Наука и технологии // Общие вопросы. Нефть газ торф уголь


Нефть и газ, уголь и торф Грузии // Общие вопросы // Наука и технологии

Грузия Грузия - индустриально-аграрная республика с развитой промышленностью и многоотраслевым сельским хозяйством.

В структуре национального дохода республики в период СССР доля промышленности составляла около 50%, аграрного сектора - 18%, строительства - 11%, транспорта и связи - 3%, других отраслей промышленности - 18%.

В структуре топливно-энергетического баланса нефть, попутный газ и уголь составляли 38 %.

Электроэнергетика была представлена 56 гидроэлектростанциями (ГЭС), с уникальной Ингури ГЭС мощностью 1,3 млн кВт, с арочной плотиной высотой 270 м, и работающими на угле и газе тепловыми электростанциями (ТЭС), с крупнейшей Тбилисской ГРЭС.

Мощность всех электростанций составляла 4,1 млн кВт, в тч ГЭС 2,6 млн кВт.

Производство электроэнергии 15,1 млрд кВт*ч, в тч на ГЭС 7,1 млрд. кВт*ч.

На территории Грузии представлены фрагменты главных геотектонических единиц Кавказа: герцинско-альпийская складчатая система Большого Кавказа на севере, Закавказский срединный массив в центральной части и дугообразныймегантиклинорий Малого Кавказа на юге, включающий разновозрастные и гетерогенные геолого-структурные элементы.

В грузинской части Большого Кавказа выделяются унаследованная байкало-герцинскаягеоантиклиналь главного хребта с крупными выходами древнего гранитно-метаморфического фундамента игеосинклиналь южного склона, расчленяемая на более мелкие структурно-формационные зоны.

С прерывистым процессом тектономагматического развития Большого Кавказа в альпийском этапе связываются малые интрузии гранитоидов батского и неогенового возрастов.

Геосинклинальное развитие южнго склона Большого Кавказа, начавшееся в герцинском цикле, продолжалось в раннеальпийском (киммерийском), в результате чего накопились мощные (5-7 км) аргиллитовые и песчано-граувакковые толщи лейаса, местами также и средней юры, метаморфизованные до фации аспидных сланцев. В байосском веке трог геосинклинального прогиба сместился к югу по отношению к осевой линии сланцевой геосинклинали.

В западной Грузии в байосе сформировалась мощная (до 3 км) толща, сложенная авгитовыми и диабазовымипорфиритами, спилитами, туфами, известная под названием порфиритовой свиты.

Область ее распространения в геосинклинали южного склона представляет собой верхний структурный этаж, выделяемый в качестве Гагрско-Джавской структурно-формационной подзоны.

В байосе в погружение был вовлечен также периферический блок Закавказского срединного массива - Окрибско-Сачхерская подзона. На контакте геосинклинали Большого Кавказа с Закавказским срединным массивом и на самом массиве в обособленных лагунно-дельтовых бассейнах в батский век формировались угленосные толщи Бзыбского, Ткварчельского, Маганского, Гелатского, Ткибульского и Шаорского каменноугольных месторождений.

В поздней юре местами происходило осаждение сравнительно маломощных пестро-цветных моласс или образование рифогенныхизвестняков, а с раннего мела установился квазиплатформенный режим. Исключением является Местийско-Тианетская флишевая зона южного склона Большого Кавказа, ограниченная глубинными разломами и наложенная под острым углом на раннесреднеюрский прогиб.

В ее пределах от поздней юры до эоцена включительно накапливались ритмические флишоидные карбонатные и терригенные отложения. В олигоцене начались надвиги складчатой системы Большого Кавказа на Закавказский срединный массив, который в пределах территории Грузии традиционно называется Грузинской глыбой.

Закавказский срединный массив рассечен глубинными разломами, обусловливающими его мозаичное строение.

Наиболее поднятая часть Грузинской глыбы - Дзирульский кристаллической массив, где выступает на поверхность древнее гранитно-метаморфическое ядро.

