ここまでの電気エネルギーの変換。 燃料。 主な特徴: 発熱量。 標準燃料。 標準燃料の比消費量

燃料とエネルギー資源。 条件付き燃料

条件付き燃料

エネルギー資源の種類が異なれば品質も異なり、燃料のエネルギー強度によって特徴付けられます。 比エネルギー強度は、エネルギー資源の物理的な単位質量あたりのエネルギー量です。

比較用 さまざまな種類燃料、その埋蔵量の合計計算、効率評価、エネルギー資源の使用、熱利用機器の指標の比較、測定単位は標準燃料です。 従来の燃料は、1 kg の燃焼で 29,309 kJ、つまり 7,000 kcal のエネルギーを放出する燃料です。 のために 比較解析標準燃料1トンを使用します。

1トン。 t. = 29309 kJ = 7000 kcal = 8120 kW*h。

この数値は、石炭換算とも呼ばれる良質な低灰炭に相当します。

海外では、発熱量41,900 kJ/kg（10,000 kcal/kg）の標準燃料が分析に使用されます。 この数値を油当量といいます。 テーブル内 9.4.1 は、標準燃料と比較した、いくつかのエネルギー資源の特定のエネルギー原単位の値を示しています。

表9.4.1。 エネルギー資源のエネルギー原単位

ガス、石油、水素はエネルギー強度が高いことがわかります。

ベラルーシ共和国の燃料・エネルギー複合施設、その発展の展望

2015年までのベラルーシ共和国のエネルギー政策の主な目標は、燃料とエネルギー複合体の各部門の最適な開発と機能、経済のすべての部門への信頼性が高く効率的なエネルギー供給のための方法を決定し、メカニズムを構築することである。 、競争力のある製品を生産するための条件を作り出し、高度に発展したヨーロッパ諸国と同様の国民の生活水準を達成します。

この目標を達成するために、ベラルーシ共和国国家エネルギー計画は、非伝統的かつ再生可能エネルギー源の利用を拡大することを規定しています。 共和国の自然、地理、気象条件を考慮して、小水力発電所、風力発電所、バイオエネルギー発電所、農作物廃棄物や家庭廃棄物を焼却するプラント、太陽熱温水器が優先されます。

ベラルーシ共和国における燃料およびエネルギー資源の可能性を表 9.5.1 に示します。

表9.5.1。 ベラルーシ共和国における地元の燃料およびエネルギー資源の可能性（燃料換算で100万トン）

エネルギー源の種類	全体的なポテンシャル	技術的に可能な可能性
関連ガス
木本植物塊
加水分解生成からの廃棄物（リグニン）
固体 家庭廃棄物
褐炭
オイルシェール
水力発電
風力エネルギー
太陽のエネルギー	2.70-10 6/年
圧縮天然ガスエネルギー
植物（わら、薪）

共和国での使用の見通しの問題についてはすでに議論したので、 在来種燃料については、非伝統的および再生可能エネルギー源の開発の見通しの特徴について詳しく説明します。

生体エネルギー。 太陽放射の影響下で、植物は形成されます 有機物、化学エネルギーが蓄積されます。 このプロセスは光合成と呼ばれます。 動物は植物から直接的または間接的にエネルギーや物質をもらって生きています！ このプロセスは、光合成の栄養段階に対応します。 光合成の結果として、太陽エネルギーの自然な変換が発生します。 動植物を構成する物質をバイオマスといいます。 化学薬品や 生化学プロセスバイオマスは、メタンガス、液体メタノール、固体木炭など、特定の種類の燃料に変換できます。 バイオ燃料の燃焼生成物は、自然環境プロセスまたは農業プロセスを通じてバイオ燃料に戻されます。 バイオマス循環システムを図に示します。 9.5.1.

米。 9.5.1. 惑星バイオマス循環システム

バイオマスエネルギーは産業や家庭で利用できます。 したがって、砂糖供給国では、燃料需要の最大 40% が砂糖生産廃棄物から賄われています。 薪、肥料、植物の先端の形のバイオ燃料は、地球人口の約 50% の家庭で調理や暖房に使用されています。

バイオマスを処理するにはさまざまなエネルギー方法があります。

1. 熱化学（直接燃焼、ガス化、熱分解）。
2. 生化学的（アルコール発酵、嫌気性または好気性処理、生物光分解）。
3. 農薬（燃料抽出）。 処理の結果得られるバイオ燃料の種類とその効率を表 9.5.2 に示します。

