Искусственное топливо. - раздел Экология, ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ К Искусственным Топливам Относятся: Кокс Доменных Печей, Искусственные Горюч...
К искусственным топливам относятся: кокс доменных печей, искусственные горючие газы, моторное топливо и др.
Кокс— твердый углеродистый остаток, образующийся при нагревании различных топлив (каменного угля, торфа и других органических веществ) до 950— 1050°С без доступа воздуха. Содержание углерода в коксе достигает 96—98%, остальное — водород, сера, азот, кислород; теплота сгорания 29300 кДж/кг. Каменноугольный кокс применяют для выплавки чугуна (доменный кокс) как высококачественное бездымное топливо и одновременно восстановитель (до элементарного железа) железной руды.
Искусственные горючие газы — смесь газообразных продуктов переработки (газификации) топлив в специальных аппаратах. Они состоят главным образом из оксида углерода, водорода, метана и других газообразных углеводородов, а также из негорючих газов (диоксида углерода и азота). Искусственные горючие газы подразделяют на генераторные газы, коксовые газы, газы, образующиеся при газификации твердых топлив (воздушный газ, водяной газ).
Генераторные газы получают из твердого топлива путем частичного окисления содержащегося в нем углерода при высокой температуре. Этот процесс, называемый газификацией, осуществляется в специальных устройствах — газогенераторах. При этом в зависимости от состава вдуваемых газов различают воздушный, водяной, паровоздушный (смешанный) и другие генераторные газы.
Воздушный газ образуется при вдувании воздуха. При этом в нижней части генератора протекает реакция:
С + О2 = СО2, ∆Н = -393,5 кДж.
Из-за высокой экзотермичности процесса температура достигает 1400—1600°С, при этом вышележащие слои угля раскаляются, и уголь взаимодействует с СО2:
С + СО2 = 2СО↑, ∆Н = 172 кДж.
Образующийся газ в основном состоит из оксида углерода (СО) и азота.
Водяной газ получают при подаче на раскаленный уголь водяного пара:
С +Н2О = СО + Н2, ∆Н = 131,4 кДж.
Газ содержит до 86% СО и Н, и часто используется не только как топливо, но и для синтеза химических продуктов.
Паровоздушный (смешанный) газ получают при вдувании смеси воздуха с водяным паром. При этом одновременно протекают все три вышеприведенные реакции и в результате в состав смешанного газа, помимо СО и N, входит и Н2, повышая его теплотворную способность.
Коксовый газ образуется в процессе коксования угля, он представляет собой смесь различных горючих газов.
Подземная газификация угля- превращение твердых топлив (угля, горючих сланцев и др.) непосредственно на месте их залегания в недрах земной коры в горючий газ. Последний затем выводят на поверхность через буровые скважины. Впервые мысль о возможности такого процесса была высказана Д.И. Менделеевым в 1888 г. Подземная газификация угля осуществляется под действием высокой температуры (1000—2000°С) и подаваемых под давлением различных окислителей (как правило, воздуха, кислорода и водяного пара). Состав и теплота сгорания получаемого газа зависят как от качества угля и состава дутья, так и от геологических условий. Теплота сгорания составляет 3000—3300 кДж/м3. По теплотехническим свойствам газ, полученный на воздушном дутье, уступает природному. Однако при подземной газификации отпадает необходимость в опасном труде людей под землей, улучшается состояние воздушного бассейна, не нарушается плодородный слой почвы.
Моторное топливо. Это жидкое или газообразное горючее, используемое в двигателях внутреннего сгорания (поршневых, роторных, реактивных, газотурбинных). Его получают из нефти и углеводородных газов. Обычно моторные топлива состоят из основного (базового) топлива и присадок (антидетонаторов, антиокислителей и др.). Для базового топлива используют продукты прямой перегонки нефти (бензины, керосино-газойлевые и более тяжелые фракции) и вторичных процессов переработки нефти (например, каталитического крекинга).
