organik yakıt. Akaryakıt ve özellikleri Üretim yöntemine göre yakıtın sınıflandırılması

Yakıt- Yanma sırasında önemli miktarda ısı açığa çıkaran ve doğrudan yanma sırasında kullanılan yanıcı maddelerdir. teknolojik süreçler veya diğer enerji biçimlerine dönüştürülür. Bunlara organik kökenli mineraller - kömür, yanıcı gazlar, petrol şist, yağ, turba, ayrıca odun ve bitki atıkları dahildir.

Nükleer enerjide nükleer yakıt kavramı kullanılır.- çekirdekleri nötronların etkisi altında bölünen ve esas olarak çekirdek ve nötronların fisyon parçalarının kinetik enerjisi şeklinde enerji salan bir madde.

Konvansiyonel kimyasal yakıt, nükleer olanın aksine organik olarak adlandırılır ve şu anda ana ısı kaynağıdır.

Yakıtların termal özelliklerini analiz etmek, gazların bileşimini ve diğer hesaplamaları belirlemek için her yakıt türünün kimyasal yapısını bilmek gerekir. Katı ve sıvı yakıtların organik kısmı, esas olarak beş kimyasal element içeren çok sayıda karmaşık kimyasal bileşikten oluşur.: karbon İTİBAREN, hidrojen H, oksijen HAKKINDA, kükürt S ve nitrojen n. Ek olarak, yakıt mineral safsızlıklar içerir FAKAT ve nem W birlikte harici yakıt balastını temsil eder.

Katı, sıvı ve gaz yakıtların kimyasal bileşimi, bileşik sayısı ile değil, kimyasal elementlerin toplam kütlesi (1 kg veya 1 metreküp yakıt başına yüzde olarak) ile belirlenir, yani. yakıtın elementel bileşimini belirler. Üç ana temel yakıt bileşimi vardır:

1) yakıtın çalışma kütlesi C+H+Ö+n+S+A+W=100%;

2) yakıtın kuru ağırlığı C+H+Ö+n+A=100%;

3) yanıcı yakıt kütlesi C+ H+Ö+n=100%.

Çalışma kütlesi, işletmeye girdiği formdaki yakıt kütlesi olarak kabul edilir.

Yakıt 102-105ºС'ye ısıtılırsa, nem buharlaşacak, ardından kuru bir yakıt kütlesi elde edilecektir. Yanıcı kütlenin adı şartlıdır; içerdiğinden beri azot ve oksijen yanıcı elementler değildir ve dahili yakıt balastını oluşturur. Azot ve oksijen yakıtın yanma sürecine katkıda bulunur.

Yanıcı yakıt elementleri karbon, hidrojen ve kükürttür.. Karbon, yakıtın ana, yanıcı elementidir. Kalorifik değeri yüksektir (33.600 kJ/kg) ve yakıtın çalışma kütlesinin büyük kısmını oluşturur (katı yakıtlar için %50-75 ve fuel oiller için %80-85). Hidrojen yüksek bir kalorifik değere sahiptir (yaklaşık 130.000 kJ/kg), ancak katı yakıtlardaki miktarı azdır ( H= %2-6) ve biraz daha fazla sıvıda (yaklaşık %10). Bu, sıvı yakıtların kalorifik değerini katı yakıtlardan daha yüksek hale getirir.

Kükürt, düşük bir kalorifik değere sahiptir (9000 kJ/kg). Yakıtlardaki içeriği düşüktür ( S\u003d %0,2-4), bu nedenle yanıcı bir bileşen olarak kükürt değerli değildir.

Yanma ürünlerinde belirli konsantrasyonlarda kükürt oksitlerin bulunması organizmalar ve bitkiler için tehlikelidir ve atmosferde tutulması veya dağıtılması için belirli önlemler ve araçlar gerektirir.

YAKIT TÜRLERİ. YAKIT SINIFLANDIRMASI

D.I. Mendeleev'in tanımına göre, "yakıt, ısı üretmek için kasıtlı olarak yakılan yanıcı bir maddedir."

Şu anda, "yakıt" terimi, bir enerji kaynağı olarak hizmet eden tüm malzemeleri (örneğin, nükleer yakıt) kapsamaktadır.

Menşeine göre yakıt ikiye ayrılır:

Doğal yakıtlar (kömür, turba, yağ, petrol şist, odun vb.)

Yapay yakıt (motor yakıtı, jeneratör gazı, kok, briket vb.).

Agregasyon durumuna göre katı, sıvı ve gaz yakıtlar, kullanım amacına göre ise enerji, teknolojik ve evsel olarak ayrılır. En yüksek gereklilikler enerji yakıtları için geçerliyken, minimum gereksinimler ev tipi yakıtlar için geçerlidir.

Katı yakıt - odun ve sebze kütlesi, turba, şeyl, kahverengi kömür, kömür.

Sıvı yakıt - petrol arıtma ürünleri (akaryakıt).

Gazlı yakıt - doğal gaz; petrol rafinerisi sırasında üretilen gazın yanı sıra biyogaz.

Nükleer yakıt - bölünebilir (radyoaktif) maddeler (uranyum, plütonyum).

Fosil yakıt, yani kömür, petrol, doğal gaz, tüm enerji tüketiminin büyük çoğunluğunu oluşturmaktadır. Organik yakıt oluşumu, tüm jeolojik oluşumlarda biriken flora ve fauna kalıntıları üzerinde yüzyıllar boyunca süren termal, mekanik ve biyolojik etkilerin sonucudur. Bu yakıtların tümü karbon bazlıdır ve bunlardan enerji öncelikle karbondioksit oluşumu yoluyla salınır.

KATI YAKIT. TEMEL ÖZELLİKLERİ

katı yakıt . Fosil katı yakıtlar (arduvaz hariç), bitkilerin organik maddesinin bozunmasının bir ürünüdür. En küçüğü - turba - yoğun bir kütle , bataklık bitkilerinin çürümüş kalıntılarından oluşur. Sonraki "yaş" kahverengi kömürler- havada uzun süreli depolama sırasında kısmen oksitlenen (“yıpranan”) ve toz halinde parçalanan topraksı veya siyah homojen bir kütle. Ardından, kural olarak, artan mukavemete ve daha az gözenekliliğe sahip olan kömürler gelir. En eskilerinin organik kütlesi - antrasit - en büyük değişikliklere uğradı ve% 93 karbondan oluşuyor. Antrasit yüksek bir sertliğe sahiptir.

Standart yakıtla ifade edilen dünyanın jeolojik kömür rezervlerinin, yarısı güvenilir (Asya - %63, Amerika - %27) olmak üzere 14.000 milyar ton olduğu tahmin edilmektedir. Amerika Birleşik Devletleri ve Rusya en büyük kömür rezervlerine sahiptir. Almanya, İngiltere, Çin, Ukrayna ve Kazakistan'da önemli rezervler mevcuttur.

Kömürün tamamı, bir kişi tarafından yılda 1.8 km'lik bir “küpün” çekildiği 21 km'lik bir kenarlı bir küp olarak temsil edilebilir. Bu tüketim oranında kömür yaklaşık 1000 yıl dayanacaktır. Ancak kömür, kullanımını zorlaştıran çok sayıda mineral safsızlığa sahip ağır, elverişsiz bir yakıttır. Rezervleri son derece düzensiz dağılmıştır. En ünlü kömür yatakları: Donbass (kömür rezervleri 128 milyar ton), Pechora (210 milyar ton), Karaganda (50 milyar ton), Ekibastuz (10 milyar ton), Kuznetsk (600 milyar ton), Kansk-Achinsk (600 milyar ton) ). Irkutsk (70 milyar ton) havzaları. Dünyanın en büyük kömür yatakları Tungusskoye (2300 milyar ton - dünya rezervlerinin %15'inden fazlası) ve Lenskoye'dir (1800 milyar ton - dünya rezervlerinin neredeyse %13'ü).

