Топливо

Традиционные виды энергии

К традиционным видам энергии относят невозобновляемые источники энергии, которые использовались преимущественно в прошлом. Эти источники энергии со временем были заменены более выгодными и возобновляемыми и на данный момент, используются как второстепенные. Традиционные виды энергии сыграли важную роль в истории становления энергоресурсов и топливо, но отживают свое.

Сено, как традиционный вид топлива

1. Сено, как традиционный вид топлива

1. Дрова

Дрова – это древесина в необработанном виде, используемая в качестве топлива.

Учет древесины как топлива ведут с учетом данных о производстве включая ту часть древесины, которая идет на производство древесного угля, причем для пересчета используют коэффициент 6 при переходе от весовой основы к объемному эквиваленту (от метрических тонн к кубическим метрам) древесного угля.

105

Фото необработанной древесины

Рис. 2. Фото необработанной древесины

Объем тепла, выделяемый при сгорании дров, зависит от породы дерева и влажности древесины. Влажность снижает теплотворность дров, так как испаряемая вода уносит часть тепловой энергии. Потери от влажности незначительно зависят от начальной температуры дров (точнее, воды в них) и принимаются равными 0,63 кВт*ч на килограмм воды.

Горящая древесина

Рис. 3. Горящая древесина

Абсолютно сухие дрова лиственных пород выдают около 5 кВт·ч тепла на килограмм дров. Абсолютно сухие дрова хвойных пород дают около 5,2 кВт·ч тепла на килограмм дров, в связи с химическим отличием их древесины. В реальных условиях добиться идеальной сухости невозможно.

Одной из примечательных особенностей древесины является удивительная стабильность ее элементарного состава горючей массы. Поэтому удельная теплота сгорания различных пород древесины практически не отличается. Элементарный состав горючей массы стволовой древесины практически одинаков для всех пород. Как правило, варьирование содержания отдельных компонентов горючей массы стволовой древесины находится в пределах погрешности технических измерений.

Теплотой сгорания биомассы называется количество тепла, выделяемое при сгорании 1 кг вещества. Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

Высшая теплота сгорания – это количество тепла, выделившееся при сгорании 1 кг биомассы при полной конденсации всех паров воды, образовавшихся при горении, с отдачей ими тепла, израсходованного на их испарение (так называемой скрытой теплоты парообразования).

Низшая теплота сгорания (НТС) – количество тепла, выделившееся при сгорании 1 кг биомассы, без учета тепла, израсходованного на испарение влаги, образовавшейся при сгорании этого топлива.

Как известно одним из основных показателей топлив является их сернистость. Дрова отличаются тем, что имеют очень малые концентрации серы и фосфора, и можно говорить о том, что ими пренебрегают. Как известно, основные потери тепла в любом котлоагрегате является потери тепла с уходящими газами q2. Величина этих потерь определяется температурой отходящих газов. Для избегания серно-кислотной коррозии хвостовых поверхностей нагрева эту температуру при сжигании топлив, содержащих серу, поддерживают не ниже 200-250 °С. При сжигании же древесных отходов, не содержащих серу, эта температура может быть понижена до 100-120 °С, что существенно повышает КПД котлоагрегатов.

2. Древесный уголь

Древесный уголь – это микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. Применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, черных и цветных металлов, активированного угля и т. д., а также как бытовое топливо (удельная теплота сгорания 31,5-34 МДж/кг). Древесный уголь классифицирован в системе стандартов – ГОСТ 7657-84 «Уголь древесный».

Древесный уголь

Рис. 4. Древесный уголь

В России древесный уголь производили издревле. Родиной промышленного производства древесного угля следует считать Урал. Демидовское чугунно-литейное производство поднялось именно на древесном угле. Все знаменитые решетки и другие виды чугунного литья, украшавшие Петербург, были сделаны на Урале. Возврат к кучному углежжению имел место в первые годы Советской власти на фоне развала промышленности. Затем были построены крупные углевыжигательные заводы (Аша, Сява, Амзя, Молома, Верхняя Синячиха), которые обеспечивали относительно экологически чистое производство угля.

Одновременно, особенно на Северном Урале, продолжали работать разные модификации простейших кирпичных печей.