Моторное топливо для ДВС должно обладать однородностью, обеспечивающей равномерное горение; летучестью, облегчающей старт и при этом допускать наивысшее сжатие без детонации.
В ДВС детонация — быстрый, приближающийся к взрыву процесс горения топливной смеси в цилиндре карбюраторного двигателя, сопровождающийся его неустойчивой работой (металлический стук в цилиндре, дымный выпуск и др.), износом и разрушением деталей. В результате детонации двигатель перегревается, мощность падает, возможно даже его разрушение.
При фракционной перегонке нефть разделяют на отличающиеся по температуре кипения фракции («погоны») и получают следующие нефтепродукты:
1) бензины (температуры кипения 40—180°С) содержат углеводороды от С5Н12 до С10Н22; при повторной перегонке из них могут быть выделены легкие нефтепродукты, кипящие в более узких температурных пределах: петролейный эфир (40—70°С), авиационный бензин (70—100°С), автомобильный бензин (100—120°С);
2) керосины (температуры кипения 180—270°С) содержат углеводороды от С10 Н22 до С16Н34;
3) соляровые масла (температура кипения 270—360°С) содержат смеси углеводородов от С12 до С20; из них получают смазочные масла и различные виды дизельного топлива;
4) мазут (нефтяные остатки — до 40—50%) содержат еще более тяжелые (высшие) углеводороды; из мазута получают тяжелые смазочные масла, вазелин, парафин.
Антидетонационные свойства моторного топлива характеризуют октановым числом (о.ч.). В качестве стандартных образцов для нахождения о.ч. берут углеводород гептан С7Н16 с неразветвленной цепью атомов, весьма легко детонирующий, и один из его изомеров (изооктан) с разветвленной цепью атомов, напротив, мало склонный к детонации:
СН3-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН3 (н-гептан).
Октановое число гептана принимается равным нулю, а изооктану приписывается о.ч., равное 100. Если о.ч. топлива равно 76, то это значит, что данный вид топлива детонирует в смеси с воздухом (при такой же степени сжатия), как смесь, состоящая из 76% изооктана и 24% гептана.
Октановое число обычно указывают в марке бензина, например, А-72. Марки отечественного автомобильного бензина — А-66, А-72. А-76, АИ-93, АИ-98 (цифры соответствуют о.ч. бензина), авиационный бензин Б-100/130. Б-95/130, Б-91/115 (числитель - октановое число, знаменатель — показатель сортности бензина).
С целью повышения октанового числа автомобильных и авиационных бензинов и обеспечения бездетонационного их сгорания в цилиндрах двигателей в бензины вводят антидетонаторы, представляющие собой, как правило, металлоорганические и органические соединения.
Наиболее распространенный металлоорганический антидетонатор — тетраэтилсвинец (ТЭЦ, «этиловая жидкость») Рb(С2Н5)4, примешиваемый к бензину в объеме 1—3 мл на 1 кг. В Беларуси применение этого соединения ограничено нормативными документами.
Механизм предотвращения детонации (микровзрывов) заключается в разрушении гидропероксидов (первичных продуктов сгорания углеводородного топлива) продуктами разложения присадки в момент воспламенения горючего.
При этом следует помнить, что моторные топлива с антидетонатором (например, этилированный бензин) обладают повышенной токсичностью и являются вредными загрязнителями среды обитания.
В ряде случаев к моторным топливам добавляют специальные вещества — антиокислители, предотвращающие их осмоление и образование нагара на стенках цилиндров.
Дизельное топливо. Дизельное топливо получают при атмосферной или вакуумной перегонке нефти с последующими гидроочисткой и депарафинизацией. В некоторые сорта дизельных топлив добавляют до 20% гидроочишенного газойля, получаемого каталитическим крекингом.
Топливом для быстроходных дизельных двигателей (танковых, автомобильных и корабельных) служат легкие керосино-газойлевые маловязкие фракции нефти, для тихоходных — тяжелые вязкие фракции (табл. 2.1.).
