Топливно-энергетическая база. Теплоносители

В настоящее время основными источниками энергии являются различные виды топлива: полезные ископаемые или получаемые

на их основе горючие органические вещества. Все виды топлива по агрегатному состоянию подразделяются на твердые жидкие и газообразные.

К твердому топливу относятся каменный и бурый уголь, горю­чие сланцы, торф и древесина. Жидкое топливо — это в первую очередь нефть и продукты ее термической или каталитической переработки: бензин, лигроин, газойль, масла и топливные про­дукты, получаемые на их основе. Газообразное топливо представ­лено природным газом, попутными газами нефтедобычи, коксо­вым и генераторным газами, образующимися в процессе перера­ботки нефти, а также при осуществлении нефте- и углехимичес­ких процессов.

Основной характеристикой топлива является его удельная теп­лота сгорания — количество теплоты, выделяемое 1 кг топлива при его полном сжигании.

Эта величина зависит от химического состава топлива и усло­вий его сжигания. Например, удельная теплота сгорания торфа, МДж/кг, 1, 88...23, 3; каменного угля — 27... 32; нефти — 41, 8... 62, 7; природного газа — 35, 0...45, 8.

Ограниченность запасов нефти и перемещение основных цен­тров ее добычи на северо-восток нашей страны требуют от хими­ческой науки поиска новых источников энергии, разработки вы­сокоэффективных процессов переработки твердых и жидких го­рючих ископаемых.

Потребность экономики в топливно-энергетических ресурсах удовлетворяется за счет первичных топливных ресурсов (нефть, природный газ, уголь и др.) и электроэнергии, вырабатываемой на атомных электростанциях и гидроэлектростанциях.

Возрастание себестоимости получения этих энергоносителей требует более полного использования вторичных энергетических ресурсов — «отходов» (горячая вода, вторичный пар и др.), обра­зующихся в результате проведения различных процессов.

Вторичные энергетические ресурсы принято подразделять на три основные группы: горючие (топливные), тепловые и энерге­тические ресурсы избыточного давления.

Горючие (топливные) ресурсы — это энергоресурсы, образую­щиеся в различных технологических процессах с применением топ­лива.

Тепловые ресурсы — это теплота отходящих газов при сжигании топлива, теплота воды или воздуха после использования их для охлаждения технологических агрегатов и установок, а также теп­ловые отходы производства (например, теплота горячих шлаков).

К последней группе относятся энергетические ресурсы (газы и жидкости), имеющие избыточное давление, но уже не требующие­ся на дальнейших стадиях данного технологического процесса. Энергию таких ресурсов преобразуют в механическую энергию,

которую можно использовать непосредственно для приведения в действие приборов, механизмов и машин или преобразовать в элек­трическую энергию.

Во всех теплообменных устройствах, применяемых в химиче­ской промышленности, основным рабочим процессом является теплообмен между теплоносителями.

На этапе разработки технологической схемы процесса при про­ведении необходимых расчетов требуется обоснованный выбор типа теплоносителя.

При выборе теплоносителя необходимо принимать во внима­ние диапазон значений рабочей температуры и способность теп­лоносителя обеспечить высокую интенсивность теплообмена (для этого требуется малая вязкость при высоких значениях плотнос­ти, теплоемкости и удельной теплоты парообразования). Кроме того, теплоноситель не должен оказывать отрицательного влия­ния на материал аппарата.

В качестве теплоносителей в теплообменных аппаратах приме­няют водяной пар, топочные газы, высококипящие жидкости и другие вещества, а в ряде случаев — вторичные энергоресурсы. Необходимый расход теплоносителя определяют из уравнения теп­лового баланса.

Тепловые процессы нагревания и охлаждения жидкостей и га­зов, а также конденсации паров проводят в теплообменниках — аппаратах, предназначенных для передачи теплоты от одних ве­ществ другим.

Теплоносители с более высокой температурой, которые отда­ют теплоту, называют нагревающими агентами, теплоносители с более низкой температурой, воспринимающие теплоту, — охлаж­дающими агентами.