Твердое топливо
Твердое топливо относится к различным формам твердого материала, которые можно сжигать с выделением энергии, обеспечивая тепло и свет в процессе сгорания . Твердое топливо можно противопоставить жидкому и газообразному топливу . Общие примеры твердого топлива включают древесину , древесный уголь , торф , уголь , топливные таблетки уротропина , сухой навоз , древесные гранулы , кукурузу , пшеницу , рис , рожь и другие зерновые культуры . Твердые топлива широко используются в ракетной технике в качестве твердого топлива . [1] Твердое топливо использовалось на протяжении всей истории человечества для создания огня. [2] а твердое топливо до сих пор широко используется во всем мире. [3] [4]
Твердое топливо из биомассы рассматривается как возобновляемый источник энергии , который может способствовать усилиям по смягчению последствий изменения климата . Твердое топливо из ископаемого топлива (например, угля ) не является возобновляемым источником энергии.
Типы
[ редактировать ]Биомасса
[ редактировать ]Биомасса, используемая для производства энергии, может быть переработана в твердое топливо, а также в жидкое или газообразное топливо. [5] : 173 Для сравнения, термин «биотопливо» в настоящее время в основном (но не исключительно) используется для обозначения жидкого или газообразного топлива, используемого для транспорта. [6]
Топливные пеллеты производятся из спрессованного органического вещества или биомассы. [7] Пеллеты могут быть изготовлены из любой из пяти основных категорий биомассы: промышленных отходов и побочных продуктов, пищевых отходов , сельскохозяйственных отходов , энергетических культур и необработанных пиломатериалов . [8] Древесные пеллеты – самый распространенный вид пеллетного топлива. [9]
Древесина
[ редактировать ]Древесное топливо может относиться к нескольким видам топлива, таким как дрова , древесный уголь , древесной щепы листы , пеллеты и опилки . Конкретная используемая форма зависит от таких факторов, как источник, количество, качество и применение. Во многих регионах древесина является наиболее доступным видом топлива, не требуется никаких инструментов для сбора валежной древесины или мало инструментов. Сегодня сжигание древесины является крупнейшим использованием энергии , получаемой из твердой топливной биомассы . Древесное топливо можно использовать для приготовления пищи и отопления , а иногда и для заправки паровых двигателей и паровых турбин , генерирующих электроэнергию . Древесину можно использовать внутри печи, печи или камина или на открытом воздухе в печи, костре или костре . Как и при любом пожаре , при сжигании древесного топлива образуются многочисленные побочные продукты, некоторые из которых могут быть полезными (тепло и пар), а другие — нежелательными, раздражающими или опасными.
При заготовке экологически безопасным способом древесина обычно считается возобновляемым твердым топливом ( возобновляемой энергией ). [12]
Ведутся споры о том, можно ли считать сжигание древесины углеродно-нейтральным, поскольку технически древесина не может выделять больше углерода, чем было поглощено во время ее роста, хотя это не учитывает другие воздействия, такие как вырубка лесов и гниение, на углеродный след . [13]
Торф
[ редактировать ]Торфяное топливо представляет собой скопление частично разложившейся растительности или органических веществ, которые можно сжечь после достаточного высыхания. Он широко используется в сельских округах Ирландии и Шотландии , где альтернативы отсутствуют или дороги. [ нужна ссылка ] Он имеет относительно низкую теплотворную способность даже после существенной сушки.
Ископаемое топливо
[ редактировать ]Уголь
[ редактировать ]Уголь — это горючая черная или коричневато-черная осадочная порода, обычно залегающая в пластах горных пород слоями или жилами, называемыми угольными пластами или угольными пластами. На протяжении всей истории уголь использовался в качестве энергетического ресурса, в основном сжигался для производства электроэнергии и тепла, а также использовался в промышленных целях, например, при очистке металлов. Уголь является крупнейшим источником энергии для производства электроэнергии во всем мире, а также одним из крупнейших в мире. Добыча угля, его использование в производстве энергии и его побочные продукты связаны с на окружающую среду и воздействием здоровье . Такие варианты, как бездымный уголь, могут образовываться естественным путем в форме антрацита , метаморфизованного типа угля с очень высоким содержанием углерода, который при поджигании дает бездымное пламя. Это важный вид бездымного топлива .