Таблица 2.1.
Некоторые характеристики дизельных топлив
Показатели
Для быстроходных двигателей
Для тихоходных двигателей
Плотность, г/см3, не более
0,830—0,860
0,93
Вязкость, мм2/с, при
20°С
50°С
1,5-6,0
-
-
20 -130
Температура кипения, °С
180—360
250 - 420
Температура застывания,°С
от ~ 55 до - 5
от -5 до -10
Температура вспышки,°С
35—61
65 - 85
Содержание,%, не более
ванадий
сера
-
0,2 -0,5
0,010 – 0,015
0,5 - 2
Коксуемость,%, не более
0,3
3 - 9
Зольность,%, не более
0,01
0,02 – 0,06
Для разных климатических зон и условий работы дизельные топлива выпускают трех видов: арктическое, зимнее и летнее; они различаются температурой застывания, фракционным составом и другими показателями.
Главные эксплуатационные свойства дизельных топлив — быстрое воспламенение и плавное горение. Эти свойства характеризуются цетановым числом (ц.ч.). Наиболее легко воспламеняются парафиновые углеводороды нормального строения (ц.ч. 56—103), наиболее трудно — ароматические углеводороды (5—30). Оптимальную работу двигателей обеспечивает топливо с ц.ч. 45—60. При ц.ч. менее 45 резко увеличивается период задержки воспламенения (время между началом впрыска и воспламенением топлива), усиливается износ узлов трения. При ц.ч. более 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастают дымность выпускных газов и нагарообразование в камере сгорания, повышается расход топлива.
В связи с тенденцией увеличения доли дизелей на автомобильном транспорте, что связано с их экономичностью и меньшим уровнем загрязнения среды обитания, роль дизельного топлива неуклонно возрастает.
Реактивное топливо. В отличие от ДВС, где движущим фактором является давление взрыва горючей газовой смеси мотора, воздушно-реактивные двигатели работают благодаря созданию внутри двигателя мощного газовоздушного потока. Последний способен с большой скоростью вращать агрегаты двигателя и создавать на выходе из него большую реактивную тягу. Газовоздушный поток образуется в специальных камерах сгорания, где происходит горение топлива в потоке атмосферного воздуха.
Поскольку всякий недостаток качества топлива для воздушнореактивных двигателей грозит весьма тяжелыми последствиями, к нему предъявляются жесткие требования: оно не должно замерзать при температурах -50 -60°С; не выделять пары низкокипящих компонентов и образовывать паровые пробки в топливной системе; не образовывать при 120—200°С твердые нерастворимые осадки; не засмолять детали топливных агрегатов; не вызывать отложения нагара в камере сгорания и других частях двигателя; не образовывать корродирующие продукты. В то же время это топливо должно хорошо распыляться при различных режимах работы, обеспечивать работу камеры сгорания при различных коэффициентах избытка воздуха, хорошо воспламеняться при запуске двигателя при разных режимах подачи воздуха.
Реактивное топливо, получаемое из нефти, состоит из углеводородов, включающих парафиновые, нафтеновые, ароматические и непредельные углеводороды. Соотношение этих видов углеводородов в топливе колеблется в известных пределах что, в частности, связано с типом исходной нефти. Например, авиакеросины, широко применяемые как топливо для самолетов и вертолетов с газотурбинными двигателями, представляют собой смеси парафиновых (20—60%), нафтеновых (20—60%), ароматических (18,5—22,0%) и непредельных (0,3— 1,0%) углеводородов. Теплота их сгорания не менее 4300 кДж/кг, а содержание ванадия, кобальта, молибдена, ускоряющих коррозию деталей и узлов двигателей из стали, бронзы и меди, не должно превышать 10-5 % по массе.
