должно было централизованное управление
экономикой. По существу дела, он стал в РФ
первым государственным планом и уложил
начало всей дальнейшей системе
планирования в советском союзе, предвосхитив
теорию, методику и проблематику будущих
пятилетних планов.

Электрическая энергия

Тепло добывается путём изменения электроэнергии в тепловую при помощи ТЕНОВ котлов, дизайн радиаторов, обогревательных приборов, излучателей.

• максимально потенциальный КПД;
• самая большая возможность автоматизации отопительного процесса;
• большой эксплуатационный период теплоисточников;
• небольшая цена оборудования и его монтажа;
• отсутствие продуктов згорания, а это означает отсутствие дымоотводов и возможность повсеместной установки;
• тихая работа;

• наименее затратный вид топлива;
• принудительное оформление в электрических сетях, монтаж электрической сети с индивидуальным учётом по очень высокому курсу;
• 100% — я зависимость от электрической сети.

Электрическая энергия

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru
В системе обогрева выстроенной на экологически чистых источниках энергии тепло выходит преобразованием в тепловую солнечной энергии, ветра или недр Земли.

• источники нагрева полностью бесплатные;
• полное отсутствие продуктов згорания;
• возможность автоматизации отопительного процесса.

• зависимость от электрической сети;
• самые большие расходы на оборудование и его монтаж;
• зависимость от активности солнечного света, ветра, температуры недр земли. В результате отсутствия стабильности требуется принудительное наличие объёмных резервуаров для аккумулирования энергии и запасного источника электрической энергии.
• большие расходы на техобслуживание оборудования.