В субплатформенных структурах мезокайнозойского осадочного чехла важная роль принадлежит депрессиям, сложенным марганценосной песчано-силицитовой формацией олигоцена.

К востоку и западу от Дзирульской зоны поднятия располагаются Куринская и Колхидская межгорные впадины, сложенные неоген-четвертичными молассами.

Межгорные впадины осложнены брахиморфной складчатостью палеогеновых (иногда и верхнемеловых) отложений, с которыми связаны нефтегазоносные структуры Колхидского, Гурийского, Картлийского, Притбилисского и Кахетинского районов.

Южная часть Закавказского срединного массива испытала в позднем мезозое и кайнозое регенерацию геосинклинального режима.

К меловым и палеогеновым прогибам относятся Аджаро-Триалетская, Болнисская (Болнисско-Кировабадская) и Сакирская (Сакирско-Лорийская) структурно-формационные зоны, принадлежащие к мегантиклинорию Малого Кавказа.

Устойчивый тектонический блок выделяется под названием Артвино-Болнисской глыбы; в ее пределах имеются горстообразные выступы древнего фундамента - Храмский и Локский массивы.

Аджаро-Триалетская складчатая зона протягивается в широтном направлении от Черного моря до правобережья реки Иори, где погружается под молассы.

Фундамент зоны не вскрыт; древнейшие в ее пределах карбонатные и вулканогенно-терригенные образования относятся к апту.

Наиболее интенсивное прогибание, сопровождаемое подводным вулканизмом, происходило в среднем эоцене.

Нефть.

Нефтяные площади Грузии приурочены к межгорным прогибамсрединного массива (Колхидский и Южно-Кахетинский нефтегазоносные районы) икраевым прогибам Аджаро-Триалетской складчатой зоны (Гурийский и Притбилисский районы).

Промышленная нефтеносность связана с отложениями от верхнего мела до плиоцена.

Притбилисский нефтегазоносный район представлен месторождениями Самгори-Патардзеули, Норио, Сацхениси, Телети, Южный купол Самгори.

Залежи нефти на месторождениях Норио и Сацхениси пластовые, сводовые, тектонически экранированные, с режимом растворенного газа.

Коллектор гранулярный.

Глубина залегания продуктивных горизонтов 350-1500 м.

Месторождения Самгори-Патардзеули, Телети и Южный купол Самгори приурочены к отложениям среднего эоцена. Коллектор порово-трещинный. Залежи нефти массивные, водоплавающие.

Глубина залегания продуктивного горизонта соответственно 2800, 420-1260 и 2400 м.

Плотность нефти в районе 820-885 кг/м3, содержание серы 0,2-0,3%.

В Южно-Кахетинском нефтегазоносном районе расположены месторождения Тарибана, Патара-Шираки и Мирзаани, приуроченные к отложениям ширакской свиты (мэотиспонт).

Залежи нефти пластовые, сводовые, тектонически экранированные и литологически ограниченные.

Глубина залегания продуктивных горизонтов 300-2600 м.

Коллектор поровый.

Плотность нефти 850-885 кг/м3, содержание серы 0,2 и 0,35%.

В Гурийском районе расположены месторождения Супса и Шромисубани-Цкалцминда.

Нефтеносность приурочена к отложениям нижнего сармата и мэотиса.

Залежи нефти пластовые, сводовые, тектонически экранированные и литологически ограниченные, коллектор поровый.

Глубина залегания продуктивных горизонтов 300-3500 м.

Плотность нефти 915-930 кг/м3, содержание серы 0,4-0,7%.

В Колхидском нефтегазоносном районе расположено месторождение нефти - Восточное Чаладиди.

Залежь массивная, приурочена к отложениям верхнего мела.

Коллектор трещинный. Глубина залегания продуктивного пласта 2200 м.

Плотность нефти 885 кг/м3, содержание серы 0,5%.

Каменный уголь.

Связан с батской эпиконтинентальной угленосной толщей, прерывистой полосой протягивающейся по периферии геосинклинально-складчатой системы южного склона Большого Кавказа и развитой также в Окрибско-Сачхерском блоке Грузинской глыбы.