Древесный уголь (частично тлеющий)

Рис. 5. Древесный уголь (частично тлеющий)

Новый виток с появлением многочисленных вариантов экологически грязных металлических печей пришелся на постперестроечный период. Ослабление санитарного контроля, хищнические бесконтрольные вырубки стали основой развития кустарного углежжения в железных «бочках» с пристроенными топками разной конфигурации. В условиях бесконтрольности это дело стало привлекательным, и им занялось множество предприимчивых, но безграмотных людей. Некачественный уголь производился с низким выходом, но пользовался спросом.

В первом десятилетии XXI века наступил новый этап. Были построены несколько крупных предприятий по производству кристаллического кремния. Каждому из них нужно на несколько порядков больше угля, чем производят кустарные установки. Их требования к качеству угля высоки и определяются регламентами их производства. Потребности таких производств могут быть удовлетворены только за счет грамотно организованного, достаточно крупного и экологически чистого производства. Такие углевыжигательные производства уже работают в ряде регионов России, и строятся новые.

Существует несколько серьезных направлений промышленного потребления древесного угля. Быстро растет производство кремния. Особо чистый кремний для электроники можно сделать, только используя в качестве восстановителя древесный уголь. Так что в перспективе спрос на активированный уголь будет только расти. Он необходим для очистки ряда пищевых продуктов и алкогольных напитков, но наибольший рост спроса можно ожидать в направлении подготовки питьевой воды. Некогда в России большое количество древесного угля расходовалось для варки высококачественного ковкого чугуна. На древесном угле работали все Демидовские заводы Урала. Благодаря его пластичности, он применялся там, где необходимо было точное литье. На Всемирной выставке в Париже в 1900 году в центре всеобщего внимания был русский павильон из ажурного чугуна, отлитый на заводе в Касли. Из такого же чугуна отлиты все знаменитые решетки Петербурга и других городов. В 18-19 веках Россия поставляла высококачественный чугун в другие страны. До сих пор заводы в Касли и Кусе воспроизводят изящные художественные изделия, отливаемые по моделям конца 19, начала 20 века.

Сегодня в роли главного производителя серого чугуна, выплавляемого на древесном угле выступает Бразилия, экспортирующая большое количество такого чугуна по всему миру. В СССР промышленность с древесного угля перешла на более дешевый и доступный каменноугольный кокс.

В Японии древесный уголь далеко не только топливо. С учетом способности угля поглощать вредные положительные ионы (образующиеся при жизнедеятельности и при работе некоторых видов аппаратуры) и выделять полезные отрицательные ионы, создана большая коллекция разнообразных товаров, прочно вошедших в быт японцев, но незнакомых нам. Это и шампуни и разновидности мыла, и специальная бумага с закрепленной на ней угольной пылью для заворачивания продуктов, и экраны между рабочими столами, защищающие в офисах соседей от взаимных вредных излучений, и многое другое. Особую роль играют японские печи «хибаци». Это горшок из керамики или другого материала с небольшим поддувалом сбоку и вкладываемым колосником. Используется свойство древесного угля – отсутствие в дыме при горении и тлении вредных выбросов, в частности угарного газа. Потому, такой горшок можно внести без опаски в помещение для приготовления или подогрева пищи. Небольшое помещение, например, палатку, им удобно обогреть летний домик.

3. Жом сахарного тростника

Жом сахарного тростника – это целлюлозный остаток, остающийся после извлечения сахара из сахарного тростника. Он часто используется в качестве топлива в сахарной промышленности.

Резервуары с жомом сахарного тростника

Рис. 6. Резервуары с жомом сахарного тростника

4. Отходы растительного происхождения

Отходы растительного происхождения – это в основном пожнивные остатки (солома зерновых культур, таких как кукуруза, рис, пшеница–сырец и т.д.) и отходы переработки сельскохозяйственной продукции (скорлупа кокосовых орехов, рисовая шелуха, арахисовая шелуха и т.д.), используемые в качестве топлива. Жом сахарного тростника не входит в эту категорию.

Солома зерновых культур

Рис. 7. Солома зерновых культур

Скорлупа кокосовых орехов

Рис. 8. Скорлупа кокосовых орехов

Рисовая шелуха

Рис. 9. Рисовая шелуха

5. Отходы животного происхождения

К отходам животного происхождения относятся навоз и другие несушеные выделения крупного рогатого скота, лошадей, свиней, домашней птицы и т. д. Они могут быть высушены и использованы непосредственно в качестве топлива илипереработаны в метан с использованием методов ферментации и разложения.

Пластиковые бутылки из отходов животного происхождения

Рис. 10. Пластиковые бутылки из отходов животного происхождения

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *