2. Общие сведения о топливе

Топливом называют вещества, которые в результате физико-химических процессов способны выделять тепловую энергию и которые на данном уровне развития техники экономически целесообразно использовать для выработки энергии. Топливо, используемое для выработки электроэнергии и теплоты в промышленном масштабе, называют энергетическим.

Различают два вида топлива, отличающиеся по принципу освобождения энергии:

• органическое топливо, которое выделяет тепловую энергию в результате химических реакций окисления горючих компонентов, входящих в его состав. Окисление, протекающее с высокой скоростью, и называют горением;

• ядерное топливо, которое выделяет тепловую энергию в результате физических процессов преобразования вещества на ядерном уровне (деление ядер тяжелых элементов, синтез ядер легких элементов и т.п.).

К топливу предъявляется ряд требований:

• запасы топлива должны быть достаточны для экономически выгодной его добычи;

• продукты реакции должны легко удаляться из зоны реагирования;

• продукты реакции должны быть безвредны для окружающей среды и устройств, где происходит реагирование;

• процесс реакции должен быть легко управляемым.

Наилучшим образом в настоящее время этим требования удовлетворяет органическое топливо, в основе которого лежат органические вещества, содержащие углерод, водород, кислород и их соединения. Поэтому, несмотря на бурное развитие ядерной энергетики во второй половине ХХ века, сегодня доля выработки энергии на основе использования органического топлива остается преобладающей.

3. Виды органического топлива

По происхождению топлива подразделяют на естественные, называемые также природными, и искусственные, полученные в результате переработки природного топлива. В свою очередь природные топлива подразделяют на ископаемые, которые добываются из недр, и возобновляемые, к которым относят различные биомассы (древесину, растительные отходы сельского хозяйства и т.п.). К ископаемым топливам относятся: каменные и бурые угли, антрацит, нефть, природный и попутный газ естественных месторождений, торф, горючие сланцы и другие топлива растительного и органического происхождения. К искусственным топливам относят продукты технологической переработки природных топлив: бензин, керосин, мазут, топливные брикеты и др.

По сфере потребления топлива разделяют на две группы: энергетические – потребляемые энергопредприятиями при выработке электроэнергии и теплоты; и технологические – используемые в качестве сырья для производства промышленных продуктов (например, кокса).

По агрегатному состоянию органическое топливо может быть твердым, жидким и газообразным. Классификация органических топлив по агрегатному состоянию и происхождению приведена в приложении в табл. D.1.

В настоящее время в основном используются следующие энергетические органические топлива: в качестве твердого топлива – ископаемые угли; в качестве жидкого топлива – мазут, являющийся продуктом переработки нефти; в качестве газообразного топлива – природный газ. К началу XXI века на газ приходится примерно 2,6% теплоты, содержащейся во всех разведанных мировых запасах органических топлив; на нефть не более 3,5% и на уголь около 90% [2]. Таким образом, ископаемые угли являются основным органическим топливом в наше время.