Топливные ресурсы и виды топлива¶

Топливные ресурсы — это совокупность природных и искусственно полученных веществ, используемых для получения тепловой и электрической энергии путём сжигания или иных химических и ядерных превращений. К топливным ресурсам относят нефть, природный газ, каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, дрова, а также продукты их переработки — бензин, керосин, дизельное топливо, мазут. Отдельную категорию образует ядерное топливо, в котором энергия выделяется при делении ядер урана или плутония. Топливные ресурсы служат основой энергетики, промышленности и транспорта и во многом определяют экономическое положение стран.

¶Классификация

По происхождению топливо делят на природное и искусственное. Природное существует в готовом виде (нефть, газ, уголь, торф, сланцы, дрова), искусственное получают переработкой сырья (кокс, бензин, мазут, генераторный газ, водород).

По агрегатному состоянию выделяют:

• твёрдое — уголь, торф, сланцы, дрова, кокс;
• жидкое — нефть, бензин, керосин, дизельное топливо, мазут;
• газообразное — природный и попутный газ, пропан-бутан, водород.

По способу использования различают энергетическое топливо (для электростанций и котельных) и технологическое (сырьё для металлургии, химической промышленности).

¶Основные характеристики

Важнейшая характеристика — теплота сгорания, то есть количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объёма топлива. Для условного топлива принята величина 7000 ккал/кг (29,3 МДж/кг). Природный газ даёт около 8000–9000 ккал/м³, нефть — порядка 10 000 ккал/кг, каменный уголь — 5000–7000 ккал/кг, дрова — около 2500–3500 ккал/кг.

Другие параметры: зольность, влажность, содержание серы, температура воспламенения, плотность, вязкость. Для моторных топлив критичны октановое и цетановое числа, определяющие детонационную стойкость и воспламеняемость.

¶История использования

Древесина оставалась главным топливом до XVIII века. Промышленная революция вызвала переход на каменный уголь, ставший основой металлургии и паровых машин. В конце XIX — начале XX века началось массовое применение нефти и нефтепродуктов, связанное с развитием двигателя внутреннего сгорания. С середины XX века стремительно росла доля природного газа, а также началось освоение ядерной энергетики.

В России добыча нефти ведётся с конца XIX века, крупнейшие районы — Западная Сибирь, Волго-Уральская провинция, Тимано-Печора. Газовые месторождения Западной Сибири (Уренгойское, Ямбургское, Медвежье) относятся к крупнейшим в мире. Уголь добывают в Кузбассе, Канско-Ачинском и Печорском бассейнах.

¶Добыча и переработка

Нефть извлекают бурением скважин, затем транспортируют по трубопроводам, танкерами и железной дорогой. На нефтеперерабатывающих заводах её разделяют на фракции перегонкой, получая бензин, керосин, дизельное топливо, мазут; дальнейшая переработка (крекинг, риформинг) повышает выход светлых продуктов.

Природный газ очищают от примесей и подают по газопроводам или в сжиженном виде морским транспортом. Уголь обогащают, удаляя породу и серу, и используют в энергетике, коксохимии, а также газифицируют для получения синтез-газа.

¶Применение

Топливные ресурсы обеспечивают:

• выработку электроэнергии и тепла на ТЭС, ТЭЦ, ГРЭС;
• работу транспорта — автомобильного, авиационного, морского, железнодорожного;
• металлургию (кокс, природный газ);
• химическую промышленность (сырьё для пластмасс, удобрений, синтетических волокон);
• коммунально-бытовые нужды (отопление, приготовление пищи).

¶Экологические аспекты

Сжигание органического топлива сопровождается выбросами углекислого газа, оксидов серы и азота, сажи и тяжёлых металлов. Это ведёт к загрязнению воздуха, кислотным дождям и изменению климата. Добыча и транспортировка связаны с рисками разливов нефти и утечек газа. Меры снижения воздействия включают очистку дымовых газов, повышение КПД установок, переход на возобновляемые источники и развитие атомной энергетики.

¶Запасы и перспективы

Запасы ископаемого топлива ограничены и распределены неравномерно. По оценкам, при текущих темпах потребления нефти и газа хватит на десятилетия, угля — на более длительный срок. Это стимулирует энергосбережение, разработку труднодоступных месторождений, производство биотоплива и водородной энергетики. В России действует Энергетическая стратегия, направленная на диверсификацию экспорта и развитие глубокой переработки сырья.

¶Интересные факты

• Условное топливо введено для сопоставления разных видов топлива по теплоте сгорания.
• Кузнецкий угольный бассейн — один из крупнейших в мире по запасам.
• Сжиженный природный газ перевозят при температуре около −162 °C.
• Ядерное топливо из 1 кг урана выделяет энергию, сравнимую со сжиганием сотен тонн угля.

Источники: Большая российская энциклопедия; Энергетическая стратегия Российской Федерации; отраслевые обзоры по нефтегазовой и угольной промышленности; учебные издания по теплотехнике и энергетике.