Промышленное значение в пределах геосинклинали имеет Ткварчельское месторождение, а на глыбе - Ткибули-Шабрское месторождение, приуроченные к обособленным бассейнам угленакопления.

Между ними в указанной полосе известны непромышленные Маганское и Гелатское месторождения, а к северо-западу от Ткварчельского - Бзыбское месторождение.

Основные запасы каменного угля были сосредоточены на Ткибули-Шаорском месторождении (310 млн т, на тот период).

Мощность пологозалегающей угольной толщи около 60 м, угол падения 10-45°; в западной части месторождения (Ткибульской) она обнажается на поверхности, а в восточной (Шаорской) части перекрыта отложениями верхней юры и мела и вскрывается на глубинах 800-1200 м.

В центральной части разреза угольной толщи залегает сложно построенный пласт Толстый, подразделяемый на более тонкие рабочие пласты и слои, труднокоррелируемые между отдельными участками.

Мощность рабочих пластов до 12 м.

Угли в основном клареновые, газовые, самостоятельно не коксуются, но в смеси с Ткварчельскими углями дают металлургический кокс.

Ткварчельское месторождение коксующихся углей почти отработано (разведанные запасы на тот период составляли около 20 млн т).

Угленосная толща залегает на порфиритовой свите байоса в форме 6 обособленных площадей; выделяется до 9 угольных пластов, из которых наиболее угленасыщенным был нижний пласт 1.

Его мощность - от 2- 12 м; максимальная глубина залегания 500 м, угол падения 5-70°.

Прогнозные ресурсы по Ткварчельскому месторождению ыли незначительны.

Бурый уголь.

В промышленных масштабах был известен в Ахалцихском бассейне, расположенном в тектонической депрессии в южной части Аджаро-Триалетской складчатой зоны.

К песчано-глинистым отложениям верхнего олигоцена приурочена продуктивная толща общей мощностью до 180 м, в которой выделяются 5 угольных пластов сложного строения.

Рабочими пластами были 2 сближенных крутопадающих (угол падения до 45°) пласта мощностью до 6 м, в них содержится несколько слоев угля, обладающих выдержанными показателями мощности и зольности на протяжении 200-800 м и более. Угли гумусовые,бурые, высокозольные (в среднем 45%), теплотворная способность до 6,475 МДж.

Разведанные запасы на тот период 70 млн т.

Торф.

Месторождения приурочены главным образом к антропогеновым отложениям Колхидской низменности на побережье Черного моря, в районах Анаклиа, Поти, Ланчхути.

Изучено около 50 месторождений общей площадью свыше 17 тысяч га, из них 13 было сравнительно крупных торфяников площадью 100-5000 га, содержащих свыше 80% всех балансовых запасов, на тот период равных 63,6 млн т .

Были разведаны ряд мелких торфяных месторождений в горных районах Грузии, связанных с речными и озерными отложениями, выходами ключей.

neftegaz.ru

Горючие полезные ископаемые Каменный уголь

Горючие полезные ископаемые

  • Каменный уголь

  • Нефть

  • Природный газ

Каменный уголь

Уголь

  • Уголь образуется в недра Земли из остатков древних растений. Причем сначала образуется торф, а со временем он превращается в уголь. Важное свойство угля – горючесть. При горении он дает много тепла. Вот почему в народном хозяйстве уголь используют как топливо. Кроме того, из него получают краски, пластмассы и другие ценные материалы.

  • Добывают уголь в шахтах и карьерах. А перевозят в вагонах по железной дороге.

Нефть

Нефть

  • Нефть образовалась из остатков растений и животных, которые жили много миллионов лет назад, глубоко под землей.

  • Нефть – густая маслянистая жидкость темного цвета. У неё резкий запах. Попадая в воду, она растекается тонкой пленкой по её поверхности. Нефть – горюча.

  • Это очень ценное полезное ископаемое. Их нефти получают жидкое топливо (бензин, керосин), смазочные масла, вазелин, различные краски, лаки, пластмассы, волокна для изготовления ткани.