Kömür madenciliği, maden yöntemiyle (yüzlerce metreden birkaç kilometreye kadar) veya açık ocak madenciliği şeklinde gerçekleştirilir. Zaten kömür madenciliği ve nakliyesi aşamasında, ileri teknolojiler kullanılarak nakliye kayıplarında bir azalma elde etmek mümkündür. Sevk edilen kömürün kül içeriğini ve nem içeriğini azaltmak.

Yenilenebilir katı yakıt odundur. Dünyanın enerji dengesindeki payı artık son derece küçüktür, ancak bazı bölgelerde odun (ve daha sıklıkla atığı) yakıt olarak da kullanılmaktadır.

Olarak katı yakıt briketler de kullanılabilir - özel preslerde 100 MPa'ya kadar basınç altında preslenmiş, bağlayıcılarla (bitüm vb.)

SIVI YAKIT. TEMEL ÖZELLİKLERİ

Sıvı yakıt. Hemen hemen tüm sıvı yakıtlar hala petrolün rafine edilmesiyle elde edilmektedir. Sıvı bir fosil yakıt olan petrol, çözelti halinde gaz ve uçucu hidrokarbonlar içeren kahverengi bir sıvıdır. Kendine özgü reçineli bir kokusu vardır. Yağın damıtılması sırasında, büyük teknik öneme sahip bir dizi ürün elde edilir: benzin, gazyağı, yağlama yağları ve ayrıca tıpta ve parfümeride kullanılan vazelin.

Ham petrol 300-370 °C'ye ısıtılır, ardından ortaya çıkan buharlar farklı sıcaklıklarda yoğunlaşan fraksiyonlara dağıtılır tª: sıvılaştırılmış gaz (yaklaşık %1 verim), benzin (yaklaşık %15, tª=30 - 180°C) . Gazyağı (yaklaşık %17, tª=120 - 135°С), dizel (yaklaşık %18, tª=180 - 350°С). Başlangıç ​​kaynama noktası 330-350°C olan sıvı kalıntıya akaryakıt denir. Fuel oil, motor yakıtı gibi, esas olarak karbon (%84-86) ve hidrojen (%10-12) içeren karmaşık bir hidrokarbon karışımıdır.

Çeşitli alanlardan elde edilen petrolden elde edilen akaryakıt, ekipmanın korunmasını büyük ölçüde zorlaştıran çok fazla kükürt (%4,3'e kadar) içerebilir. Çevre yandığında.

Akaryakıtın kül içeriği %0.14'ü ve su içeriği %1.5'i geçmemelidir. Kül bileşimi vanadyum, nikel, demir ve diğer metallerin bileşiklerini içerir, bu nedenle örneğin vanadyum elde etmek için genellikle bir hammadde olarak kullanılır.

Kazan dairelerinin ve enerji santrallerinin kazanlarında, akaryakıt genellikle evsel ısıtma tesisatlarında - ev tipi ısıtma yağı (orta fraksiyonların bir karışımı) yakılır.

Dünya jeolojik petrol rezervlerinin 53 milyar tonu olmak üzere 200 milyar ton olduğu tahmin edilmektedir. güvenilir rezervler oluşturmaktadır. Kanıtlanmış tüm petrol rezervlerinin yarısından fazlası Orta ve Yakın Doğu ülkelerinde bulunmaktadır. Son derece gelişmiş sanayilerin bulunduğu Batı Avrupa ülkelerinde nispeten küçük petrol rezervleri yoğunlaşmıştır. Keşfedilen petrol rezervleri her zaman artmaktadır. Artış, esas olarak deniz raflarından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, literatürde mevcut olan tüm petrol rezervleri tahminleri koşulludur ve yalnızca bir büyüklük sırasını karakterize eder.

Dünyadaki toplam petrol rezervleri kömürden daha düşüktür. Ancak petrol daha kullanışlı bir yakıttır. Özellikle revize edilmiş bir formda. Kuyudan yükselen petrol, esas olarak petrol boru hatları, demiryolları veya tankerler aracılığıyla tüketicilere gönderilir. Bu nedenle, nakliye bileşeni, petrol maliyetinde önemli bir yere sahiptir.

GAZ YAKIT. TEMEL ÖZELLİKLERİ

gaz yakıt. Gaz yakıtlar öncelikle doğal gazı içerir. Bu, saf gaz alanlarından üretilen gazdır, ilgili gaz petrol yatakları, kondensat alan gazı, maden metan vb. Ana bileşeni metan CH 4'tür; ek olarak, farklı alanlardan gelen gaz, az miktarda nitrojen N2 , daha yüksek hidrokarbonlar СnНm , karbon dioksit CO2 içerir. Doğal gazın ekstraksiyonu sırasında kükürt bileşiklerinden arındırılır, ancak bir kısmı (başlıca hidrojen sülfür) kalabilir.

Petrol çıkarıldığında, doğal gazdan daha az metan içeren, ancak daha yüksek hidrokarbon içeren ve bu nedenle yanma sırasında daha fazla ısı açığa çıkaran sözde ilişkili gaz salınır.

Petrolün ve ilgili petrol gazlarının birincil işlenmesi sırasında elde edilen sıvılaştırılmış gaz, endüstride ve özellikle günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır. Teknik propan (en az %93 C3H8 + C3H6), teknik bütan (en az %93 C4H10 + C4H 8) ve bunların karışımlarını üretirler.

Dünya jeolojik gaz rezervlerinin 140-170 trilyon m³ olduğu tahmin edilmektedir.

Doğal gaz, altında esas olarak metan CH 4'ten oluşan gazın gözenekli bir ortamda (kumtaşı) basınç altında olduğu su geçirmez bir tabakanın (kil tipi) "kubbeleri" olan tortularda bulunur. Kuyudan çıkışta gaz, kum süspansiyonundan, yoğuşma damlalarından ve diğer kalıntılardan temizlenir ve gaza beslenir. ana gaz boru hattı 0,5 - 1,5 m çapında ve birkaç bin kilometre uzunluğunda. Gaz boru hattındaki gaz basıncı, her 100-150 m'de bir kurulan kompresörler kullanılarak 5 MPa'da tutulur. gaz türbinleri gaz tüketiyor. Gaz boru hattındaki basıncı korumak için toplam gaz tüketimi, pompalanan toplamın %10-12'sidir. Bu nedenle, gaz halindeki yakıtın taşınması çok enerji yoğundur.

İÇİNDE Son zamanlarda Bazı yerlerde, organik atıkların (gübre, bitki artıkları, çöp, kanalizasyon vb.) anaerobik fermantasyonunun (fermantasyonunun) bir ürünü olan biyogaz giderek daha fazla kullanılmaktadır. Çin'de bir milyondan fazla biyogaz fabrikası halihazırda çeşitli atıklarla çalışıyor (UNESCO'ya göre 7 milyona kadar). Japonya'da biyogaz kaynakları, önceden sınıflandırılmış evsel atıkların düzenli depolama alanlarıdır. Günde 10-20 m³ gaz kapasiteli "Fabrika". 716 kW kapasiteli küçük bir elektrik santrali için yakıt sağlar.

Büyük hayvancılık komplekslerinden gelen atıkların anaerobik sindirimi, sıvı atıklarla son derece akut çevre kirliliği sorununu biyogaza (birim sığır başına günde yaklaşık 1 metreküp) ve yüksek kaliteli gübrelere dönüştürerek çözmeyi sağlar.

