1 Основные понятия и особенности топливной промышленности

Топливная промышленность – совокупность отраслей промышленности, занятых добычей и переработкой различных видов топлива; включает нефтедобывающую, нефтеперерабатывающую, газовую, угольную промышленность. Топливная промышленность – одна из важнейших отраслей тяжёлой промышленности. Роль топлива возрастает с развитием технического прогресса и неразрывно связанных с ним механизации, автоматизации, электрификации и теплофикации производства, обусловливающих интенсивный рост потребления энергии в народном хозяйстве. Энергетическим топливом называются горючие вещества, которые экономически целесообразно использовать для получения в промышленных целях больших количеств тепла и электроэнергии. Основными его видами являются органические топлива: торф, горючие сланцы, угли, природный газ, продукты переработки нефти [2].

Горючее вещество, особенно нефть и газ, могут быть использованы и как сырьё для химической промышленности. Они используются для получения пластмассы, резины, пленок и др.

По способу получения различают природные и искусственные топлива. К природным относятся натуральные топлива: уголь, сланцы, торф, нефть, природные газы. Из твердых топлив к искусственным относятся кокс, брикеты угля, древесный уголь. Из жидких - мазут, бензин, керосин, соляровое масло, дизельное топливо. Из газовых — газы доменный, генераторный, коксовый, подземной газификации.

Торф, бурые угли, каменные угли и антрациты образовались в процессе последовательной углефикации отмершей растительной массы.

Основная выработка электрической и тепловой энергии производится на твердом топливе.

Таблица 1.1 - Теплотворная способность некоторых видов топлива, кДж./кг [3]

Проанализировав таблицу, можно сделать вывод о различной калорийности топлива. Первое место занимает сжиженный газ, второе печное топливо, третье природный газ и так далее. В зависимости от калорийности устанавливается и цена на топливо.

1. Особенности каждого из видов топливных полезных ископаемых

Нефть - природная маслянистая горючая жидкостьсо специфическим запахом, состоящая в основном из сложной смесиуглеводородовразличной молекулярной массы и некоторых других химических соединений (Прил.А).

Таблица 1.2 - Элементный состав нефти различных месторождений [3]

Сорта товарной нефти— были выделены для различения в составе. Введение сортов нефти необходимо в связи с различиями в составе нефти (содержание серы, групп алканов, наличие примесей) в зависимости от месторождения. Стандартом для ценслужит нефть двух сортов: "WTI", известная также как "(Texas) Light Sweet" - для западного полушария и как ориентир для других сортов нефти, а также "Brent" - для рынков Европы и странОПЕК.

Чтобы упростить экспорт, были придуманы некие стандартные сорта нефти, связанные либо с основным месторождением, либо с группой месторождений. Для России это тяжелая Uralsи легкая нефть Siberian Light. В Великобритании—Brent, в Норвегии—Statfjord, в Ираке—Kirkuk, в США—WTI(Light Sweet). Часто бывает, что страна производит два сорта нефти— лёгкую и тяжёлую. Например в Иране этоIran Lightи Iran Heavy.

Газ, так же как нефть и уголь, образовался в земных недрах из органических веществ животного происхождения под действием высоких давлений и температур (Прил.Б).

Различают некоторые виды газа:

Попутный нефтяной газ— смесь газов, выделяющаяся из углеводородов любого фазового состояния, состоящая из метана,этана,пропана,бутанаиизобутана, содержащая растворенные в ней высокомолекулярные жидкости (от пентанов и выше по росту гомологического ряда) и различного состава и фазового состояния примеси.

Сухой газ (тощий газ) - природный горючий газ из группы углеводородных, характеризующийся резким преобладанием в составе метана, сравнительно невысоким содержанием этана и низким (до 1%) - тяжёлых углеводородов. K сухому газу относятся попутные газынефтяных месторождений, претерпевшие окисление, a также газы, образующиеся при углефикации органического вещества гумусового типа. B промысловых условиях получается путём очистки природного газа от тяжёлых углеводородов, водяных паров, сероводорода, механических примесей на установках комплексной подготовки газа и на газоперерабатывающих заводах. Сухой газ, подаваемый в магистральные газопроводы, должен содержать не более 20 мг/м³

Газ жирный - нефтяной газ, содержащий, кроме метана (40%), этана (30%), пропана (20%) и бутана (6%), также некоторое количество пентана, гексана, гептана и других высших углеводородов, сероводорода и имеет относительную, влажностьдо 60-75%.