表9.5.2。 バイオマス処理から得られる燃料の種類

バイオマスまたは燃料の供給源	生産されたバイオ燃料	加工技術	処理、%
林業		燃焼
木材加工廃棄物	熱ガス	燃焼熱分解石炭
シリアル		燃焼
サトウキビジュース		発酵
サトウキビ廃棄物		燃焼
		嫌気性（空気に触れない）分解
都市排水路		嫌気性分解
		燃焼

で 最近バイオマスを成長させ、その後の生物エネルギーを変換するための人工エネルギープランテーションを作成するプロジェクトが登場しています。 100MWの火力を得るためには、約50平方メートルのエネルギー植林地が必要となる。 エネルギーファームの概念はより広い意味を持ち、農業生産、林業、川や海の管理、産業や家庭での人間活動の主産物または副産物としてのバイオ燃料の生産を意味します。

で。 気候条件ベラルーシでは、1 ヘクタールのエネルギー プランテーションから、最大 10 トンの乾物量の植物の塊が収集されており、これは約 5 トンの cu に相当します。 t. 追加の農業実践により、1ヘクタールの生産性を2〜3倍に高めることができます：原料を入手するには、共和国の面積が約18万ヘクタールである枯渇した泥炭堆積物を使用することが最も賢明です。 これは、安定した、環境に優しく、生物圏適合性のあるエネルギー原料源となる可能性があります。

バイオマスは共和国で最も有望かつ重要な再生可能エネルギー源であり、燃料需要の最大 15% を賄うことができます。

畜産場や複合施設からの廃棄物のバイオマスとしての利用はベラルーシにとって非常に有望である。 それらからのバイオガスの生産量は年間約 8 億 9,000 万立方メートル、これは 16 万トンに相当します。 t. 1 m3 のバイオガス (60 ～ 75% のメタン、30 ～ 40% の二酸化炭素、1.5% の硫化水素) のエネルギー含有量は 22.3 MJ で、これは 0.5 m3 の精製天然ガス、0.5 kg のディーゼル燃料、標準燃料 0.76 kg。 共和国におけるバイオガスプラントの開発の制限要因は、長い冬、植物の多量の金属消費、不完全な消毒です 有機肥料. 重要な条件バイオマスの可能性を実現するには、原材料の調達から収集、最終製品を消費者に届けるまでの適切なインフラを構築する必要があります。 バイオエネルギープラントは、まず第一に、有機肥料の生産、そして付随的に熱エネルギーと電気エネルギーの取得を可能にするバイオ燃料の生産のための設備として考えられています。

エネルギー資源は燃料の形で発電所に供給されます。

燃料– 燃焼（酸化）中に放出される可能性のある物質 かなりの量熱の形をしたエネルギー。 メンデレーエフ D.I. 燃料とは、熱を発生させるために「意図的に」燃焼される可燃性物質を指します.

「作業質量」があります: C P + N P + O P + N P + S P + A P + W P = 100%、左側は燃料総質量に対する作動燃料要素の割合です。

下線を引いた要素はバラストです。 燃料中に灰分とともに含まれる水分を灰といいます。 燃料バラスト

「可燃質量」は次のように区別されます: C R + H R + O R +N R +S R = 100%。ここで上付き文字は、個々の元素の組成パーセントが可燃質量に割り当てられることを示します。

湿度これは、元の燃料の熱価値を低下させるバラスト不純物でもあります。

空気これは酸化剤であるため、燃焼に必要です。 1kgの燃料を完全燃焼させるには、約10～15kgの空気が必要です。

水。 火力発電所は大量の水を消費します。 たとえば、容量 300 MW の発電装置 1 台では、1 秒あたり約 10 m 3 の水を使用します。

あらゆる種類の燃料の主な特徴は次のとおりです。 これ 発熱量 Q.作動質量中の可燃質量の含有量によって燃焼熱が決まります。 固体燃料と液体燃料の発熱量は、完全燃焼時に発生する熱量（kJ）です。 Q SG[kJ/kg] または MKGSS システムでは [kcal/kg]。 気体燃料の燃焼熱は 1 m3 と呼ばれます。 .

燃料の作動質量の燃焼熱は、実用上最も興味深いものである。 水素と水分を含む燃料の燃焼生成物には水蒸気 H 2 O が含まれるため、この概念が導入されます。 より高い発熱量.