В целом топливо для воздушно-реактивных двигателей представляет собой фракции нефти, выкипающие в пределах 65—350°С, т. е. бензиновая, лигроиновая, керосиновая, а для сверхзвуковых самолетов — газойлевая с соответствующими характеристиками С учетом назначения летательных аппаратов приходится применять несколько сортов реактивных топлив. Большинство реактивных двигателей может работать на керосине и нефтяном топливе широкого фракционного состава. Последний вид топлива наиболее широко применяется на дозвуковых реактивных самолетах. Что касается самолетов большой дальности полета, для них важно иметь топливо с большим энергосодержанием в единице объема (т. е. больше парафиновых углеводородов). Для самолетов, летающих на большой высоте со скоростями, близкими к скорости звука, или сверхзвуковых, требуется топливо специфического состава, обладающее меньшей упругостью паров и высокой объемной теплотой сгорания, высокой термоокислительной стабильностью.
Для улучшения эксплуатационных свойств некоторых реактивных топлив в них добавляют антиокислители, антистатики, антиобледенительные, антикоррозионные, бионидные (против микроорганизмов) и другие присадки.
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Искусственное топливо.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Предмет промышленной экологии
Наиболее массированный вред природной среде наносят промышленные предприятия, энергетика и автомобильный транспорт — неотъемлемые компоненты урбанизированных и техногенно нагруженных территорий. Э
Стратегии мирового развития с учетом экологических ограничений
Обусловленные техногенной деятельностью изменения природной среды бумерангом вернулись и к их первопричине — человеку, стали негативно сказываться на самых различных сторонах общественной жизни, вы
Ничто не даётся даром.
Очевидно, что вышеприведенные законы не охватывают все стороны взаимодействия общества и природы. Тем не менее, будучи простыми, по форме, но глубокими по содержанию, они закладывают основу нравс
Цивилизационная революция XXI века
Наиболее ощутимым в смысле воздействия на среду обитания человека и достаточно хорошо изученным можно считать загрязнение окружающей среды. Оно непосредственно связано с научно-техническим прогре
Природное топливо
Топливо — это горючее вещество, выделяющее при окислении тепловую энергию, используемую в дальнейшем непосредственно в технологических процессах или преобразуемую в другие виды энергии.
Т
Альтернативное углеродсодержащее топливо
В связи с постепенным истощением запасов нефти и угля, а также усилением загрязнения среды обитания вредными продуктами сгорания развернуты работы по поиску и применению альтернативного
Теплоэнергетика и ее воздействие на природную среду.
Химическое загрязнение окружающей среды. При сжигании углеродсодержащего топлива (угля, нефти, газа и др.) оно неизбежно. Рассмотрим особенности поступления вредных вещ
Гидроэнергетика и ее воздействие на природную среду
Гидроэлектростанции: достоинства и экологические проблемы. Страны СНГ обладают огромными гидроэнергоресурсами, которые оцениваются в 3,94 трлн кВтч/год, из них экономический по
Ядерная энергетика и экология
Радиационная обстановка на Земле за последние 60-70 лет подверглась существенным изменениям: к началу Второй мировой войны во всех странах мира имелось около 10-12 г полученного в чистом виде естес
Радиационный экологический контроль
Естественные и искусственные радиоактивные вещества равномерно распределены в окружающей среде (за исключением аномальных геологических и промышленных районов повышенной радиоактивности) и являются
Особенности радиоэкологического загрязнения
В естественных природных условиях радиационное загрязнение среды, как правило, сочетается с воздействием и других техногенных факторов, прежде всего химического загрязнения. В силу этого вычленить
Альтернативные источники энергии
Помимо широкого использования невозобновляемых источников энергии (уголь, нефть, газ, ядерное топливо) активно изучается и реализуется возможность получения энергии за счет альтернативных (нетрад
Использование солнечной энергии.
