Твердое топливо относится к различным формам твердого материала, которые можно сжигать с выделением энергии, обеспечивая тепло и свет в процессе сгорания . Твердое топливо можно противопоставить жидкому и газообразному топливу . Общие примеры твердого топлива включают древесину , древесный уголь , торф , уголь , топливные таблетки гексамина , сухой навоз , древесные гранулы , кукурузу , пшеницу , рис , рожь и другие зерновые культуры . Твердые топлива широко используются в ракетной технике в качестве твердого топлива . [1] Твердое топливо использовалось на протяжении всей истории человечества для создания огня [2] и твердое топливо до сих пор широко используется во всем мире. [3] [4]
Твердое топливо из биомассы рассматривается как возобновляемый источник энергии , который может способствовать усилиям по смягчению последствий изменения климата . Твердое топливо из ископаемого топлива (например, угля ) не является возобновляемым источником энергии.
Биомасса, используемая для производства энергии, может быть переработана в твердое топливо, а также в жидкое или газообразное топливо. [5] : 173 Для сравнения, термин «биотопливо» в настоящее время в основном (но не исключительно) используется для обозначения жидкого или газообразного топлива, используемого для транспорта. [6]
Топливные пеллеты производятся из спрессованного органического вещества или биомассы. [7] Пеллеты могут быть изготовлены из любой из пяти основных категорий биомассы: промышленных отходов и побочных продуктов, пищевых отходов , сельскохозяйственных отходов , энергетических культур и необработанных пиломатериалов . [8] Древесные пеллеты являются наиболее распространенным видом топлива в виде пеллет. [9]
Древесное топливо может относиться к нескольким видам топлива, таким как дрова , древесный уголь , листы древесной щепы , пеллеты и опилки . Конкретная используемая форма зависит от таких факторов, как источник, количество, качество и применение. Во многих регионах древесина является наиболее доступным видом топлива, для сбора валежной древесины не требуется никаких инструментов или мало инструментов. Сегодня сжигание древесины является крупнейшим использованием энергии , получаемой из твердой топливной биомассы . Древесное топливо можно использовать для приготовления пищи и отопления , а иногда и для заправки паровых двигателей и паровых турбин , генерирующих электроэнергию . Древесину можно использовать внутри печи, печи или камина или на открытом воздухе в печи, костре или костре . Как и при любом пожаре , при сжигании древесного топлива образуются многочисленные побочные продукты, некоторые из которых могут быть полезными (тепло и пар), а другие — нежелательными, раздражающими или опасными.
При заготовке экологически безопасным способом древесина обычно считается возобновляемым твердым топливом ( возобновляемой энергией ). [12]
Ведутся споры о том, можно ли считать сжигание древесины углеродно-нейтральным, поскольку технически древесина не может выделять больше углерода, чем было поглощено во время ее роста, хотя это не учитывает другие воздействия, такие как вырубка лесов и гниение, на углеродный след . [13]
Торфяное топливо представляет собой скопление частично разложившейся растительности или органических веществ, которые можно сжечь после достаточного высыхания. Он широко используется в сельских округах Ирландии и Шотландии , где альтернативы отсутствуют или дороги. [ нужна ссылка ] Он имеет относительно низкую теплотворную способность даже после существенной сушки....
Уголь представляет собой горючую черную или коричневато-черную осадочную породу, обычно залегающую в пластах горных пород в слоях или жилах, называемых угольными пластами или угольными пластами. На протяжении всей истории уголь использовался в качестве энергетического ресурса, в основном сжигался для производства электроэнергии и тепла, а также использовался в промышленных целях, например, при очистке металлов. Уголь является крупнейшим источником энергии для производства электроэнергии во всем мире, а также одним из крупнейших в мире. Добыча угля, его использование в производстве энергии и его побочные продукты связаны с воздействием на окружающую среду и здоровье . Такие варианты, как бездымный уголь, могут образовываться естественным путем в форме антрацита , метаморфизованного типа угля с очень высоким содержанием углерода, который при поджигании дает бездымное пламя. Это важный вид бездымного топлива .
