Тепловые процессы - вопрос без ответа

ВВЕДЕНИЕ
В химической технологии сложно найти аппарат, в котором не протекают процессы масса и теплообмена. Большинство химических реакций протекают с поглощением тепла и требуют использования теплоносителей и, как следствие, специализированного реактора – печи. Печи – устройства, в которых тепло сожженного твердого, жидкого или газообразного топлива или нагрев, производимый электрическим током, используются для технологических или отопительных целей.

ПРОБЛЕМА
Тепло сожженного твердого, жидкого или газообразного топлива или нагрев, производимый электрическим током, используются для технологических или отопительных целей.
Возникает вопрос, а что лучше?

ХАРАКТЕРИСТИКИ
Основной показатель топлива – теплотворная способность (теплота сгорания). Для сопоставления различных видов топлива по их теплотворности и для сравнения тепловой экономичности установок, работающих на различных топливах, а также для планово-производственных расчетов, связан-ных с расходом топлива, применяют понятие условного топлива. Теплота сгорания одного килограмма «условного топлива» (у.т.) составляет 29,3 МДж или 7000 ккал – что соответствует низшей теплотворной способности чистого антрацита.
Газообразное топливо. Особенности: не содержит золы и не загрязняет золой обжигаемый материал; легко сжигается и хорошо смешивается с воздухом; легко транспортируется.
По происхождению газообразное топливо делится на естественное (природный газ) и искусственное (генераторный, доменный, коксовый и другие горючие газы).
Природный газ представляет собой высококалорийное топливо. Состоит в основном из метана (СН4), содержание которого достигает 90 % и выше. Удельная теплота сгорания природного газа составляет 31400 – 37700 кДж/м3.
Жидкое топливо. Основными видами жидкого промышленного топлива являются продукты переработки нефти. Нефть представляет собой смесь парафиновых (CnH2n+2), нафтеновых (CnH2n), и ароматических (CnH2n-6) углеводородов, которые могут находиться в различных соотношениях.
Зольность и влажность нефтяного топлива ничтожно малы, так как нефть и продукты ее переработки не растворяют минеральных веществ и не смешиваются с водой. Сернистые примеси содержатся также в малых количествах. Удельная теплота сгорания нефти около 40000 кДж/кг.
Твердое топливо. К твердым топливам относят ископаемые угли, горючие сланцы, топочные шлаки и торфы. Ископаемы угли подразделяют на бурые угли, каменные угли и антрациты.
Особенность углей – разница между удельной теплотой сгорания горючей массы и удельной теплотой сгорания рабочего топлива в следствие высокого содержания балласта.
Пылевидное топливо. Пылевидное топливо получают путем помола ископаемых углей или горючих сланцев.
Преимущества сжигания топлива в виде пыли: быстрое и полное сгорание вследствие хорошего перемешивания пылевидного топлива с воздухом; высокая температура горения благодаря малому избытку воздуха, обеспечивающего полноту сгорания; удобство обслуживания топок и печей вследствие легкости регулирования процесса горения; возможность наиболее эффективного использования низкосортных видов топлива.
Электричество. Источником электроэнергии – энергии, которую можно перевести в тепловую, могут быть все вышеперечисленные виды топлива, плюс: гидро-электростанции, атомные электростанции станции и экзотические, на сегодняшний день, – солнечная, ветряная и др. энергетики.

В развитых странах для получения энергии за счет сжигания используют отходы (отработав¬шие горючие газы предприятий, отходящие газы мусорных свалок, обезвоженные шламы из систем очистки сточных вод). Они сжигаются в специальных установках и частично покрывают потребность предприятий в энергоносителях[Игнатович Э. Химическая техника. Процессы и аппараты. – М.: Техносфера. 2007. -656 с. Книга переведена с немецкого].

При этом круг от твердое-жидкое-газообразное расширился. Электричество (электроэнергия, электрическая энергия) – это топливо? Пылевидное топливо – производное твердого топлива, но без газовых потоков его эксплуатировать нельзя…

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ – ЭТО ТОПЛИВО?
Топливо – вещество или смесь веществ, способное к экзотермическим химическим реакциям с внешним или содержащимся в самом топливе окислителем, применяемое для выделения энергии, изначально тепловой.
Уран – это топливо в атомной энергетике. Но тепловая энергия, полученная в результате компании в атомном реакторе, генерируется без использования окислителей.
Получение тепла для нагрева (обогрева, интенсификации) тех или иных процессов при использовании твердое-жидкое-газообразное топливо – проведение химической реакции, то есть отвод тепла химической реакции и использование его на нужды народного хозяйства.
Электрическая энергия может быть использована для получения тепловой энергии.
Процесс окисления из определения топлива исключается исходя из эксплуатации атомных станций, тогда:
Топливо – это вещество (смесь веществ), способное к экзотермическому процессу под воздействием определенных факторов. Определенные факторы – окислитель, нейтрон, критическая масса…
Электричество – топливо? Если избавиться от стереотипа, что топливо должно быть материальным, то да. Если принять за аксиому, что топливо вещь материальная, то нет.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ – СЛОЖНЫЙ ВЫХОД ИЗ СЛОЖНЫХ СИТУАЦИЙ
Про уголь. Погодостойкость топлива определяет его транспор-табельность и возможность длительного хранения, ко¬торая в свою очередь зависит от склонности топлива к выветриванию и самовозгоранию. Последнее вызывает¬ся наличием в топливе сульфидов железа, которые, окисляясь при взаимодействии с кислородом воздуха, переходят в сульфаты с выделением тепла. Этот про¬цесс сопровождается разрыхлением и нагреванием угля, которое приводит к его самовозгоранию. Присуще это в основном бурым и частично каменным углям. В связи с этим высота штабелей бурого угля должна быть не более 2 – 2,5 м при сроке хранения до 2 месяцев и 1,5 – 2 м при хранении более 2 месяцев. Для каменных углей (кроме тощих) допустимые высоты составляют соответственно 2,5 – 3,5 и 2 – 2,5 м. Угли Канско-Ачинского и Экибастузского бассейнов вследствие низкой погодостойкости совершенно нетранспортабельны. Поэтому принято ре¬шение на базе этих месторождений (которые по мощно¬сти являются уникальными) строить крупные электро-станции и «транспортировать» электроэнергию, а не угли.
Вопрос. КПД топок далек от 100 %. Существует проблема неполного сжигания угля. Существует проблема транспортировки электроэнергии, поскольку со школы помним, что потери эл. энергии при транспортировке по проводам колоссальны. КПД ТЭНов? У лучших ТЭНов считается до 80 %.
Да, электричество необходимо при отводе энергии от ГЭС и АЭС и ряде персональных случаев. Электричество очень удобно в быту. Чайник на угле? Батарея с горячей водой, нагретой углем, или масленый обогреватель, нагретом электроэнергией, выработанной в результате сжигания угля?

ВОПРОС
Так из чего выгоднее извлекать энергию, необходимую для проведения химических реакций, угля, природного газа, мазута или электроэнергии? Что ближе, то и удобнее.
На предприятиях используют либо газ, либо пылевидное топливо. Конструируя аппараты по типу трубу в трубе, важно чтобы топочные газы не попадали в объем реактора, где протекает химическая реакция.

БЛАГОДАРЮ АДМИНИСТРАТОРА РЕСУРСА ЗА СПОРЫ, ВОЗНИКАВШИЕ В ХОДЕ НАПИСАНИЯ МАТЕРИАЛА