Çok perspektif görünüş petrole göre üç kat daha fazla özgül enerji yoğunluğuna sahip olan akaryakıt hidrojendir, endüstriyel dönüşümün maliyet etkin yollarını bulmaya yönelik bilimsel ve deneysel çalışmalar, şu anda hem ülkemizde hem de yurt dışında aktif olarak yürütülmektedir. Hidrojen rezervleri tükenmez ve gezegenin herhangi bir bölgesi ile ilişkili değildir. Bağlı haldeki hidrojen, su moleküllerinde (H 2 O) bulunur. Yakıldığında çevreyi kirletmeyen su oluşur. Hidrojen uygun şekilde depolanır, boru hatlarıyla dağıtılır ve düşük maliyetle taşınır.

Şu anda hidrojen esas olarak doğal gazdan elde edilmektedir, yakın gelecekte onu kömür gazlaştırma sürecinde elde etmek mümkün olacaktır. Hidrojenin kimyasal enerjisini elde etmek için elektroliz işlemi de kullanılır. İkinci yöntem, ortamdaki oksijenin zenginleşmesine yol açtığı için önemli bir avantaja sahiptir. Hidrojen yakıtının yaygın kullanımı üç acil sorunu çözebilir:

Organik ve nükleer yakıt tüketimini azaltmak;

Artan enerji ihtiyaçlarını karşılamak;

Çevre kirliliğini azaltın.

NÜKLEER YAKIT. SINIFLANDIRMA VE UYGULAMA

Nükleer yakıt. Nükleer yakıtın tek doğal türü, ağır uranyum ve toryum çekirdekleridir. Doğal uranyumda 1/140 kısım olan izotop 235 U'nun fisyonu sırasında yavaş nötronların etkisi altında ısı şeklinde enerji açığa çıkar. 238 U ve 239 Th, nötronlarla ışınlandığında yeni nükleer yakıta dönüştürülen hammadde olarak kullanılabilir - sırasıyla 239 Pu ve 239 U.1 kg uranyumda bulunan tüm çekirdeklerin fisyonunda, enerji açığa çıkar 2 35 MJ/kg (8373 kcal/kg) kalorifik değere sahip 2,5 bin ton yüksek kaliteli taş kömürüne eşdeğer 10 7 kWh.

Nükleer yakıt iki türe ayrılır:

    235 U bölünebilir çekirdekler ve 238 U ham maddeler içeren, nötron yakalanması üzerine plütonyum 239 Pu oluşturabilen doğal uranyum;

    Birinci tip yakıttan elde edilen 239 Pu ve 232 Th toryum çekirdeği tarafından nötronların yakalanması sırasında oluşan 233 U izotopu dahil olmak üzere doğada oluşmayan ikincil yakıt.

İle kimyasal bileşim, nükleer yakıt şunlar olabilir:

    Alaşımlar dahil metal;

    Oksit (örneğin, UO 2);

    Karbür (örn. PuC 1-x)

    nitrür

    Karışık (PuO 2 + UO 2)

Başvuru. Nükleer yakıt kullanılıyor nükleer reaktörler, burada genellikle birkaç santimetre büyüklüğünde pelet şeklinde hava geçirmez şekilde kapatılmış yakıt elemanlarında (TVEL'ler) bulunur.

Nükleer yakıt, yakıt çubuğu kaplamalarıyla kimyasal uyumluluk için yüksek gereksinimlere tabidir, yeterli bir erime ve buharlaşma sıcaklığına, iyi termal iletkenliğe, nötron ışıması sırasında küçük bir hacim artışına ve üretilebilirliğe sahip olmalıdır.

Metalik uranyum nispeten nadiren nükleer yakıt olarak kullanılır. Maksimum sıcaklığı 660 °C ile sınırlıdır. Bu sıcaklıkta, uranyumun kristal yapısının değiştiği bir faz geçişi meydana gelir. Faz geçişine, yakıt elemanı kaplamasının tahrip olmasına yol açabilecek uranyum hacminde bir artış eşlik eder. 200-500°C sıcaklık aralığında uzun süreli ışınlama ile uranyum radyasyon büyümesine maruz kalır. Bu fenomen, ışınlanmış uranyum çubuğunun uzamış olmasıdır. Deneysel olarak uranyum çubuğunun uzunluğunda bir buçuk kat artış gözlemlendi.

Metalik uranyum kullanımı, özellikle 500 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda şişmesi nedeniyle zordur. Nükleer fisyondan sonra, toplam hacmi bir uranyum (plütonyum) atomunun hacminden daha büyük olan iki fisyon parçası oluşur. Atomların bir kısmı - fisyon parçaları gaz atomlarıdır (krypton, ksenon, vb.). Gaz atomları uranyum gözeneklerinde birikir ve artan sıcaklıkla artan bir iç basınç oluşturur. Fisyon sürecinde atomların hacmindeki bir değişiklik ve gazların iç basıncının artması nedeniyle, uranyum ve diğer nükleer yakıtlar şişmeye başlar. Şişme, nükleer fisyonla ilişkili nükleer yakıt hacmindeki nispi değişiklik olarak anlaşılır.

Şişme, yakıt çubuklarının yanmasına ve sıcaklığına bağlıdır. Fisyon parçalarının sayısı yanma ile artar ve gazın iç basıncı yanma ve sıcaklık ile artar. Nükleer yakıtın şişmesi, yakıt elemanı kaplamasının tahrip olmasına yol açabilir. Nükleer yakıt, yüksek olması durumunda şişmeye daha az eğilimlidir. Mekanik özellikler. Metalik uranyum sadece bu tür malzemeler için geçerli değildir. Bu nedenle, nükleer yakıt olarak metalik uranyum kullanımı, nükleer enerji ekonomisinin ana tahminlerinden biri olan yanmayı sınırlar.

Yakıtın radyasyon direnci ve mekanik özellikleri, uranyuma az miktarda molibden, alüminyum ve diğer metallerin eklendiği uranyum alaşımından sonra iyileştirilir. Doping katkı maddeleri, nükleer yakıt tarafından yakalanan nötron başına fisyon nötronlarının sayısını azaltır. Bu nedenle, uranyuma yapılan alaşım ilaveleri, nötronları zayıf bir şekilde emen malzemelerden seçilme eğilimindedir.

İyi nükleer yakıtlar, bazı refrakter uranyum bileşiklerini içerir: oksitler, karbürler ve metaller arası bileşikler. En yaygın kullanılan seramik - uranyum dioksit UO 2 . Erime noktası 2800 ° C, yoğunluk - 10.2 t / m3'tür. Uranyum dioksitin faz geçişleri yoktur ve uranyum alaşımlarına göre şişmeye daha az eğilimlidir. Bu, tükenmişliği yüzde birkaça kadar artırmanıza izin verir. Uranyum dioksit yüksek sıcaklıklarda zirkonyum, niyobyum, paslanmaz çelik ve diğer malzemelerle etkileşime girmez. Seramiklerin ana dezavantajı, erime sıcaklığı açısından reaktörün özgül gücünü sınırlayan düşük termal iletkenlik - 4,5 kJ/(m·K)'dir. Böylece, uranyum dioksit ile çalışan VVER reaktörlerinde maksimum ısı akışı yoğunluğu 1,4 10 3 kW/m 2'yi geçmezken, yakıt çubuklarındaki maksimum sıcaklık 2200 °C'ye ulaşır. Ayrıca sıcak seramikler çok kırılgandır ve çatlayabilir.

Plütonyum düşük erime noktalı bir metaldir. Erime noktası 640 °C'dir. Plütonyumun plastik özellikleri zayıftır, bu nedenle işlenmesi neredeyse imkansızdır. Yakıt çubukları üretme teknolojisi, plütonyumun zehirliliği nedeniyle daha da karmaşık hale geliyor. Nükleer yakıtın hazırlanması için genellikle plütonyum dioksit, plütonyum karbürlerin uranyum karbürlerle bir karışımı ve plütonyumun metallerle alaşımları kullanılır.