  • Нефть добывают из скважин. Бурят их очень глубоко и строят буровые установки. Сейчас наша страна экспортирует нефть во многие страны мира.

Природный газ

  • По мнению ученых, природный газ, как и нефть, образовались из остатков растений и животных, которые когда – то жили на планете.

  • Газ бесцветный, легкий, горит голубым пламенем, мы это видим дома, когда он горит в газовой плите.

  • Природный газ очень хорошее топливо. Его используют не только в быту, но и на электростанциях, в котельных, на заводах. Из природного газа, получают пластмассы, волокна и другие ценные материалы.

  • Чтобы добыть газ из – под земли, бурят скважины. От месторождения на тысячи километров проложены газопроводы, по которым газ поступает в города и села.

  • Запасы природного газа в нашей стране немалые.

Железная руда

Железная руда

  • Железную руду добывают обычно бурого или красноватого цветы. Она тяжелая и очень прочная. Самое главное свойство руды – плавкость. Добывают железную руду в шахтах и карьерах.

  • На металлургических заводах в доменных печах из железной руды выплавляют чугун, сталь.

Запасы коксующегося угля превышают все мировые запасы нефти и газа более чем в 7 раз.

  • Запасы коксующегося угля превышают все мировые запасы нефти и газа более чем в 7 раз.

  • Некоксующиеся энергетические угли составляют 31, 3% от общих запасов углей в Кузбассе.

  • Имеются в Кемеровской области и другие виды горючих ископаемых. Это торф ( более 20 месторождений), проявление нефти и природного газа.

К настоящему времени в пределах Кузбасса открыто более 90 месторождений и 20 рудопроявлений различных металлов. Это :

  • К настоящему времени в пределах Кузбасса открыто более 90 месторождений и 20 рудопроявлений различных металлов. Это :

  • золото, серебро, железо, алюминий, марганец, цинк, свинец, медь, титан, хром, вольфрам, молибден, ртуть, сурьма, уран, торий. Сконцентрированы они главным образом в районах Горной Шории и Кузнецкого Алатау.

Потенциал железрудного сырья по Горной Шории оценивается в 2 млрд. 169 млн. т. Крупные месторождения этой группы (Таштагольское, Шерегешское, Шалымское, Казское) в разное время сданы в эксплуатацию и являются основной сырьевой базой для металлургической промышленности нашей области.

  • Потенциал железрудного сырья по Горной Шории оценивается в 2 млрд. 169 млн. т. Крупные месторождения этой группы (Таштагольское, Шерегешское, Шалымское, Казское) в разное время сданы в эксплуатацию и являются основной сырьевой базой для металлургической промышленности нашей области.

В нашем регионе идет и добыча россыпного золота в Тяжинском районе, а также в пределах Кузнецкого Алатау, Горной Шории и Салаирского кряжа. Здесь же добывают и свинцово – цинковые руды.

  • В нашем регионе идет и добыча россыпного золота в Тяжинском районе, а также в пределах Кузнецкого Алатау, Горной Шории и Салаирского кряжа. Здесь же добывают и свинцово – цинковые руды.

  • В области имеются богатейшие запасы марганца, флюсовых известняков (Тяжинского Гурьевского, Тисульского и др.), кварцитов (Горная Шория, Яйский район), огнеупорной глины (Кемеровский, Новокузнецкий, Гурьевский районы), формовочных песков( Чебулинский, Ижморский), мрамора.

Кроме перечисленных полезных ископаемых наш край богат самоцветами: аметистом, яшмой, агатами, сердоликами, и другими, которые являются ценным поделочным материалом и ювелирным сырьем.

  • Кроме перечисленных полезных ископаемых наш край богат самоцветами: аметистом, яшмой, агатами, сердоликами, и другими, которые являются ценным поделочным материалом и ювелирным сырьем.

Тест.

  • Тест.

  • 1.Какое полезное ископаемое используют как топливо?

  • а) железная руда;

  • б) торф;

  • в) глина.

  • 2. Какое полезное ископаемое используют в строительстве?