Уголь является видом ископаемого топлива, который образовывается из частей различных древних растений непосредственно под землей исключительно без доступа кислорода.

Классификация угля, в зависимости от стадии метаморфизма в России различают такие виды угля:

1. Бурые угли;

2. Каменные угли;

3. Антрациты;

4. Графиты.

Бурые угли являют собой твердые ископаемые угли, которые образовались из торфа и на 65-70% состоят из углерода. Данный вид бурого цвета наиболее молодой среди всех ископаемых углей. Формируется под воздействиями высокой нагрузки и повышенной температуры из органических отмерших остатков на глубинах около 1 километра.

Бурый уголь имеет низкую теплоту сгорания из-за большого содержания воды (до 43%) и летучих веществ (38-50%). Используется в качестве местного топлива, а также как сырье.

Каменные угли представляют собой осадочную породу, образовавшуюся из глубоко разложения различных остатков растений (хвощей, первых голосеменных растений, древовидных папоротников и плаунов). Химический состав этого угля являет собой смесь полициклических высокомолекулярных ароматических соединений с большой концентрацией углерода и меньшей – воды, летучих веществ и минеральных примесей, которые образуют золу при сжигании угля. 

Некоторые органические вещества, входящие в состав такого угля, являются канцерогенными. Каменные угли образуются из бурых на глубинах около трех километров. Имеет высокую теплоту сгорания из-за содержания 8-20% влаги и в зависимости от сорта – от 75% до 95% углерода. Антрациты являются углями самой высокой степени углефикации. Отличаются высокой плотностью и блеском. Углерода содержат 95%. Формируются под действием температуры и давления из каменного угля на глубинах около 6 километров. Применяются в качестве твердого высококалорийного топлива, поскольку имеют наивысшую степень теплоты сгорания, но при этом плохо воспламеняются. 

Графиты – минералы, являющиеся наиболее устойчивой в земной коре полиморфной гексагональной модификацией углерода. Имеют слоистую структуру. Химически стойкие, электропроводны и огнеупорные. Используются при изготовлении щелочных аккумуляторов, электродов, карандашей, плавильных тиглей, а также в литейном деле. Хотя графиты получают и искусственным путем – нагреванием без доступа воздуха антрацита.

Маркировка угля— установлена с целью рационального промышленного использования угля. Угли подразделяются на марки и технологические группы; в основу такого подразделения положены параметры, характеризующие поведение углей в процессе термического воздействия на них (Прил.В).

Горючие сланцы - это полезное ископаемое осадочного образования, которое при термическом воздействии образует смолу, газ и зольный остаток. Первые понятия о горючих сланцах носили общий характер и до начала 1930-х гг. XX века. По мере развития сланцевой промышленности, применения более совершенных методов исследования горючих сланцев и накопления фактического материала, расширялось представление об условиях их накопления и превращения органического вещества, его составе и свойствах.

Теплота сгорания, выход смолы и газа при его термической переработке находятся в прямой зависимости с генетическим типом керогена. Промышленное значение горючих сланцев, в первую очередь определяется следующими характеристиками: содержание органического вещества, выход смолы, теплота сгорания, содержание редких и рассеянных элементов, способность быть источником получения ряда соединений, в том числе для химической промышленности, сельского хозяйства и медицины».

Горючие сланцы являются одним из перспективных видов органического сырья, которые могут в значительной степени компенсировать, а в будущем и заменить нефтепродукты и газ. В отличие от других видов ТГИ, горючие сланцы содержат значительные количества водорода в органическом веществе. Возможность получения из горючих сланцев жидких и газообразных углеводородов, близких по составу и свойствам к нефтепродуктам и природному газу, позволяет рассматривать их как важные стратегические ресурсы [4].

В России известны сланцевые месторождения в Волжском, Прибалтийском (Ленинградская обл.), Печоро-Тиманском, Волго-Уральском и Вычегодском бассейнах (Прил. К). В разные годы добыча сланцев на указанных российских месторождениях изменялась в пределах от 1.3 до 37.4 млн. т. На Ленинградском месторождении (г. Сланцы) их ежегодно добывали 2-2.5 млн. т. Из них 1.5-2 млн. т отправляли в Эстонию на электростанцию в Нарве, а остальное количество перерабатывали с получением различных продуктов и сланцехимического сырья [16].