Dispersiyon yakıtları, UO 2 , UC, PuO 2 ve diğer uranyum ve plütonyum bileşiklerinin küçük parçacıklarının bir alüminyum, molibden, paslanmaz çelik, vb. metal matrisine heterojen bir şekilde yerleştirildiği yüksek termal iletkenliğe ve mekanik özelliklere sahiptir. Matris malzemesi, dispersiyon yakıtının radyasyon direnci ve termal iletkenliği. Örneğin, Birinci NPP'nin dispersiyon yakıtı, magnezyum ile doldurulmuş %9 molibden içeren bir uranyum alaşımının parçacıklarından oluşuyordu.

ŞARTLI YAKIT

koşullu yakıt Farklı enerji kaynakları türleri, yakıtın enerji yoğunluğu ile karakterize edilen farklı kaliteye sahiptir. Özgül enerji yoğunluğu, bir enerji kaynağının fiziksel gövdesinin birim kütlesi başına enerji miktarıdır.

Farklı yakıt türlerini karşılaştırmak için, toplam muhasebe rezervleri, enerji kaynaklarını kullanma verimliliğini değerlendirerek, ısı kullanan cihazların göstergelerini karşılaştırarak, ölçüm birimi kabul edilir - geleneksel yakıt. Koşullu yakıt, 1 kg'lık yanma sırasında 29309 kJ veya 700 kcal enerji açığa çıkan yakıttır. İçin Karşılaştırmalı analiz 1 ton referans yakıt kullanılmaktadır.

1 t.t = 29309 kJ = 7000 kcal = 8120 kWh.

Bu rakam, bazen kömür eşdeğeri olarak adlandırılan iyi düşük küllü kömüre karşılık gelir.

Yurtdışında, analiz için 41.900 kJ/kg (10.000 kcal/kg) kalorifik değere sahip referans yakıt kullanılmaktadır. Bu rakama petrol eşdeğeri denir. Aşağıdaki tablo, geleneksel yakıta kıyasla bir dizi enerji kaynağı için spesifik enerji yoğunluğunun değerlerini göstermektedir.

ÇÖZÜM

Bu nedenle, yukarıdaki materyale dayanarak, aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir:

    Yakıt, ısı üretmek için kullanılan yanıcı bir maddedir.

    Menşei gereği yakıt doğal ve yapaydır.

    Agregasyon durumuna göre katı, sıvı ve gaz yakıtlar ayırt edilir.

    Yakıt, kullanım amacına göre enerji, teknolojik ve ev tipi olabilir.

    Bağımsız bir tür olarak nükleer yakıt da izole edilmiştir.

    Karşılaştırma için Çeşitli türler yakıtın kalorifik değerine göre hesaplanmasında "şartlı yakıt" ölçü birimi kullanılır.

    Konvansiyonel yakıt - 7000 kcal / kg (sıvı ve katı yakıtlar için) ve 7000 kcal / Nm 3 (gaz için) kalorifik değeri olan geleneksel olarak kabul edilen yakıt farklı şekiller yakıt).

KULLANILAN KAYNAKLARIN LİSTESİ

    İş güvenliği ve enerji tasarrufunun temelleri: Proc. ödenek /

EM. Krachenya, R.N. Kozel, I.P. Svirid. - 2. baskı. - Minsk: TetraSystems, 2005. - 156-161,166-167 s.

    Wikipedia özgür ansiklopedidir [ elektronik kaynak] / Nükleer yakıt. Giriş türü: http://ru.wikipedia.org/ Erişim tarihi: 04.10.2009.

3. Enerji Verimliliği Dairesi Başkanlığı Devlet Komitesi Belarus Cumhuriyeti'nin standardizasyonu hakkında [Elektronik kaynak] / Yönetmelikler. Enerji tasarrufu önlemleri için fizibilite çalışmalarının hazırlanmasına yönelik kılavuzlar. Erişim modu: http://energoeffekt.gov.by/doc/metodika_1.asp. Erişim tarihi: 03.10.2009

EK A

Tablo 1: Enerji kaynaklarının özgül enerji yoğunluğu

Yakıt türleri

özgül enerji tüketimi,

özgül enerji tüketimi,

koşullu yakıt

Yakıt - güneş enerjisi) Başkaları da olabilir sınıflandırma. Örneğin, kaynaklar tükendi - çeşitler doğal...

  • kavram, çeşitler Ve sınıflandırma ilçe tüketici birliği örneğinde dağıtım maliyetleri

    Özet >> Finans

    Hangi 3 bölümden oluşur. kavram, çeşitler Ve sınıflandırma dağıtım maliyetleri Dağıtım maliyetleri ... %100 I. Malzeme maliyetleri - %34,53 yakıt- %0,6 enerji - %2,4 depolama, işleme, sıralama, paketleme...

  • sınıflandırma yapı malzemeleri (2)

    Hile sayfası >> İnşaat

    Operasyonda güvenilir, yerel kullanımına izin verin çeşitler yakıt ve tüketiminin daha azını gerektirir, Sonra ... ve odun; polimerizasyon ve polikondenzasyon polimerleri. tek bir sınıflandırma yapı holdingleri organik bağlayıcılar...

  • sınıflandırma kuruluşun bilançoları ve ekonomide derlenmesi ve uygulanması için prosedür

    Özet >> Muhasebe ve denetim

    Kuruluşun bilançosu 1.2 sınıflandırma bilançolar 2. Örgütsel- ... ayrıca çalışma çeşitler Ve sınıflandırma bilançolar. Konu ... temel ve yardımcı malzemeler, yakıt, satın alınan yarı mamul ürünler ve bileşenler ...

  • Yakıt- bu, doğrudan teknolojik işlemlerde ve ısıtma için kullanılan veya diğer enerji türlerine dönüştürülen, yanma sırasında önemli miktarda ısı yayan yanıcı bir maddedir.

    Agregasyon durumuna göre, organik kökenli yakıtlar katı, sıvı ve gazlı (gazlı) olarak ayrılır.

    Orijine göre, organik yakıtlar, çeşitli yöntemlerle elde edilen doğal (doğal) ve yapay olarak ayrılır.

    Tablo 1.1

    Fosil yakıt sınıflandırması

    Kullanımın niteliğine bağlı olarak, organik yakıt, enerji (termal ve elektrik enerjisi elde etmek için) ve endüstriyel (yüksek sıcaklıklı ısı-teknolojik tesisler ve sistemler için) olarak ayrılabilir. Enerji ve endüstriyel yakıtlar da “kazan ve fırın yakıtı” terimi ile tanımlanmaktadır.

      1. Organik yakıtın temel bileşimi ve teknik özellikleri

    Fosil yakıtların bileşimi, yanıcı ve yanıcı olmayan elementlerin çeşitli bileşiklerini içerir. Katı ve sıvı yakıtlar, karbon C, hidrojen H, uçucu kükürt S l gibi yanıcı maddeler ve yanıcı olmayan maddeler - oksijen O, azot N, kül içerir. A, nem W. Uçucu kükürt, organik S op ve pirit S k bileşiklerinden oluşur: S l \u003d S op + S k Organik yakıtın özelliği:

    Çalışma kütlesi;

    Kuru ağırlık ;

    yanıcı kütle;

    organik kütle.

    Organik kütlenin sülfürü pirit içermez. Uygun katsayıları kullanarak yakıt bileşimini bir kütleden diğerine yeniden hesaplayabilirsiniz (Tablo 1.2).