  • а) каменный уголь;

  • б) газ;

  • в) глина.

3. Какое полезное ископаемое используют при изготовлении стекла?

  • 3. Какое полезное ископаемое используют при изготовлении стекла?

  • а) нефть;

  • б) глина;

  • в) песок.

  • 4. Что получают при переплавки железной руды?

  • а) резину;

  • б) чугун;

  • в) газ.

5. Какое полезное ископаемое используют как жидкое топливо?

  • 5. Какое полезное ископаемое используют как жидкое топливо?

  • а) торф;

  • б) природный газ;

  • в) нефть.

  • 6. Какое полезное ископаемое является «попутчиком» природного газа?

  • а) нефть;

  • б) торф;

  • в) уголь.

Проверьте свои ответы.

  • Проверьте свои ответы.

  • 1. б

  • 2. в

  • 3. в

  • 4. б

  • 5. в

  • 6. а

hnu.docdat.com

ТОПЛИВО | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

ТОПЛИВО, в широком смысле – любой горючий материал, который, вступая в реакцию с кислородом, выделяет теплоту. На практике топливом считают только те вещества, которые воспламеняются при умеренной температуре, имеют высокую теплотворную способность и могут быть получены в достаточном количестве доступными средствами. Химическая реакция между горючими элементами (чаще всего это углерод и водород) и кислородом называется горением. В результате этого процесса из реагирующих компонентов образуются продукты реакции (обычно двуокись углерода и пары воды) и выделяется теплота. Участвующие в химической реакции атомы не изменяются, а только перестраиваются в результате распада одних молекул и образования других. Например, атом углерода в молекуле двуокиси углерода, являющейся продуктом химической реакции, точно такой же, каким он был до реакции в молекуле топлива. С другой стороны, в случае ядерного топлива, такого, как уран-235, в результате ядерной реакции деления образуются нейтроны, излучения элементарных частиц и выделяется теплота, а горение отсутствует. При этом исходный химический элемент превращается (распадается) в другие, более легкие элементы, такие, как криптон и барий. В случае ядерной реакции синтеза (слияния ядер) образуются более тяжелые элементы. Например, из водорода образуется гелий. См. также ЯДЕР ДЕЛЕНИЕ; ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ.

Наиболее важными горючими материалами являются соединения углерода, водорода и кислорода, к которым относятся природные топлива, такие, как торф, лигниты, каменный уголь, природный газ и нефть, а также их твердые, жидкие и газообразные продукты. В лесной и сельской местности в качестве топлива нередко используют древесину и углеродсодержащие отходы сельскохозяйственной продукции. Некоторые из природных топлив органического происхождения содержат другие химические элементы, такие, как азот, железо, алюминий, кальций, магний, хлор, сера, натрий и калий, однако эти добавки не оказывают полезного влияния на ценность топлива. Любое топливо является таковым только благодаря тому, что содержит водород и углерод.

ПРИРОДНЫЕ ТОПЛИВА ОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

К природным топливам органического происхождения относятся торф, лигниты, каменные и антрацитные угли, нефть и природный газ. Эти материалы часто называют ископаемыми топливами, так как они являются конечными продуктами физико-химических превращений окаменевших остатков растений. Сравнение составов различных топлив показывает, что относительное содержание углерода по сравнению с содержанием водорода уменьшается при переходе от твердых топлив к жидким и далее к газообразным. Все эти топлива можно получать друг из друга, изменяя соотношение между содержанием углерода и водорода. Все они являются ценным сырьем для производства различных химических продуктов, горючего для двигателей и масел для смазки, а также служат источниками тепла и электрической энергии.

Природный газ.

Природный газ является смесью углеводородов, состоящей главным образом из представителей метанового ряда и содержащей небольшие добавки других газов, таких, как азот, двуокись углерода, сероводород и иногда гелий. Обычно основным в природном газе является метан, однако иногда имеются значительные примеси этана и, в меньшей степени, более тяжелых углеводородов. В природе встречаются газы, почти целиком состоящие из двуокиси углерода, однако такие газы не обладают свойством горючести. Различают два типа природных горючих газов – сухие и влажные. Сухие газы состоят в основном из метана и иногда содержат также этан и пропан, однако они не содержат более тяжелых углеводородов, которые могут конденсироваться при сжатии. Влажные горючие газы содержат различные количества природного газолина, пропана и бутана, которые можно извлечь посредством сжатия или экстрагирования.