より高い発熱量 作動燃料は、燃焼中に形成される水蒸気が凝縮すると仮定した場合、1 kg の燃料が完全に燃焼する際に放出される熱です。

低発熱量 作動燃料は、1 kg の燃料が完全に燃焼する際に放出される熱から、燃料に含まれる水分と水素の燃焼で発生する水分の両方の蒸発に費やされる熱を差し引いたものです。

さまざまな火力発電所の運転品質を比較するために、「従来型燃料」(参照) Q cT の概念が導入されます。

条件付き このタイプの燃料はと呼ばれ、1 kg または 1 m 3 の発熱量は 29330 kJ/kg または 7000 kcal/kg に相当します。.

本物の燃料を従来の燃料に変換するには、次の関係を使用します。

E k = (MKGSS システムでは E k = )、

どこ E k – 基準燃料の発熱量のどの部分が問題の燃料の低位発熱量に対応するかを示す熱量当量。

等価燃料消費量

で米国 = 、

どこ で -問題の天然燃料の消費。 - その燃焼熱。

たとえば、火力発電所は 1,000 トンの褐炭 = 3,500 kcal/kg を燃焼しました。これは、発電所が 500 トンの燃料に相当する量を消費したことを意味します。

500回

このように、「標準燃料」は、さまざまな種類の燃料の効率を比較し、それらの合計を計算するために使用される有機燃料の計算単位です。

さらに、発電所の効率を評価するには、別のパラメータが使用されます。 原単位消費量 標準燃料

たとえば、発電所では、発熱量のある 100 トンの燃料が燃焼しました。

Q = 3500 kcal/kg、つまり ＵＴで使われている = 50 t と同時にネットワークに放出される

E = 160,000 kWh の電気エネルギー。 その結果、同等の燃料の比消費量は b U = = 312 g/kWh となりました。

ステーションの効率と比消費量 b U = の間には関係があるため、この場合、η TPP = = = 0.395 となります。

2013 年度第 1 回講義のテスト問題 (BAE-12)

1.エネルギーとパワーとは何ですか? エネルギーと電力はどのような単位で測定されますか?

2.主な再生可能および非再生可能エネルギー資源を列挙します。

3. 燃料とエネルギーの複合体とは何ですか?

4. 燃料・エネルギー複合体の構成要素を列挙し、説明してください。

5. 電力システムとその特徴は？

6. 燃料とその主な特徴は何ですか?

7. 従来型燃料とは何ですか?なぜこの概念が導入されたのですか?

8. 等価燃料の比消費量はどのように決定されるか7

9. 従来の電力業界における発電所の種類を挙げてください。

10. 電力の概念を拡張しますか?

11. 火力発電所で電気エネルギーと熱エネルギーを生成するためにどのような資源が使用されますか?

12. 非伝統的な発電所ではどのような種類のエネルギー資源が使用されていますか?

13. 電力網とは何ですか?

14. 燃料塊の種類を列挙します。

15. 火力発電所が環境に与える影響。

	単位	t.e.f.への換算係数
冶金用コークス
石炭
オイルシェール
泥炭燃料
暖房用の薪
石油、ガス凝縮液
可燃性天然ガス
練炭
泥炭練炭
燃料油
家庭用暖房用燃料
コークスガス
高炉ガス
随伴ガス、乾燥
液化ガス
ディーゼル燃料
自動車用ガソリン
石油アスファルト
電気	千kWh
熱エネルギー

燃料当量トン (t.e.f.) は、29.3 MJ/kg に等しいエネルギー測定単位です。 1トンの燃料の燃焼中に放出されるエネルギー量として定義されます。 発熱量 7000 kcal/kg (典型的な発熱量に相当) 石炭).

可燃性 RES の使用による燃料節約量は、次の式で求められます。

kgf、(3.3.3)

ここで、 は計算期間 (10 年、月、四半期、年) 中に使用される可燃性再生可能エネルギー資源の熱です。

– 同等の燃料の燃焼熱 = 29.3 MJ/kg;

ή 1 – 可燃性 SER で動作する場合の炉内の燃料利用率 (FUF)。

ή 2 – 代替燃料で動作する場合、炉内のキット。

廃熱ボイラーを使用した場合の燃料節約量は、次の式で求められます。

Kg.t. 、(3.3.4)

ここで、 は燃料節約の計算期間中に廃熱ボイラーを通過する排気ガスの熱です。

–熱効率 廃熱ボイラー、PU。

–熱効率 燃料ボイラーが廃熱ボイラーに置き換えられました。

鉄冶金では、再生可能熱エネルギー源の使用により、輸入燃料 (天然ガス、重油、石炭) の最大 10% が年間節約されます。 冶金工場の消費全体のバランスに占める再生可能エネルギー資源の利用によって生成される熱エネルギーの量は 30%、いくつかの工場では 70% に達します。

ホットコークスの熱を利用。ホットコークスの熱はドライコークス冷却装置（DCT）で使用されます（図を参照）。 3.3.9.