    Tablo 1.2

    Yakıt bileşiminin bir kütleden diğerine yeniden hesaplanması

    hedef kitle

    İstenilen kütle

    organik

    organik

    Gaz halindeki yakıtlar genellikle hacim oranlarında kuru kütleye indirgenir:

    Yakıtın en önemli teknik özellikleri kalorifik değer, ısı çıkışı, kül ve nem içeriği, yakıtın değerini düşüren zararlı safsızlıkların içeriği, uçucu madde verimi, kok özellikleri (uçucu olmayan kalıntı) .

    yanma ısısı(kalorifik değer) yakıt - bir birim kütle (kJ / kg) veya hacim (kJ / m 3) yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarı. Yanma ısısı, yakıt kullanan ekipmanın çalışması için yakıt tüketimini belirleyen bir özelliktir. Yakıtın daha yüksek ve daha düşük kalorifik değerleri vardır. Yakıtın yanma ürünlerinde bulunan su buharının gizli yoğuşma ısısını kullanmayan kazanlar ve teknolojik üniteler tasarlanırken, hesaplamalar geleneksel olarak aşağıdakilere göre yapılır. net kalorifik değeryetenekler yakıt.

    Ünitelerde su buharı yoğuşmasının gizli ısısının kullanıldığı durumlarda, hesaplamalar şunları içerir: brüt kalorifik değer yakıt.

    Bir yakıtın daha düşük kalorifik değeri, daha yüksek kalorifik değeri bilinerek belirlenebilir.

    Yakıtın yanma ısısı, bir kalorimetrik bombada veya bir gaz kalorimetresinde deneysel olarak belirlenir. Kalorimetrelerin çalışma prensibi, açığa çıkan ısısı suya aktarılan, ilk sıcaklığı ve kütlesi bilinen, kesin olarak ölçülen bir yakıt kütlesini veya hacmini yakmalarına dayanır. Suyun kütlesini bilmek ve sıcaklığındaki artışı ölçmek, açığa çıkan ısı miktarını ve yakıtın kalorifik değerini belirleyin. Bilinen bir yakıt bileşimi ile yanma ısısı analitik olarak hesaplanabilir. Katı ve sıvı yakıtların çalışan düşük kalorifik değeri yaklaşık olarak D.I. formülü ile belirlenebilir. Mendeleyev, kJ/kg

    nerede



    - yakıtın bir parçası olan her bir gazın yanma ısısı, MJ / m3; C m H n,H 2 S,CO,H 2 - yakıttaki münferit gazların içeriği, % hacim.

    Gaz halindeki yakıtı oluşturan tek tek gazların yanma ısısı tabloda verilmiştir. 1.3.

    Çeşitli yakıt türlerinin yanma ısısı çok geniş bir aralıkta değişir. Tüketim oranlarını, rezervleri, yakıt ekonomisini belirlemede farklı yakıt türlerini karşılaştırmak için konvansiyonel yakıt kavramı tanıtıldı. Konvansiyonel yakıt, düşük kalorifik değeri şuna eşit olan yakıt olarak adlandırılır. Q c.t = 29310 kJ/kg (7000 kcal/kg).

    Herhangi bir türdeki doğal yakıtın tüketimini geleneksel yakıta veya tam tersine yeniden hesaplamak için, doğal yakıtın çalışma kütlesinin düşük kalorifik değerinin geleneksel yakıtın kalorifik değerine oranı olan ısı eşdeğeri kullanılır.

    .

    YAKIT TÜRLERİ. YAKIT SINIFLANDIRMASI

    D.I. Mendeleev'in tanımına göre, "yakıt, ısı üretmek için kasıtlı olarak yakılan yanıcı bir maddedir."

    Şu anda, "yakıt" terimi, bir enerji kaynağı olarak hizmet eden tüm malzemeleri (örneğin, nükleer yakıt) kapsamaktadır.

    Menşeine göre yakıt ikiye ayrılır:

    Doğal yakıtlar (kömür, turba, yağ, petrol şist, odun vb.)

    Yapay yakıt (motor yakıtı, jeneratör gazı, kok, briket vb.).

    Agregasyon durumuna göre katı, sıvı ve gaz yakıtlar, kullanım amacına göre ise enerji, teknolojik ve evsel olarak ayrılır. En yüksek gereklilikler enerji yakıtları için geçerliyken, minimum gereksinimler ev tipi yakıtlar için geçerlidir.

    Katı yakıt - odun ve sebze kütlesi, turba, şeyl, kahverengi kömür, kömür.

    Sıvı yakıt - petrol arıtma ürünleri (akaryakıt).

    Gazlı yakıt - doğal gaz; petrol rafinerisi sırasında üretilen gazın yanı sıra biyogaz.

    Nükleer yakıt - bölünebilir (radyoaktif) maddeler (uranyum, plütonyum).

    Fosil yakıt, yani kömür, petrol, doğal gaz, tüm enerji tüketiminin büyük çoğunluğunu oluşturmaktadır. Organik yakıt oluşumu, tüm jeolojik oluşumlarda biriken flora ve fauna kalıntıları üzerinde yüzyıllar boyunca süren termal, mekanik ve biyolojik etkilerin sonucudur. Bu yakıtların tümü karbon bazlıdır ve bunlardan enerji öncelikle karbondioksit oluşumu yoluyla salınır.

    KATI YAKIT. TEMEL ÖZELLİKLERİ

    katı yakıt . Fosil katı yakıtlar (arduvaz hariç), bitkilerin organik maddesinin bozunmasının bir ürünüdür. En küçüğü - turba - yoğun bir kütle , bataklık bitkilerinin çürümüş kalıntılarından oluşur. “Yaşta” bir sonraki kahverengi kömürlerdir - havada uzun süreli depolama sırasında kısmen oksitlenen (“yıpranmış”) ve toz halinde parçalanan topraklı veya siyah homojen bir kütle. Ardından, kural olarak, artan mukavemete ve daha az gözenekliliğe sahip olan kömürler gelir. En eskilerinin organik kütlesi - antrasit - en büyük değişikliklere uğradı ve% 93 karbondan oluşuyor. Antrasit yüksek bir sertliğe sahiptir.

    Standart yakıtla ifade edilen dünyanın jeolojik kömür rezervlerinin, yarısı güvenilir (Asya - %63, Amerika - %27) olmak üzere 14.000 milyar ton olduğu tahmin edilmektedir. Amerika Birleşik Devletleri ve Rusya en büyük kömür rezervlerine sahiptir. Almanya, İngiltere, Çin, Ukrayna ve Kazakistan'da önemli rezervler mevcuttur.

    Kömürün tamamı, bir kişi tarafından yılda 1.8 km'lik bir “küpün” çekildiği 21 km'lik bir kenarlı bir küp olarak temsil edilebilir. Bu tüketim oranında kömür yaklaşık 1000 yıl dayanacaktır. Ancak kömür, kullanımını zorlaştıran çok sayıda mineral safsızlığa sahip ağır, elverişsiz bir yakıttır. Rezervleri son derece düzensiz dağılmıştır. En ünlü kömür yatakları: Donbass (kömür rezervleri 128 milyar ton), Pechora (210 milyar ton), Karaganda (50 milyar ton), Ekibastuz (10 milyar ton), Kuznetsk (600 milyar ton), Kansk-Achinsk (600 milyar ton) ). Irkutsk (70 milyar ton) havzaları. Dünyanın en büyük kömür yatakları Tungusskoye (2300 milyar ton - dünya rezervlerinin %15'inden fazlası) ve Lenskoye'dir (1800 milyar ton - dünya rezervlerinin neredeyse %13'ü).