Продукты нефти.

Нефть является природной смесью углеводородов, которая при обычном давлении находится в жидком состоянии, однако она содержит растворенные летучие углеводороды, которые высвобождаются и образуют скопления (шапки) в верхней (ближней к поверхности земли) части залежи. При переработке нефти получают лигроин, смазочные масла, мазут и нефтяной кокс.

 IGDA/C. Bertinetti НЕФТЕПРОВОД НА АЛЯСКЕ IGDA/M. Leigheb НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЙ ЗАВОД В САУДОВСКОЙ АРАВИИ

Мазут.

Мазут представляет собой смесь тяжелых жидких углеводородов, остающихся после перегонки нефти. Его состав зависит от состава сырой нефти и технологии ее перегонки. Наряду с каменным углем и природным газом мазут используется в качестве топлива как в коммунальном хозяйстве, так и в промышленности, и вытеснил каменный уголь как топливо для морских и речных судов.

Нефтяной кокс.

Твердая компонента, остающаяся после перегонки нефти, называется нефтяным коксом. Эта твердая масса обычно содержит от 5 до 20% летучих веществ, от 80 до 90% связанного углерода, около 1% золы и немного серы. Хотя нефтяной кокс находит применение в ряде отраслей промышленного производства (например, как сырье для изготовления угольных электродов и пигментов для красителей), он представляет большую ценность как источник тепла (имеет высокую теплотворную способность) и используется в больших количествах как асфальтовый гудрон.

Газоконденсаты.

Эти продукты состоят в основном из пропана и бутана, которые извлекаются из природного газа в отстойниках. Их получают также на нефтеперерабатывающих заводах, где они называются сжиженными очистными газами. Газы любого происхождения, обладающие высокой летучей способностью, легко преобразовать в жидкое состояние, повышая давление. Затем эти конденсаты можно транспортировать через трубопроводы и в железнодорожных и автоцистернах. Их можно хранить под землей в искусственных или естественных резервуарах или на поверхности земли в специальных резервуарах. См. также НЕФТЬ И ГАЗ.

Торф.

Торф является продуктом отмирания и неполного распада остатков болотных растений под воздействием грибков и бактерий в условиях избыточного увлажнения и недостаточного доступа воздуха. Залежи торфа распространены по всему миру, и торф используют в качестве топлива там, где отсутствуют другие, более эффективные виды топлива (с более высокой теплотворной способностью).

Каменный уголь.

Каменный уголь представляет собой смесь углеродсодержащей массы, воды и некоторых минералов. Он образуется из торфа в результате длительного воздействия бактериологических и биохимических процессов. В превращении торфа в различные виды каменного угля большую роль играют температура и давление. Действие проточных вод приводит к появлению в пластах каменного угля большего или меньшего количества инородных минералов, которые перемешиваются с углеродсодержащей массой. Эта масса защищена от воздействия воздуха накрывающим ее пластом породы.

 IGDA/M. Bertinetti УГОЛЬНАЯ ШАХТА в Бирмингеме (шт. Алабама). IGDA/Pubbliaerfoto ДОБЫЧА КАМЕННОГО УГЛЯ открытым способом (Вестфалия, ФРГ).

Существуют два способа разработки месторождений каменного угля. При разработке открытым способом пласт каменного угля очищается от слоя настилающей породы с помощью экскаваторов, которые используются затем для погрузки угля на транспортные средства. При разработке каменного угля подземным способом сооружается вертикальная шахта или горизонтальная выработка (штольня) в склоне горы, ведущие к пласту каменного угля. При этом каменный уголь извлекается из пласта посредством взрывной отбойки или с помощью механических рыхлителей и затем перегружается в вагонетки или на транспортеры. См. также УГОЛЬ ИСКОПАЕМЫЙ.

