Твердое топливо, жидкое и газообразное - характеристика, элементарный состав.

Виды топлива и их особенности

Элементарный состав твердого и жидкого топлив. Топливо в том виде, в каком оно поступает для сжигания в топки или двигатели внутреннего сгорания и специальные аппараты, называется рабо­чим.

7. Биотопливо – характеристика, элементарный состав.

Биологическое топливо как источник экологической энергии.

Биологическое топливо производится из продуктов сельскохозяйственного происхождения, органических отходов жизнедеятельности человека в местах его концентрированного размещения.

Другими словами, сырьем для биотоплива является то, что до сих пор выбрасывалось и создавало огромные кучи мусора и свалки по всей планете. Вот что такое биотопливо, и посему оно приобретает все большую ценность в нашем мире.

В этом главное преимущество биологического топлива перед традиционными источниками получения энергии. Вторым существенным преимуществом является экологичность продуктов сжигания биотоплива в сравнении с канцерогенными выхлопами бензиновых и дизельных двигателей.

К существенным недостаткам биотоплива можно отнести следующие:

· низкая теплотворная способность в сравнении с бензином;

· более высокая себестоимость производства биотоплива;

· коррозионность состава масел биотоплива для тех материалов, которые используются в частях машин и механизмов.

Справедливо сказать, что развитие технологий не стоит на месте, и, безусловно, специалисты и ученые стремятся упростить и удешевить получение биотоплива, при этом максимально улучшив энергетические характеристики каждого вида, разрабатываемого биотоплива.

Прогресс в этом направлении огромен за то короткое время, что прошло с начала развития биотехнологий в топливе.

Изготовление биотоплива возможно буквально в любой точке планеты, в отличие от жестко привязанных к недрам нефти и газа. Рассмотрим основные его виды и технологии добычи.

МНОГООБРАЗИЕ СЫРЬЯ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ТОПЛИВА ГАРАНТИРУЕТ ПОЛНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙ

Жидкое биотопливо получают из растительных масел путем перегонки масла с добавлением катализаторов и получения биодизеля и побочного продукта, глицерина. Производство жидкого биотоплива каждый из нас наблюдал или производил самостоятельно в виде самогона, он же этанол.

В мире сырье для производства жидкого топлива используют различное, вот основные разновидности получаемого конечного продукта:

· биоэтанол;

· биометанол;

· биобутанол;

· диметилэфир;

· биодизель.

Кукуруза — основное сырье для биоэтанола и биобутанола из кукурузы и сахарного тростника производят биоэтанол. Это производство на 90% развито в Бразилии и США, они основные поставщики сырья. Широко известно производство из этих же составляющих биобутанола, что развивается в США.

Биобутанол является спиртом и имеет широкое применение в промышленности. Сырьем для него может служить также свекла, пшеница, маниока, ведется работа по расщеплению целлюлозы. Культивация биопланктона для производства биотоплива Рапс — основная масличная культура для производства биодизеля.

Промышленная культивация биопланктона в воде поставляет сырье для метанола. Этот проект поддерживается всеми европейскими прибрежными странами, и является очень экономичным вследствие несметных запасов биомассы в мировом океане.

Экологически чистым видом биотоплива является диметиловый эфир. Производство его экономично, так как не требует дополнительных переработок по очистке, а продукт экологически чистый, содержание серы в нем практически стремится к нулю.

Самые высокие технические характеристики биотоплива получаются из рапсового масла. Производство биодизеля из рапса включает следующие этапы:

· тонкая очистка рапса;

· отжим рапсового масла и получение жмыха;

· этерификация рапсового масла через добавление катализатора;

· сепарация или отделение биодизеля от глицерина.

Используется биологическое топливо в концентрированном виде или смешивается с традиционным топливом для дизеля в целях получения более чистых выбросов в окружающую среду.

Кроме рапса, для производства биодизеля может использоваться любое масло растительного или животного происхождения, а также жиры микробного происхождения.

Популярно использование в мире биобензина – вида жидкого биотоплива, основанного на 99,9% из этилового спирта и добавлении присадок и добавок, снижающих коррозию и сохранность резиновых частей в традиционных конструкциях двигателя и топливной системы автомобилей.