    Kömür madenciliği, maden yöntemiyle (yüzlerce metreden birkaç kilometreye kadar) veya açık ocak madenciliği şeklinde gerçekleştirilir. Zaten kömür madenciliği ve nakliyesi aşamasında, ileri teknolojiler kullanılarak nakliye kayıplarında bir azalma elde etmek mümkündür. Sevk edilen kömürün kül içeriğini ve nem içeriğini azaltmak.

    Yenilenebilir katı yakıt odundur. Dünyanın enerji dengesindeki payı artık son derece küçüktür, ancak bazı bölgelerde odun (ve daha sıklıkla atığı) yakıt olarak da kullanılmaktadır.

    Briketler ayrıca katı yakıt olarak da kullanılabilir - özel preslerde 100 MPa'ya kadar basınç altında sıkıştırılmış, bağlayıcılarla (bitüm vb.)

    SIVI YAKIT. TEMEL ÖZELLİKLERİ

    Sıvı yakıt. Hemen hemen tüm sıvı yakıtlar hala petrolün rafine edilmesiyle elde edilmektedir. Sıvı bir fosil yakıt olan petrol, çözelti halinde gaz ve uçucu hidrokarbonlar içeren kahverengi bir sıvıdır. Kendine özgü reçineli bir kokusu vardır. Yağın damıtılması sırasında, büyük teknik öneme sahip bir dizi ürün elde edilir: benzin, gazyağı, yağlama yağları ve ayrıca tıpta ve parfümeride kullanılan vazelin.

    Ham petrol 300-370 °C'ye ısıtılır, ardından ortaya çıkan buharlar farklı sıcaklıklarda yoğunlaşan fraksiyonlara dağıtılır tª: sıvılaştırılmış gaz (yaklaşık %1 verim), benzin (yaklaşık %15, tª=30 - 180°C) . Gazyağı (yaklaşık %17, tª=120 - 135°С), dizel (yaklaşık %18, tª=180 - 350°С). Başlangıç ​​kaynama noktası 330-350°C olan sıvı kalıntıya akaryakıt denir. Fuel oil, motor yakıtı gibi, esas olarak karbon (%84-86) ve hidrojen (%10-12) içeren karmaşık bir hidrokarbon karışımıdır.

    Çeşitli alanlardan elde edilen petrolden elde edilen akaryakıt, yanması sırasında ekipmanın ve çevrenin korunmasını büyük ölçüde zorlaştıran çok fazla kükürt (%4,3'e kadar) içerebilir.

    Akaryakıtın kül içeriği %0.14'ü ve su içeriği %1.5'i geçmemelidir. Kül bileşimi vanadyum, nikel, demir ve diğer metallerin bileşiklerini içerir, bu nedenle örneğin vanadyum elde etmek için genellikle bir hammadde olarak kullanılır.

    Kazan dairelerinin ve enerji santrallerinin kazanlarında, akaryakıt genellikle evsel ısıtma tesisatlarında - ev tipi ısıtma yağı (orta fraksiyonların bir karışımı) yakılır.

    Dünya jeolojik petrol rezervlerinin 53 milyar tonu olmak üzere 200 milyar ton olduğu tahmin edilmektedir. güvenilir rezervler oluşturmaktadır. Kanıtlanmış tüm petrol rezervlerinin yarısından fazlası Orta ve Yakın Doğu ülkelerinde bulunmaktadır. Son derece gelişmiş sanayilerin bulunduğu Batı Avrupa ülkelerinde nispeten küçük petrol rezervleri yoğunlaşmıştır. Keşfedilen petrol rezervleri her zaman artmaktadır. Artış, esas olarak deniz raflarından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, literatürde mevcut olan tüm petrol rezervleri tahminleri koşulludur ve yalnızca bir büyüklük sırasını karakterize eder.

    Dünyadaki toplam petrol rezervleri kömürden daha düşüktür. Ancak petrol daha kullanışlı bir yakıttır. Özellikle revize edilmiş bir formda. Kuyudan yükselen petrol, esas olarak petrol boru hatları, demiryolları veya tankerler aracılığıyla tüketicilere gönderilir. Bu nedenle, nakliye bileşeni, petrol maliyetinde önemli bir yere sahiptir.


    GAZ YAKIT. TEMEL ÖZELLİKLERİ

    gaz yakıt. Gaz yakıtlar öncelikle doğal gazı içerir. Bunlar, saf gaz alanlarından üretilen gazlar, petrol sahalarından ilişkili gazlar, kondensat alanlarından gelen gazlar, kömür madeni metan vb. Ana bileşeni metan CH 4'tür; ek olarak, farklı alanlardan gelen gaz az miktarda nitrojen N2 , daha yüksek hidrokarbonlar СnНm , karbon dioksit CO2 içerir. Doğal gazın ekstraksiyonu sırasında kükürt bileşiklerinden arındırılır, ancak bir kısmı (başlıca hidrojen sülfür) kalabilir.

    Petrol çıkarıldığında, doğal gazdan daha az metan içeren, ancak daha yüksek hidrokarbon içeren ve bu nedenle yanma sırasında daha fazla ısı açığa çıkaran sözde ilişkili gaz salınır.

    Petrolün ve ilgili petrol gazlarının birincil işlenmesi sırasında elde edilen sıvılaştırılmış gaz, endüstride ve özellikle günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır. Teknik propan (en az %93 C3H8 + C3H6), teknik bütan (en az %93 C4H10 + C4H 8) ve bunların karışımlarını üretirler.

    Dünya jeolojik gaz rezervlerinin 140-170 trilyon m³ olduğu tahmin edilmektedir.

    Doğal gaz, altında esas olarak metan CH 4'ten oluşan gazın gözenekli bir ortamda (kumtaşı) basınç altında olduğu su geçirmez bir tabakanın (kil tipi) "kubbeleri" olan tortularda bulunur. Kuyudan çıkışta gaz, kum süspansiyonundan, yoğuşma damlalarından ve diğer kalıntılardan temizlenir ve 0,5 - 1,5 m çapında ve birkaç bin kilometre uzunluğunda ana gaz boru hattına beslenir. Her 100-150 m'de bir kurulan kompresörler sayesinde boru hattındaki gaz basıncı 5 MPa'da tutulur Kompresörler gaz tüketen gaz türbinleri ile döndürülür. Gaz boru hattındaki basıncı korumak için toplam gaz tüketimi, pompalanan toplamın %10-12'sidir. Bu nedenle, gaz halindeki yakıtın taşınması çok enerji yoğundur.

    Son zamanlarda, organik atıkların (gübre, bitki artıkları, çöp, kanalizasyon vb.) anaerobik fermantasyonunun (fermantasyonunun) bir ürünü olan biyogaz, birçok yerde giderek artan bir şekilde kullanılmaktadır. Çin'de bir milyondan fazla biyogaz fabrikası halihazırda çeşitli atıklarla çalışıyor (UNESCO'ya göre 7 milyona kadar). Japonya'da biyogaz kaynakları, önceden sınıflandırılmış evsel atıkların düzenli depolama alanlarıdır. Günde 10-20 m³ gaz kapasiteli "Fabrika". 716 kW kapasiteli küçük bir elektrik santrali için yakıt sağlar.

    Büyük hayvancılık komplekslerinden gelen atıkların anaerobik sindirimi, sıvı atıklarla son derece akut çevre kirliliği sorununu biyogaza (birim sığır başına günde yaklaşık 1 metreküp) ve yüksek kaliteli gübrelere dönüştürerek çözmeyi sağlar.

    Petrole göre üç kat daha fazla özgül enerji yoğunluğuna sahip olan çok umut verici bir yakıt türü hidrojendir, endüstriyel dönüşümün ekonomik yollarını bulmaya yönelik bilimsel ve deneysel çalışmalar, şu anda hem ülkemizde hem de yurtdışında aktif olarak yürütülmektedir. Hidrojen rezervleri tükenmez ve gezegenin herhangi bir bölgesi ile ilişkili değildir. Bağlı haldeki hidrojen, su moleküllerinde (H 2 O) bulunur. Yakıldığında çevreyi kirletmeyen su oluşur. Hidrojen uygun şekilde depolanır, boru hatlarıyla dağıtılır ve düşük maliyetle taşınır.

    Şu anda hidrojen esas olarak doğal gazdan elde edilmektedir, yakın gelecekte onu kömür gazlaştırma sürecinde elde etmek mümkün olacaktır. Hidrojenin kimyasal enerjisini elde etmek için elektroliz işlemi de kullanılır. İkinci yöntem, ortamdaki oksijenin zenginleşmesine yol açtığı için önemli bir avantaja sahiptir. Hidrojen yakıtının yaygın kullanımı üç acil sorunu çözebilir:

    Organik ve nükleer yakıt tüketimini azaltmak;

    Artan enerji ihtiyaçlarını karşılamak;

    Çevre kirliliğini azaltın.

    NÜKLEER YAKIT. SINIFLANDIRMA VE UYGULAMA

    Nükleer yakıt. Nükleer yakıtın tek doğal türü, ağır uranyum ve toryum çekirdekleridir. Doğal uranyumda 1/140 kısım olan izotop 235 U'nun fisyonu sırasında yavaş nötronların etkisi altında ısı şeklinde enerji açığa çıkar. 238 U ve 239 Th, nötronlarla ışınlandığında yeni nükleer yakıta dönüştürülen hammadde olarak kullanılabilir - sırasıyla 239 Pu ve 239 U.1 kg uranyumda bulunan tüm çekirdeklerin fisyonunda, enerji açığa çıkar 2 2,5 bin ton yüksek kaliteye eşdeğer 10 7 kWh sert kömür 35 MJ/kg (8373 kcal/kg) kalorifik değere sahiptir.

    Nükleer yakıt iki türe ayrılır:

    • 235 U'luk bölünebilir çekirdekler içeren doğal uranyum ve ayrıca nötron yakalanması üzerine plütonyum 239 Pu oluşturabilen 238 U hammaddeleri;
    • Birinci tip yakıttan elde edilen 239 Pu ve 232 Th toryum çekirdeği tarafından nötronların yakalanması sırasında oluşan 233 U izotopu dahil olmak üzere doğada oluşmayan ikincil yakıt.

    Kimyasal bileşime göre, nükleer yakıt şunlar olabilir:

    • Alaşımlar dahil metal;
    • Oksit (örneğin, UO 2);
    • Karbür (örn. PuC 1-x)
    • nitrür
    • Karışık (PuO 2 + UO 2)

    Başvuru. Nükleer yakıt, genellikle birkaç santimetre büyüklüğünde topaklar halinde hava geçirmez şekilde kapatılmış yakıt elemanlarında (FEL'ler) depolandığı nükleer reaktörlerde kullanılır.

    Nükleer yakıt, yakıt çubuğu kaplamalarıyla kimyasal uyumluluk için yüksek gereksinimlere tabidir, yeterli bir erime ve buharlaşma sıcaklığına, iyi termal iletkenliğe, nötron ışıması sırasında küçük bir hacim artışına ve üretilebilirliğe sahip olmalıdır.

    Metalik uranyum nispeten nadiren nükleer yakıt olarak kullanılır. Maksimum sıcaklığı 660 °C ile sınırlıdır. Bu sıcaklıkta, uranyumun kristal yapısının değiştiği bir faz geçişi meydana gelir. Faz geçişine, yakıt elemanı kaplamasının tahrip olmasına yol açabilecek uranyum hacminde bir artış eşlik eder. 200-500°C sıcaklık aralığında uzun süreli ışınlama ile uranyum radyasyon büyümesine maruz kalır. Bu fenomen, ışınlanmış uranyum çubuğunun uzamış olmasıdır. Deneysel olarak uranyum çubuğunun uzunluğunda bir buçuk kat artış gözlemlendi.

    Metalik uranyum kullanımı, özellikle 500 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda şişmesi nedeniyle zordur. Nükleer fisyondan sonra, toplam hacmi bir uranyum (plütonyum) atomunun hacminden daha büyük olan iki fisyon parçası oluşur. Atomların bir kısmı - fisyon parçaları gaz atomlarıdır (krypton, ksenon, vb.). Gaz atomları uranyum gözeneklerinde birikir ve artan sıcaklıkla artan bir iç basınç oluşturur. Fisyon sürecinde atomların hacmindeki bir değişiklik ve gazların iç basıncının artması nedeniyle, uranyum ve diğer nükleer yakıtlar şişmeye başlar. Şişme, nükleer fisyonla ilişkili nükleer yakıt hacmindeki nispi değişiklik olarak anlaşılır.

    Şişme, yakıt çubuklarının yanmasına ve sıcaklığına bağlıdır. Fisyon parçalarının sayısı yanma ile artar ve gazın iç basıncı yanma ve sıcaklık ile artar. Nükleer yakıtın şişmesi, yakıt elemanı kaplamasının tahrip olmasına yol açabilir. Nükleer yakıt, yüksek mekanik özelliklere sahipse şişmeye daha az eğilimlidir. Metalik uranyum sadece bu tür malzemeler için geçerli değildir. Bu nedenle, nükleer yakıt olarak metalik uranyum kullanımı, nükleer enerji ekonomisinin ana tahminlerinden biri olan yanmayı sınırlar.

    Yakıtın radyasyon direnci ve mekanik özellikleri, uranyuma az miktarda molibden, alüminyum ve diğer metallerin eklendiği uranyum alaşımından sonra iyileştirilir. Doping katkı maddeleri, nükleer yakıt tarafından yakalanan nötron başına fisyon nötronlarının sayısını azaltır. Bu nedenle, uranyuma yapılan alaşım ilaveleri, nötronları zayıf bir şekilde emen malzemelerden seçilme eğilimindedir.

    İyi nükleer yakıtlar, bazı refrakter uranyum bileşiklerini içerir: oksitler, karbürler ve metaller arası bileşikler. En yaygın kullanılan seramik - uranyum dioksit UO 2 . Erime noktası 2800 ° C, yoğunluk - 10.2 t / m3'tür. Uranyum dioksitin faz geçişleri yoktur ve uranyum alaşımlarına göre şişmeye daha az eğilimlidir. Bu, tükenmişliği yüzde birkaça kadar artırmanıza izin verir. Uranyum dioksit, zirkonyum, niyobyum, paslanmaz çelik ve diğer malzemelerle etkileşime girmez. yüksek sıcaklıklar. Seramiklerin ana dezavantajı, erime sıcaklığı açısından reaktörün özgül gücünü sınırlayan düşük termal iletkenlik - 4,5 kJ/(m·K)'dir. Böylece, uranyum dioksit ile çalışan VVER reaktörlerinde maksimum ısı akışı yoğunluğu 1,4 10 3 kW/m 2'yi geçmezken, yakıt çubuklarındaki maksimum sıcaklık 2200 °C'ye ulaşır. Ayrıca sıcak seramikler çok kırılgandır ve çatlayabilir.

    Plütonyum düşük erime noktalı bir metaldir. Erime noktası 640 °C'dir. Plütonyumun plastik özellikleri zayıftır, bu nedenle işlenmesi neredeyse imkansızdır. Yakıt çubukları üretme teknolojisi, plütonyumun zehirliliği nedeniyle daha da karmaşık hale geliyor. Nükleer yakıtın hazırlanması için genellikle plütonyum dioksit, plütonyum karbürlerin uranyum karbürlerle bir karışımı ve plütonyumun metallerle alaşımları kullanılır.