СИНТЕТИЧЕСКИЕ ЖИДКИЕ ТОПЛИВА

Каждый вид ископаемого топлива органического происхождения, а именно каменный уголь, нефть или природный газ, может быть преобразован в другой посредством изменения относительного содержания углерода и водорода. Существуют два классических способа превращения каменного угля в жидкое топливо, разработанные в Германии. В процессе Бергиуса к каменному углю подводится газообразный водород, и при высоком давлении в присутствии катализатора происходит процесс гидрогенизации. В процессе Фишера – Тропша жидкое топливо получают с помощью каталитической реакции, в которой участвуют моноксид углерода и водород (синтезирующий газ), получаемые при первичной газификации нагретого до высокой температуры каменного угля под воздействием кислорода и водяного пара.

ПРОИЗВОДСТВО КОКСА и сопутствующих продуктов из каменного угля.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ

Первоначально газификация каменного угля использовалась для получения светильного газа. В настоящее время газификация всех видов природных топлив применяется не только для удовлетворения нужд коммунальной и промышленной теплоэнергетики, но и для получения ценного сырья, используемого при синтезе ряда химических продуктов.

Факторами, определяющими выбор сырья, подлежащего газификации, являются его доступность и стоимость процесса газификации. Используя в качестве источника углерода кокс, производимый из каменного угля, получают синтетический газ в виде смеси моноксида углерода с водородом, образующейся при реакции двуокиси углерода и водяного пара с углеродом раскаленного добела кокса. Можно производить генераторный газ из каменного угля в непрерывном процессе газификации, используя кислород и водяной пар. Синтетический газ можно производить также из природного газа, используя химическую реакцию между метаном и водяным паром или метаном и строго дозированным количеством кислорода. Обе эти реакции требуют присутствия соответствующих катализаторов.

ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ТОПЛИВА

Для самолетов, ракет и космических летательных аппаратов требуются специальные высокоэнергетические топлива. Существуют два основных типа двигателей для летательных аппаратов, используемых в авиации и космонавтике. Топливо для воздушно-реактивных двигателей, в которых в качестве окислителя используется кислород атмосферного воздуха, должно иметь высокую теплотворную способность (высокую удельную теплоту сгорания). Кроме того, такое топливо должно быть термически устойчивым. Для достижения наивысших технических показателей летательного аппарата такое топливо должно иметь также высокую плотность (чтобы в заданном ограниченном объеме можно было разместить большой запас топлива). Таким образом, в авиационной технике проблема состоит в нахождении топлива, которое характеризуется большой плотностью и высокой удельной теплотой сгорания. Для большей части топлив удельная теплота сгорания тем меньше, чем выше плотность. В настоящее время большинство реактивных двигателей работает на керосине или на бензине в качестве топлива. Однако ведутся исследования смесей специальных углеводородных соединений, которые обладали бы более высокой плотностью. Значительное внимание уделяется также поиску других видов топлив.

Второй класс двигателей, а именно ракетные двигатели, применяется на летательных аппаратах, движущихся большей частью в космосе, где нет кислорода. Следовательно, такой летательный аппарат должен нести не только горючее, но и окислитель. Эффективность ракетного топлива зависит не только от его удельной теплоты сгорания, и для оценки эффективности такого топлива используют параметр, называемый удельным импульсом (или удельной тягой), который определяется как отношение тяги двигателя к расходу топлива. С точки зрения теории, наибольший удельный импульс (около 400 с) должны обеспечивать жидкий водород в качестве горючего и жидкий фтор в качестве окислителя. Ракетные двигатели бывают жидкостные (ЖРД) и твердотопливные (РДТТ). Для ЖРД типичными комбинациями горючее/окислитель являются: керосин/жидкий кислород, гидразин/четырехокись азота, аммиак/азотная кислота и жидкий водород/жидкий кислород. Жидкостные ракетные двигатели использовались на большинстве крупных ракетно-космических систем. Например, в первой ступени ракеты-носителя «Сатурн-5», которая служила для доставки американского космического корабля «Аполлон» на Луну, в качестве топлива использовались керосин и жидкий кислород, а на второй и третьей ступенях – жидкие водород и кислород.