Мощность солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли, оценивается в 20 млрд кВт, что эквивалентно 1,2-1014 т условного топлива в год. Для сравнения: мировые запасы органического
Энергия океанов и морей
Экологически чистая энергия морей и океанов может быть использована в волновых электростанциях (ВолнЭС), электростанциях морских течений (ЭСМТ) и приливных электростанциях (ПЭС), где происходит
Геотермальная энергетика
Подсчитано, что на глубине до 5 км в недрах Земли количество сосредоточенной теплоты многократно превышает энергию, заключенную во всех видах ископаемых энергоресурсов. В отдельных регионах, напри
Ветроэнергетика
Энергия ветра в конечном итоге есть результат тепловых процессов, происходящих в атмосфере планеты. Причина активных процессов перемещения воздушных масс заключается в различии плотностей нагрето
Биоэнергетика
Биоэнергетикаоснована на получении биомассы, которая используется в качестве топлива непосредственно или после соответствующей переработки. При этом выделяют три направления получения теп
Водородная энергетика
Огромный интерес к водороду как к перспективному топливу обусловлен рядом неоспоримых его преимуществ, главные из которых таковы: 1) экологическая безопасность водорода в отличие от других топ-ли
Использование альтернативных источников энергии в Беларуси
В настоящее время удовлетворение потребностей в топливно-энергетических ресурсах нашей страны, обеспечение рациональной структуры топливно-энергетического баланса страны, поиск дополнительных источ
Приоритеты в развитии автономной и возобновляемой энергетики.
В условиях Республики Беларусь достаточно эффективным может быть использование различных видов возобновляемых источников энергии, на базе которых могут быть созданы различные энергетические установ
Структура и виды транспорта
Транспорт, с помощью которого осуществляется перемещение грузов и пассажиров, играет уникальную роль, связывая все важнейшие сферы материального производства в единую систему хозяйственной деятель
Планировочно-градостроительные мероприятия
Они включают специальные приемы застройки и озеленение автомагистралей, размещение жилой застройки по принципу зонирования (в первом эшелоне застройки – от магистрали – размещаются здания понижен
Технологические мероприятия
Совершенствование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием. Известно, что наибольшее влияние на токсичность отработанных газов оказывают изменения, в
Санитарно-технические мероприятия
К таковым относится прежде всего установка каталитических нейтрализаторов. Они используются для обезвреживания выхлопных газов автомобиля путем химического превращения отдельных вредных веществ, с
Ужесточение стандартов на токсичность выхлопных газов
Исходя из понимания глобальной опасности стремительно развивающегося автотранспорта, еще 20 марта 1958 г. под эгидой ООН было достигнуто международное соглашение «О принятии единообразных условий
Новые виды топлива и транспорта
К таковому обычно относят различные спирты (метанол и этанол) и водород.
Спирты.В ряде стран, особенно располагающих обширными плантациями сахарного тростника, все в
Разработка альтернативных видов автотранспорта
К таковым относятся прежде всего электромобиль, солнечный электрический автомобиль, автомобиль с инерционным двигателем, автомобиль с гибридным двигателем.
Электромобили
Воздействие горного производства на окружающую среду
Для всех способов разработки месторождений характерно воздействие на биосферу, затрагивающее практически все ее элементы: водный и воздушный бассейны, землю, недра, растительный и животный мир.
Охрана воздушного бассейна в горнодобывающей промышленности
Горное производство вызывает два вида загрязнений атмосферного воздуха: запыленность и загазованность. Количество выбросов, их объем и вещественный состав определяются источниками загрязнения. В
Влияние горного производства на гидросферу.
Воздействие горного производства на водный бассейн проявляется в изменении водного режима, загрязнении и засорении вод.
Изменение водного режима.При строительстве и э
Охрана водного бассейна в горном производстве.
Под охраной водного бассейна (природных вод) понимается соблюдение установленного порядка пользования водами, т.е. обеспечение рационального управляемого использования, сохранения и восполнения и
Создание противофильтрационных завес.
Вотличие от традиционных методов осушения месторождений полезных ископаемых, когда срабатываются статические и динамические ресурсы подземных вод, метод создания противофильтрационных завес разли
Влияние горного производства на природный ландшафт
Специфическая особенность размещения предприятий горной промышленности заключается в том, что они могут создаваться только там, где имеются залежи полезных ископаемых. При этом горные предприятия
Безотходное горное производство
Горное производство образует твердые, жидкие и газообразные отходы (табл.6.3.)
Большое количество отходов является наиболее объективным показателем несовершенства проектируемой или приме
Источники загрязнения природной среды в промышленности
Все отрасли промышленности являются загрязнителями природной среды, отличаясь лишь ассортиментом, степенью опасности и объемом выбросов (сбросов), а также количеством твердых токсичных отходов (таб
Черная и цветная металлургия
По объему загрязнений одно из первых мест в народном хозяйстве занимает черная и цветная металлургия, металлообрабатывающая промышленность. Производство чугуна и стали сопровождается образованием б
Химическая и нефтехимическая промышленность
Химическая промышленность.
На втором месте после металлургического производства по уровню негативного воздействия на окружающую среду находятся отрасли химической промышле
Машиностроительная промышленность
Практически в любом городе, а тем более промышленном центре имеются предприятия машиностроения. В одном случае это единичные предприятия, в других — группа различных по специализации машино
Промышленность строительных материалов
Крупным источником твердых частиц, загрязняющих природную среду, являются цементные заводы, известковые печи, установки по производству магнезита, асфальта, печи обжига кирпича. Наибольшая
Проблемы природопользования в сельском хозяйстве.
Сельскохозяйственное природопользование является одним из древнейших видов природопользования, непосредственно направленным на удовлетворение потребностей человека. Качество сельхозпродукции непоср
Экологизация промышленного производства.
Для уменьшения неблагоприятного воздействия промышленности на окружающую среду необходимо предпринимать меры по оптимизации и экологизации промышленного производства.
Экологизация промышле
Основные пути и методы очистки сточных вод
Различают два основных пути очистки сточных вод: разбавление и очистка их от загрязнений. Разбавление не ликвидирует воздействия сточных вод, а лишь ослабляет его на локальном участке водоема. Осно
Экологически безопасные методы очистки промстоков
Термические методы. На химических предприятиях образуются сточные воды, содержащие различные минеральные соли (кальция, магния, натрия и др.), а также широкий спектр органических в
Очистка выбросов в атмосферу
Основным направлением охраны атмосферного воздуха от вредных выбросов должна быть разработка малоотходных и безотходных технологических процессов. Однако такую задачу следует полагать стратегическ
Очистка выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей
С этой целью разработаны три основные группы методов очистки: 1) промывка выбросов растворителями содержащейся в них примеси (абсорбционный метод); 2) поглощение газообразных примесей твердыми тел
Реабилитация природных ландшафтов и нарушенных земель
Под мелиорацией понимается система организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на улучшение земель в целях создания наиболее благоприятных условий для развития сельского
Виды отходов и масштабы их образования
Отходы производства и потребления - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, образовавшиеся в процессе производства и потребления, а также продукц
Обращение отходов
Обращение отходов - деятельность, в процессе которой образуются отходы, а также деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию, размещению отходов.
Нормативы образования отходов и лимитов на их размещение
Суть этого вида экологического сопровождения деятельности предприятия состоит:
· в установлении норматива образования отходов для действующего предприятия, исходя из анализа технологии п
Сбор, хранение и транспортировка отходов
Надлежащая организация сбора, хранения и транспортировки отходов вносит большой вклад в оздоровление ОС. В США, где норма накопления, например, твердых бытовых отходов (ТБО) в 2-3 раза выше, чем в
Полигоны для размещения твердых бытовых отходов
Закон «Об отходах производства и потребления» установил требования к объектам размещения отходов. Создание таких объектов - специально оборудованных сооружений (полигонов, шламохранилищ, отвалов
Обращение токсичных промышленных отходов
Основными направлениями обращения твердых промышленных (ТПО) отходов являются:
· захоронение на полигонах и свалках;
· переработка конкретных твердых отходов по заводской техноло
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов