Органическое топливо (уголь, нефть, газ) занимает доминирующее положение в топливно-энергетическом балансе нашей страны. На его долю приходится более 70% в производстве электроэнергии.
В настоящее время органическое топливо составляет основу мирового топливно-энергетического баланса, спрос на него удовлетворяется, практически, в полном объеме при сохранении достаточно стабильных цен на международных рынках. Ресурсы органического топлива оцениваются специалистами по-разному. Согласно данным Минпромэнерго РФ, запасов угля достаточно на 1500 лет, нефти — на 250 лет, а природного газа — на 120 лет.
Топливо ― это горючие вещества, выделяющие при сжигании значительное количество теплоты, которая используется непосредственно в технологических процессах или преобразуется в другие виды энергии. Для сжигания топлива служат различные технические устройства — топки, печи, камеры сгорания.
К природным топливам органического происхождения относятся торф, лигниты, каменные и антрацитные угли, нефть и природный газ. Эти материалы часто называют ископаемыми топливами, так как они являются конечными продуктами физико-химических превращений окаменевших остатков растений. Сравнение составов различных топлив показывает, что относительное содержание углерода по сравнению с содержанием водорода уменьшается при переходе от твердых топлив к жидким и далее к газообразным. Все эти топлива можно получать друг из друга, изменяя соотношение между содержанием углерода и водорода. Все они являются ценным сырьем для производства различных химических продуктов, горючего для двигателей и масел для смазки, а также служат источниками тепла и электрической энергии.
Существует много горючих веществ, однако к топливу относят только те, которые достаточно широко распространены в природе, причем добыча их не связана с большими затратами, а продукты сгорания практически безвредны. Таким требованиям отвечают вещества, основная составная часть которых — углерод. К ним относятся полезные ископаемые органического происхождения — бурый уголь, горючие газы, горючие сланцы, каменный уголь, нефть, торф, а также древесина и растительные отходы (солома, лузга и др.).
Природное органическое топливо — основной источник теплоты, используемой человечеством. На сырье из природного топлива почти полностью базируется нефтехимическая промышленность, производство смазочных материалов и т. д.
Свойства топлива в значительной степени определяются их химическим составом (в% по массе). Содержащиеся в топливе химические элементы обозначаются соответствующими символами — С, Н, О, N, S; зола и вода — соответственно А и W. Влажность и зольность топлива даже в пределах одного его сорта подвержены значительным колебаниям, поэтому для уточнения характеристик часто используют составы топлива, отнесенные не только к рабочей массе, то есть подаваемой в топку (обозначается индексом р), но и к сухой массе (с), горючей (г), органической (о). Например, обозначение Сг-91 показывает, что горючая масса данного топлива содержит углерода 91% (по массе). Важнейшая характеристика практической ценности топлива — теплота сгорания. Для сравнительных расчетов используется понятие топлива условного с теплотой сгорания 7000 ккал/кг (29308 кдж/кг).
Окисляемость топлива при обычных температурах определяет способы и сроки хранения топлива; при высокой окисляемости топлива могут самовоспламеняться. Способность топлива к самовоспламенению определяют температурой воспламенения. Жидкие топлива, кроме того, характеризуются температурой вспышки (способностью смеси паров топлива с воздухом воспламеняться без загорания самой жидкости). Эта характеристика имеет определяющее значение при сжигании топлива в двигателях внутреннего сгорания. Возможность получения высоких температур при сжигании топлива зависит от жаропроизводительности Ta — максимальной температуры, теоретически достигаемой при полном сгорании топлива в воздухе, причем выделяемая теплота полностью расходуется на нагрев образующихся продуктов сгорания.
При современном уровне добычи разведанных запасов угля хватит на тысячи лет, прогнозных запасов нефти и газа при существующем уровне добычи — лишь на 100-150 лет, а с учетом роста темпов добычи эти запасы могут быть исчерпаны за 50-60 лет. Ограниченность ресурсов газа и нефти и значительное повышение их стоимости вызвали стремление к экономии ископаемого топлива и использованию для получения энергии других источников.
Так как почти все добываемое топливо сжигается (лишь около 10% нефти и газа потребляется в виде сырья), ежегодный выброс в атмосферу Земли веществ, образующихся при сжигании топлива, достигает огромных количеств: золы около 150 млн. т, окислов серы около 100 млн. т, окислов азота около 60 млн. т, двуокиси углерода около 20 млрд. т. Для защиты окружающей среды разрабатываются различные методы улавливания вредных веществ из продуктов сжигания, а также такие способы сжигания, при которых эти вещества (окислы азота и CO) не образуются.
1. Горбунов Б.И. Обработка металлов резанием, металлорежущий инструмент и станки. ― М.: Машиностроение, 1981 ― 287 с.
2. Жадан В.Т., Гринберг Б.Г., Никонов В.Я. Технология металлов и других конструкционных материалов / Под ред. П.И. Полухина ― М.: Высшая школа, 1970 ― 704 с.
3. Лахтин Ю.М. Материаловедение. Учебник для высших технических учебных заведений ― М.: Машиностроение, 1990 ― 528 с.
4. Технология конструкционных металлов. Учебник для технологических вузов / А.М. Дальский и др. ― М.: Машиностроение, 1977 ― 664 с.