Твердое ракетное топливо содержит и горючее, и окислитель, соединенные вместе посредством связующего вещества, которое также может быть горючим. Твердые топлива уступают жидким по величине удельного импульса, однако находят широкое применение в боевых ракетах и неуправляемых реактивных снарядах вследствие низкой стоимости и удобства хранения таких топлив. Ракеты на твердом топливе имеют простую конструкцию, высокое начальное ускорение и отличаются высокой боеготовностью. Стратегические ракеты «Трайдент» и «Минитмен», а также множество более мелких ракет, используемых в системах вооружения летательных аппаратов, оборудованы двигателями на твердом топливе. См. также РАКЕТА; РАКЕТНОЕ ОРУЖИЕ; КОСМОСА ИССЛЕДОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ.

ЯДЕРНЫЕ ТОПЛИВА

В современных энергетических установках, основанных на принципе ядерного деления, в качестве топлива используется уран. Уран добывается из земных недр, где его доля составляет приблизительно 4Ч10–6. Урановая руда перерабатывается и обогащается; в топливе для атомного реактора концентрация изотопа урана с массовым числом 235 должна составлять 2–4%. Отработанное ядерное топливо можно переработать и снова получить некоторые расщепляемые материалы. Кроме того, на основе концепции реактора-размножителя (бридера) можно намного более эффективно использовать природный уран, преобразуя нерасщепляемый изотоп урана с массовым числом 238 в расщепляемый плутоний-239. В этом процессе и торий, присутствующий в природном ядерном топливе, также можно преобразовать в расщепляемый изотоп урана. В природе уран-235 встречается в незначительных количествах, так что нужды в ядерном топливе будут, по-видимому, удовлетворяться с помощью бридерных реакторов.

В противоположность урану, мировые запасы дейтерия (изотопа водорода с массовым числом, равным двум), который можно было бы использовать для получения энергии с помощью ядерного синтеза, фактически неограниченны. В одном кубическом метре морской воды содержится количество дейтерия, которого хватило бы для производства в управляемой термоядерной реакции такого количества энергии, которое выделяется при сжигании 200 т нефти.

Другое топливо для реакции ядерного синтеза – тритий – менее распространено в природе, но и оно могло бы заменить в энергетическом эквиваленте все мировые запасы топлив органического происхождения.

БУДУЩИЕ ПОТРЕБНОСТИ И ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

В середине 20 в. люди начали понимать, что быстрое развитие промышленного производства и сопровождающий его быстрый рост спроса на энергию приведут в обозримом будущем к исчерпанию мировых запасов природных органических топлив. Во многих странах мира вследствие этого начали ускоренно осуществлять программы развития атомной энергетики для получения электрической энергии с помощью атомных реакторов. Истощение запасов органических топлив, рост спроса на электроэнергию и загрязнение окружающей среды, сопровождающее сжигание таких топлив, позволяют ожидать, что с течением времени вклад атомной энергетики будет возрастать. Однако и атомные электростанции могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду. Мировая общественность встревожена авариями на атомных электростанциях и проблемой захоронения радиоактивных отходов. Следовательно, основным источником энергии, призванным заменить современные атомные электростанции, использующие цепную ядерную реакцию (реакцию ядерного деления), должны стать электростанции, использующие управляемую реакцию термоядерного синтеза.

В настоящее время ведутся исследования возможностей более широкого использования других природных источников энергии, которые в той или иной степени зависят от энергии солнечного света. Например, в некоторых районах мира для обогрева жилых и промышленных зданий используют солнечные батареи. Разрабатываются топливо- и энергосберегающие технологии. В различной степени продвинуты исследования возможностей практического использования энергии ветра, морских волн и приливов, геотермальных энергетических источников и энергии биомассы. См. также ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.

www.krugosvet.ru


Смотрите также