米。 3.3.9. 乾式コークス消火設備の概略図。

図 3.3.8 の凡例:

1 – ホットコークス供給ユニット; 2 – 冷却されたコークスの出力。 3 – 乾式消火室。これには (位置 4 ～ 7: 4 – ホットコークスを受け取るためのプレチャンバー、5 – ガス出口用の斜めのガスチャネル、6 – 乾式消火ゾーン、7 – ガス供給およびガス分配装置、8 – 粉塵沈降装置が含まれます)チャンバー; 9 – 廃熱ボイラー (位置 10 ～ 16): 10 – 供給ポンプ; 11 – エコノマイザー; 12 – ドラム分離器; 13 – 循環ポンプ; 14 – 蒸発加熱面; 15 – 過熱器; 16 – 過熱蒸気出口; 17 – 沈降サイクロン; 18 – 冷却ガスの循環を提供する排気装置; 19 – コークスブリーズと粉塵の除去。

使用法ガス回収非圧縮タービン。

ガス回収非圧縮タービン (GUBT) は、高炉での鋳鉄の製錬中および主要ガス パイプラインでのガス還元中に生成される過剰なガス圧力で動作するターボエキスパンダです。 6 MW ラジアルタービンを備えた GUBT プロジェクトを実施した世界初の冶金工場は、マグニトゴルスク製鉄所でした。 2002 年、OJSC セヴェルスタールの 5500 m 3 の高炉で、ネフスキー工場 CJSC とドイツの会社 Zimmerman and Janzen が共同開発、製造した GUBT-25 が稼働しました。

ガス輸送システムにおけるエネルギー節約の観点から、ターボエキスパンダにおける天然ガスの過剰圧力からのエネルギーの利用は、今日非常に有望である。 ガス業界では、ターボエキスパンダは次の用途に使用されます。

１）ガスポンプユニットのガスタービン設備を始動し、停止時にローターを回転させる（ローターを冷却する目的）。 この場合、ターボエキスパンダーは輸送されたガスを操作し、タービンの後に大気中に放出します。

2) 液化プラントにおける天然ガスの冷却（タービン内で膨張するとき）。

3) パイプラインシステムを通した輸送の「現場」準備のための設備内の天然ガスの冷却（凍結による水分の除去など）。

4) 高圧コンプレッサーを駆動してピー​​ク時の貯蔵施設にガスを供給する。

5) タービン内の高圧パイプラインと低圧パイプラインの間のガス圧力差を使用して、消費者への天然ガス輸送システムのガス供給ステーション (GDS) での発電。

専門家によると、ロシア連邦には、最大150億kWhを発電できる容量1～3MWのターボエキスパンダーの建設と運転のための条件を備えたガス供給所や水圧破砕装置などの施設が約600あるという。年間の電力量。

説明書

燃料を従来のトンに変換するための特別なテーブルがあります。

特定の質量の燃料を従来のトンに変換するには、トン数に適切な係数を掛けるだけです。 たとえば、アルタイ石炭 1 個は従来の燃料 0.782 トンに相当します。
石炭 1 トンを標準トンに換算するには、以下の表を使用します。
石炭：
アルタイ、0.782