Кокс
[ редактировать ]Кокс — это топливо с небольшим количеством примесей и высоким содержанием углерода , обычно получаемое из угля . Это твердый углеродистый материал, полученный в результате деструктивной перегонки малозольного битуминозного угля с низким содержанием серы . Коксы из угля серые, твердые и пористые . Хотя кокс может быть получен естественным путем, обычно используется искусственная форма. Форма, известная как нефтяной кокс или нефтяной кокс, получается из установок коксования нефтеперерабатывающих заводов или других процессов крекинга. [12]
Бездымное топливо
[ редактировать ]Твердое топливо, выделяющее мало дыма и летучих веществ, производится из порошкообразного антрацитового угля и поставляется в виде брикетов, обычно для бытового использования в печах или открытых каминах. Это топливо заменяет уголь в качестве топлива для открытого огня из-за сокращения выбросов твердых частиц и повышения эффективности. Бездымное топливо горит при более высокой температуре и медленнее, чем уголь. Этот термин также включает древесный уголь , полученный путем ограниченного сжигания сухой древесины и широко используемый на барбекю на открытом воздухе для приготовления пищи на открытом огне.
Твердое топливо для специального применения
[ редактировать ]Ракетное топливо
[ редактировать ]Твердое ракетное топливо состоит из твердого окислителя (например, нитрата аммония ), связанного с хлопьями или порошками энергетических соединений (например, гексогена ), а также связующих, пластификаторов, стабилизаторов и других добавок. Твердое топливо гораздо легче хранить и обращаться с ним, чем жидкое топливо. Он также имеет более высокую плотность энергии, поэтому ему не требуется столько места для хранения того же количества энергии.
Теплотворная способность
[ редактировать ] | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( январь 2023 г. ) |
Теплота, получаемая от каждого типа топлива, различна и зависит от содержания углерода и водорода , а также от содержания негорючих веществ или золы и воды. Одной из мер тепла, выделяемого при горении, является теплота сгорания , точная мера, обычно определяемая с помощью калориметрии бомбы и требующая полного сгорания до углекислого газа и воды.
Газообразное топливо, такое как метан, имеет более высокую ценность, чем твердое топливо, такое как уголь . Торф имеет самую низкую ценность среди всех распространенных видов топлива. Таким образом, метан имеет HHV (высшую теплотворную способность) 55,50 МДж/кг, что является самым высоким значением среди обычных видов топлива.
Дизельное топливо имеет значение HHV 44,80 МДж/кг, а антрацитовый уголь — 32,50 МДж/кг. , не содержащие влаги и золы, Дрова имеют более низкое значение - 21,70 МДж/кг, тогда как сухой торф имеет самое низкое значение среди всех распространенных видов топлива - около 15,00 МДж/кг.
Это в некотором смысле идеальные значения, и фактическое количество тепла, выделяемого любым топливом, будет зависеть, камина или камеры сгорания например, от используемого и их конструкции. Однако они дают полезное представление о тепле, получаемом от любого топлива. Теплотворная способность сухой древесины составляет примерно две трети от калорийности угля, поэтому для получения такого же количества тепла необходим больший вес.
Стоимость и транспорт
[ редактировать ]Твердое топливо по сравнению с жидким или газообразным топливом часто дешевле, его легче добывать, оно более стабильно при транспортировке и во многих местах более доступно. [14]
Уголь , в частности, используется для производства 38% электроэнергии в мире , поскольку он дешевле, чем его жидкие и газовые аналоги. [3]
Ущерб здоровью и окружающей среде
[ редактировать ]Твердое топливо требует более разрушительных методов для извлечения/сжигания и часто имеет более высокие выбросы углерода, нитратов и сульфатов. За исключением устойчивой древесины/биомассы, твердое топливо обычно считается невозобновляемым, поскольку для его формирования требуются тысячи лет. [3]
Твердое топливо состоит из органических материалов и может способствовать ухудшению качества воздуха . При сжигании твердого топлива выделяется больше органических аэрозолей. [15] чем сжиженный нефтяной газ , и выделяет множество летучих органических соединений , которые могут способствовать ухудшению качества воздуха за счет образования вторичных загрязнителей, таких как приземный озон и вторичные органические аэрозоли . [16] Выбросы от твердого топлива являются основными причинами плохого качества воздуха в регионах, где твердое топливо является доминирующим источником топлива . [17]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ "Твердый" . astronautix.com . Архивировано из оригинала 15 августа 2016 года . Проверено 9 марта 2017 г.