При регулярном использовании этого экологичного вида биотоплива конструкция автомобиля может быть изготовлена из другого конструкционного материала: нержавеющей стали или пластика, нерастворяемых этанолом. В этом случае можно использовать в автомобиле в качестве топлива и обычный бензин, и биобензин. Биотопливо е 95 – одна из популярных и применяемых в автомобильном мире марок биобензина.

Среди множества преимуществ использования е95 выделим основные:

· сниженная цена топлива;

· снижение концентрации вредных веществ — при сгорании удлиняет сроки эксплуатации масла, фильтров;

· не образуется нагар на свечах зажигания;

· свежий воздух вокруг вас при движении;

· двигатель не перегревается во время сильной жары и в пробках;

· этанол более безопасен при ДТП, так как имеет меньшую температуру возгорания и подверженность к взрывам, чем бензин.

К недостаткам использования биобензина специалисты причисляют повышение расхода топлива при использовании его в инжекторных моделях автомобилей, более низкую теплотворную способность в сравнении с традиционным топливом. Стоимость производства единицы тепловой энергии.

На сегодняшний день состояние мировой экономики и технологий не готово к массовому переходу на использование биотоплива, хотя задача сохранения экологии и окружающей среды продолжает оставаться ключевой для цивилизации. Биологическое топливо имеет свои особенности, которые в условиях массового использования бензина, нефти, газа из недр земли, являются недостатками. Конструкционные материалы, используемые во всех без исключения машинах и механизмах неустойчивы к реакциям биотоплива, корродируют, выходят из строя. Новые конструкционные материалы, и тем более двигатели, устойчивые к воздействиям органических масел, пока не созданы или имеют недостаточно эффективные технические характеристики. Другой глобальной проблемой при использовании органических растительных продуктов как сырья для биотоплива заключается в увеличении площадей посевов, которые на планете ограничены. Современные технологии также не предлагают пока решений для массового внедрения.

ТВЕРДОЕ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО: ЭКОНОМИЧНОСТЬ И СНИЖЕНИЕ СЕБЕСТОИМОСТИ ПРОДУКЦИИ. Из тех же органических продуктов, что и биотопливо жидкое, производится и твердое биотопливо, имеющее не менее широкую сферу применения в промышленности и сельском хозяйстве.

1. Итак, твердое топливо изготовляется из всевозможных продуктов органического происхождения. Это могут быть части растений, продукты их биологической переработки животными, отходы жизнедеятельности человека.

2. Основная трудность производства твердого биотоплива состоит в применении технологий для расщепления целлюлозы.

3. Ученые изучают различные естественные процессы, чтобы смоделировать процесс расщепления, происходящий в природе с помощью живых существ и их внутрижелудочной ферментации.

4. Сырьем для создания твердого биотоплива является так называемая биомасса — приготовленная в необходимой консистенции и составе готовая смесь из органического продукта.

5. Изготовление твердого биотоплива заключается в выжимании или выпаривании жидкости из биомассы при регулярном равномерном перемешивании и формирование сухого продукта.

Популярными и эффективными формами твердого биотоплива являются:

· брикеты;

· гранулы;

· пеллеты.

Общая схема получения топлива из биомассы Распространенным видом сырья для твердого биотоплива является древесина.

Как самые пригодные для производства твердого биотоплива используются:

· сухие ветки;

· щепки;

· опилки;

· отходы от работы деревообрабатывающей и лесной промышленности.

Производство топливных гранул из древесины. Сырье прессуется под большим давлением, без добавления каких-либо составляющих в брикеты или гранулы цилиндрической формы, затем просушивается. Такой продукт имеет хорошие показатели теплотворности и себестоимости, экологичен, практически не имеет каких-либо отходов.

Для сравнения, примерная теплотворная способность органических источников тепла:

· дерево влажное: 2400 ккал/кг, зольность до 30%;

· дерево сухое: 2900 ккал/кг, зольность до 20%;

· уголь бурый: 3910 ккал/кг, зольность до 40%;

· уголь черный: 4900 ккал/кг, зольность до 30%;

· брикеты из опилок: 4400 ккал/кг, зольность до 1%.

Таким образом, то же количество тепла можно получить, сжигая в два с половиной раза меньше сырья, если использовать биотопливо из опилок.