Кокс — это топливо с небольшим количеством примесей и высоким содержанием углерода , обычно получаемое из угля . Это твердый углеродистый материал, полученный в результате деструктивной перегонки малозольного битуминозного угля с низким содержанием серы . Коксы из угля серые, твердые и пористые . Хотя кокс может быть получен естественным путем, обычно используется искусственная форма. Форма, известная как нефтяной кокс или нефтяной кокс, получается из установок коксования нефтеперерабатывающих заводов или других процессов крекинга. [12]
Твердое топливо, выделяющее мало дыма и летучих веществ, производится из порошкообразного антрацитового угля и поставляется в виде брикетов , обычно для бытового использования в печах или открытых каминах. Это топливо заменяет уголь в качестве топлива для открытого огня из-за сокращения выбросов твердых частиц и повышения эффективности. Бездымное топливо горит при более высокой температуре и медленнее, чем уголь. Этот термин также включает древесный уголь , полученный путем ограниченного сжигания сухой древесины и широко используемый на барбекю на открытом воздухе для приготовления пищи на открытом огне.
Твердое ракетное топливо состоит из твердого окислителя (например, нитрата аммония ), связанного с хлопьями или порошками энергетических соединений (например, гексогена ), а также связующих, пластификаторов, стабилизаторов и других добавок. Твердое топливо гораздо легче хранить и обращаться с ним, чем жидкое топливо. Он также имеет более высокую плотность энергии, поэтому ему не требуется столько места для хранения того же количества энергии.
Теплота, получаемая от каждого вида топлива, различна и зависит от содержания углерода и водорода , а также от содержания негорючих веществ или золы и воды. Одной из мер тепла, выделяемого при горении, является теплота сгорания , точная мера, обычно определяемая с помощью калориметрии бомбы и требующая полного сгорания до углекислого газа и воды.
Газообразное топливо, такое как метан, имеет более высокую ценность, чем твердое топливо, такое как уголь . Торф имеет самую низкую ценность среди всех распространенных видов топлива. Таким образом, метан имеет HHV (высшую теплотворную способность) 55,50 МДж/кг, что является самым высоким значением среди обычных видов топлива.
Дизельное топливо имеет значение HHV 44,80 МДж/кг, а антрацитовый уголь — 32,50 МДж/кг. Дрова , не содержащие влаги и золы, имеют более низкое значение - 21,70 МДж/кг, тогда как сухой торф имеет самое низкое значение среди всех распространенных видов топлива - около 15,00 МДж/кг.
Это в некотором смысле идеальные значения, и фактическое количество тепла, выделяемого любым топливом, будет зависеть, например, от используемого камина или камеры сгорания и их конструкции. Однако они дают полезное представление о тепле, получаемом от любого топлива. Теплотворная способность сухой древесины составляет примерно две трети от калорийности угля, поэтому для получения такого же количества тепла необходим больший вес.
Твердое топливо по сравнению с жидким или газообразным топливом часто дешевле, его легче добывать, оно более стабильно при транспортировке и во многих местах более доступно. [14] [15]
Уголь , в частности, используется для производства 38% электроэнергии в мире , поскольку он дешевле, чем его жидкие и газовые аналоги. [3]
Твердое топливо требует более разрушительных методов для извлечения/сжигания и часто имеет более высокие выбросы углерода, нитратов и сульфатов. За исключением устойчивой древесины/биомассы, твердое топливо обычно считается невозобновляемым, поскольку для его формирования требуются тысячи лет. [3]
Твердое топливо состоит из органических материалов и может способствовать ухудшению качества воздуха . При сжигании твердого топлива выделяется больше органических аэрозолей [16], чем при сжиженном нефтяном газе, и выделяется множество летучих органических соединений , которые могут способствовать ухудшению качества воздуха за счет образования вторичных загрязнителей, таких как приземный озон и вторичные органические аэрозоли . [17] Выбросы от твердого топлива являются основной причиной плохого качества воздуха в регионах, где твердое топливо является доминирующим источником топлива . [18]
{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link) CS1 maint: others (link)
СМИ, связанные с твердым топливом, на Викискладе?