- ^ «Доказательства того, что предки человека использовали огонь миллион лет назад» . Наука Дейли . 2 апреля 2012 г. Проверено 9 марта 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с "Уголь" . iea.org . Проверено 9 марта 2017 г.
- ^ «Статистика потребления угля – объяснение статистики» . ec.europa.eu . Проверено 9 марта 2017 г.
- ^ «Глава 9: Биотопливо для транспорта». Энергия будущего: улучшенные, устойчивые и чистые варианты для нашей планеты . Т.М. Летчер (3-е изд.). Амстердам, Нидерланды. 2020. ISBN 978-0-08-102887-2 . OCLC 1137604985 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ В EIA говорится: «Биотопливо — это транспортное топливо, такое как этанол и биодизель, которое производится из материалов биомассы». https://www.eia.gov/energyexplained/index.php?page=biofuel_home
- ^ «Энергия биомассы» . Альтернативная энергия . Проверено 16 февраля 2015 г.
- ^ «Источники биомассы» . Энергетический центр БИОМАСС. Архивировано из оригинала 11 июня 2016 года . Проверено 16 февраля 2015 г.
- ^ «Об отчете по сжиженному топливу из биомассы» . ОВОС США . 17 октября 2018 года . Проверено 23 октября 2018 г.
- ^ «Пояснение по биомассе – Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 24 января 2023 г.
- ^ Дарби, Томас. «Что такое возобновляемая энергия биомассы» . Реальная мировая энергия . Архивировано из оригинала 8 июня 2014 г. Проверено 12 июня 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Твердое топливо» . Институт технологии твердого топлива. 9 февраля 2014 года . Проверено 22 июня 2015 г.
- ^ Смит, КР (1993). «Парниковые газы от печей, работающих на биомассе и ископаемом топливе, в развивающихся странах: пилотное исследование в Маниле». Хемосфера . 26 (1–4): 479–505. Бибкод : 1993Chmsp..26..479S . CiteSeerX 10.1.1.558.9180 . дои : 10.1016/0045-6535(93)90440-G .
- ^ «Руководство по твердым видам топлива» (PDF) . Ассоциация твердого топлива . Проверено 22 июня 2015 г.
- ^ Стюарт, Гарет Дж.; Нельсон, Бет С.; Эктон, В. Джо Ф.; Воган, Адам Р.; Фаррен, Наоми Дж.; Хопкинс, Джеймс Р.; Уорд, Мартин В.; Свифт, Стефан Дж.; Арья, Рахул; Мондал, Арнаб; Джангир, Риту (18 февраля 2021 г.). «Выбросы среднелетучих и полулетучих органических соединений из бытового топлива, используемого в Дели, Индия» (PDF) . Химия и физика атмосферы . 21 (4): 2407–2426. Бибкод : 2021ACP....21.2407S . дои : 10.5194/acp-21-2407-2021 . ISSN 1680-7316 .
- ^ Стюарт, Гарет Дж.; Эктон, В. Джо Ф.; Нельсон, Бет С.; Воган, Адам Р.; Хопкинс, Джеймс Р.; Арья, Рахул; Мондал, Арнаб; Джангир, Риту; Ахлават, Сакши; Ядав, Локеш; Шарма, Судхир К. (18 февраля 2021 г.). «Выбросы неметановых летучих органических соединений при сжигании бытового топлива в Дели, Индия» (PDF) . Химия и физика атмосферы . 21 (4): 2383–2406. Бибкод : 2021ACP....21.2383S . дои : 10.5194/acp-21-2383-2021 . ISSN 1680-7316 .
- ^ Всемирная организация здравоохранения. «Бытовое загрязнение воздуха» . Проверено 6 января 2023 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с твердым топливом, на Викискладе?
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