    Dispersiyon yakıtları, küçük UO 2 , UC, PuO 2 parçacıklarının ve diğer uranyum ve plütonyum bileşiklerinin heterojen bir şekilde alüminyum, molibden, metal matrisine yerleştirildiği yüksek termal iletkenliğe ve mekanik özelliklere sahiptir. paslanmaz çelikten ve diğerleri Matrisin malzemesi, dispersiyon yakıtının radyasyon direncini ve termal iletkenliğini belirler. Örneğin, Birinci NPP'nin dispersiyon yakıtı, magnezyum ile doldurulmuş %9 molibden içeren bir uranyum alaşımının parçacıklarından oluşuyordu.

    ŞARTLI YAKIT

    koşullu yakıt Farklı enerji kaynaklarının sahip olduğu farklı kalite, yakıtın enerji yoğunluğu ile karakterize edilir. Özgül enerji yoğunluğu, bir enerji kaynağının fiziksel gövdesinin birim kütlesi başına enerji miktarıdır.

    Farklı yakıt türlerini karşılaştırmak, rezervlerini özetlemek, enerji kaynaklarının kullanım verimliliğini değerlendirmek, ısı kullanan cihazların göstergelerini karşılaştırmak için ölçü birimi geleneksel yakıttır. Koşullu yakıt, 1 kg'lık yanma sırasında 29309 kJ veya 700 kcal enerji açığa çıkan yakıttır. Karşılaştırmalı analiz için 1 ton standart yakıt kullanılmaktadır.

    1 t.t = 29309 kJ = 7000 kcal = 8120 kWh.

    Bu rakam, bazen kömür eşdeğeri olarak adlandırılan iyi düşük küllü kömüre karşılık gelir.

    Yurtdışında, analiz için 41.900 kJ/kg (10.000 kcal/kg) kalorifik değere sahip referans yakıt kullanılmaktadır. Bu rakama petrol eşdeğeri denir. Aşağıdaki tablo, geleneksel yakıta kıyasla bir dizi enerji kaynağı için spesifik enerji yoğunluğunun değerlerini göstermektedir.

    ÇÖZÜM

    Bu nedenle, yukarıdaki materyale dayanarak, aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir:

    Yakıt, ısı üretmek için kullanılan yanıcı bir maddedir.

    Menşei gereği yakıt doğal ve yapaydır.

    Agregasyon durumuna göre katı, sıvı ve gaz yakıtlar ayırt edilir.

    Yakıt, kullanım amacına göre enerji, teknolojik ve ev tipi olabilir.

    Bağımsız bir tür olarak nükleer yakıt da izole edilmiştir.

    Farklı yakıt türlerini kalorifik değerleri açısından karşılaştırmak için "referans yakıt" ölçü birimi kullanılır.

    Konvansiyonel yakıt, kalorifik değeri 7000 kcal/kg (sıvı ve katı yakıtlar için) ve 7000 kcal/Nm3 (gazlı yakıtlar için) olan geleneksel olarak kabul edilen yakıttır.

    KULLANILAN KAYNAKLARIN LİSTESİ

    1. İş güvenliği ve enerji tasarrufunun temelleri: Proc. ödenek /

    EM. Krachenya, R.N. Kozel, I.P. Svirid. - 2. baskı. - Minsk: TetraSystems, 2005. - 156-161,166-167 s.

    2. Wikipedia - özgür ansiklopedi [Elektronik kaynak] / Nükleer yakıt. Giriş türü: http://ru.wikipedia.org/ Erişim tarihi: 04.10.2009.

    3. Belarus Cumhuriyeti Standardizasyon Devlet Komitesi Enerji Verimliliği Dairesi [Elektronik kaynak] / Düzenleyici belgeler. yönergeler enerji tasarrufu önlemleri için fizibilite çalışmaları hazırlama konusunda. Erişim modu: http://energoeffekt.gov.by/doc/metodika_1.asp. Erişim tarihi: 03.10.2009

    EK A

    Tablo 1: Enerji kaynaklarının özgül enerji yoğunluğu

    Toplama

    şart

    yakıtın kökeni

    Doğal

    yapay

    benzin, gazyağı, dizel yakıt, akaryakıt, alkol, benzen, reçineler (kömür, turba, şeyl)

    gazlı

    doğal ve

    petrol sahası

    Jeneratör, su, hafif, kok, yarı kok, yüksek fırın, rafineri gazları

    fosil kömürler,

    petrol şeyl, turba,

    Kömür kok ve yarı kok, briketlenmiş ve toz haline getirilmiş yakıt, kömür

    Yakıt, yanıcı ve yanıcı olmayan parçalardan oluşur. Yakıtın yanıcı kısmı, karbon, hidrojen, oksijen, nitrojen ve kükürt gibi çeşitli organik bileşiklerin bir kombinasyonudur. Yanmaz kısım (balast), kül ve nem dahil olmak üzere mineral safsızlıklardan oluşur.

    Karbon C, yakıtın ana yanıcı kısmıdır. İçeriğindeki bir artışla, yakıtın termal değeri artar. Çeşitli yakıtlar için karbon içeriği %50 ile %97 arasında değişmektedir.

    Hidrojen H, yakıtın en önemli ikinci yanıcı bileşenidir. Yakıttaki hidrojen içeriği %25'e ulaşır. Bununla birlikte, hidrojen yandığında, karbon yakıldığından dört kat daha fazla ısı açığa çıkar.

    Yakıtın bir parçası olan Oksijen O yanmaz ve ısı yaymaz, bu nedenle yakıtın iç balastıdır. Yakıt türüne bağlı olarak içeriği %0,5 ile %43 arasında değişmektedir.

    Azot N yanmaz ve dahili yakıt balastıdır. Sıvı ve katı yakıtlarda içeriği yüksek değildir ve % 0,5 - 1,5 arasındadır.

    Yanma sırasında belirli bir miktarda ısı açığa çıkan Kükürt S, yakıtın oldukça istenmeyen bir bileşenidir, çünkü yanma ürünleri - kükürtlü SO2 ve sülfürik SO3 anhidritler, metal yüzeylerin ciddi gaz veya sıvı korozyonuna neden olur. Katı yakıtlarda kükürt içeriği %8'e kadar ve yağda %0,1'den %4'e kadardır.

    Kül A, miktarı yakıtın tamamen yanmasından sonra belirlenen yanmaz katı bir bileşendir. İstenmeyen ve hatta zararlı bir kirliliktir, çünkü varlığında aşındırıcı aşınma artar, çeşitli birimlerin çalışması daha karmaşık hale gelir. Yüksek kül içeriğine sahip yakıt, düşük yanma ve tutuşma ısısına sahiptir.

    Nem W, son derece istenmeyen bir yakıt katkısıdır, çünkü buharlaşma ısısının bir kısmını alarak yakıtın yanma ısısını ve sıcaklığını düşürür, tesislerin çalışmasını zorlaştırır (özellikle kışın) ve korozyona katkıda bulunur.

    Mineral safsızlıklar (kül ve nem) genellikle harici ve dahili olarak ayrılır. Bunlardan birincisi, çıkarılması, taşınması veya depolanması sırasında çevreden yakıta girerken, ikincisi kimyasal bileşimine dahil edilir.

    Tüketiciye doğal haliyle gelen ve yanıcı kısmının yanı sıra kül ve nem içeren yakıta çalışma denir. Yakıtın kuru ağırlığını belirlemek için nemi uzaklaştırmak için 105 °C sıcaklıkta kurutulur.

    Gaz halindeki yakıtların bileşimi çok çeşitlidir: yanıcı kısmı, hidrojen H, karbon monoksit CO, metan CH4 ve 4'e kadar hidrokarbon atomu sayısına sahip diğer gaz halindeki hidrokarbonları (CnHm) içerir.