バシキール語、0.565

ヴォルクチンスキー、0.822

グルジア語、0.589

ドネツク、0.876

インティンスキー、0.649

カザフ語、0.674

カムチャツキー、0.323

カンスコ アチンスキー、0.516

カラガンダ、0.726

キゼロフスキー、0.684

キルギス、0.570

クズネツキー、0.867

リヴィウ・ヴォリンスキー、0.764

マガダン、0.701

ポドモスコヴヌイ、0.335

沿海州、0.506

サハリンスキー、0.729

スヴェルドロフスキー、0.585

シレジア、0.800

スタヴロポルスキー、0.669

タジク語、0.553

ツビンスキー、0.906

ツングースカ、0.754

ウズベク語、0.530

ウクライナブラウン、0.398

ハカシアン、0.727

チェリャビンスク、0.552

チチンスキー、0.483

エキバストゥズ、0.628

ヤクート、0.751

他の種類の燃料を従来のトンに換算するには、次の表を使用します (燃料のトン数に係数を掛けるだけです)。
粉砕泥炭、0.34

塊状泥炭、0.41

ピートクラム、0.37

冶金用コークス、0.99

コーク 10-25 mm、0.93

燃料練炭、0.60

石油精製ガスドライ、1.50

レニングラードの石版、0.300

エストニアの石版、0.324

液化ガス、1.57

燃料油、1.37

海軍燃料油、1.43

オイルを含む ガス凝縮液、1.43

使用済みオイル、1.30

ディーゼル燃料、1.45

家庭用暖房用燃料、1.45

航空ガソリン、1.49

誰もいない小さなスペース（たとえば、ダーチャ）に大量のピケットフェンスを降ろします。 巻尺または巻尺を備えて、各ボードのサイズを測定し、すべてを紙に記録します。 このプロセスは多大な労力を要しますので、しばらくお待ちください。 まだ測定されていない板と混同しないように、測定したすべての板を別の山に置くことをお勧めします。

すべての基板を測定し、すべてのデータを記録したら、簡単な数学的計算を実行します。 すべての板の長さを足し合わせます。 電卓を使ってもいいし、頭の中で計算してもいいし、頭の中で計算してもいい。 結果は必要な値になります。 ピケット フェンスの質量 () を長さ () に変換しました。

役立つアドバイス

1 トンのピケット フェンスのすべての板が同じ長さになる可能性があります。 この場合、タスクは単純化されます。1 つの板の長さを測定し、板の数を数え、ある値と別の値を掛ける必要があります。

従来型燃料は、計算に採用される有機燃料、つまり石油とその派生品、天然ガスとシェールや石炭、硬炭、泥炭の蒸留から特別に得られるガスを計算する単位であり、その有益な効果を比較するために使用されます。合計ではさまざまな種類の燃料が含まれます。

簡単に言うと、従来型燃料とは、特定の種類の燃料に含まれるエネルギー量のことです。

資源の分配と生産は、発熱量7000kcal/kgまたは29.3MJ/kgの燃料1kgを基準燃料単位として計算します。

参考までに、1 つは標準圧力および温度で 26.8 m3 の天然ガスに相当します。 1 テラジュールは 1,000,000,000,000 ジュールに相当し、1 メガジュールを使用すると、1 グラムの水で 238,846 度の温度に達することができます。 この計算はロシア連邦で受け入れられています。 国際エネルギー機関は、石油換算量を標準燃料の単位として採用しており、これは TOE (石油換算トン - 石油) と略称され、41.868 GJ に相当します。

従来燃料と天然燃料の関係式では、従来燃料の質量、天然燃料の質量、 熱を下げるこの天然燃料と熱量相当物の燃焼。

標準燃料の運用は、各種火力発電所の効率を比較する場合に特に便利です。 この目的のために、エネルギー業界は、電力単位を生成するために消費される標準燃料の量という指標を使用します。

最近、エネルギー資源が不足している国々、特に米国では、エネルギー価格が で決定されています。 燃料の「熱価格」の概念は特に普及しています。 専門家の間では、熱価格の概念、より正確には英国熱量単位 (BTU) は次のように計算されます。1 Btu は 1054.615 J に相当します。熱価格は、液体および液体の場合に特に高くなります。 気体燃料。 油田の支配権は米国にある。 世界の天然ガス埋蔵量の 56.4% はロシアとイランにあります。

出典:

• 従来の燃料は

ワット、W、W - SI では、この電力の単位は、その作成者であるジェームズ ワットにちなんで名付けられました。 ワットは 1889 年に電力の尺度として採用されましたが、それ以前は馬力が使用されていました。 – 馬力。 電力を他の測定単位に変換する方法を知ることは不必要ではありません。

必要になるだろう

• - 電卓。

説明書

電力 (火力発電と呼ばれます) を他の測定単位に換算する場合は、単位比データを使用します。 これを行うには、指定された電力に、変換する測定単位に対応する係数を掛けるだけです。
1 ワット時 3.57 kJ;
1 ワットは、107 erg/s に相当します。 1J/秒; 859.85 cal/h; 0.00134馬力
たとえば、組織は必要な数値 244.23 kW を示しました。
244.23 kW => 244.23* 1000 W = 244.23* 1000* 859.85 => = 210,000,000 cal/h または 0.21 G cal/h。

電力に関連する計算では、特に測定量が小さすぎる場合、または逆に、標準的な計算が通常使用されます。 これにより、値の順序に関連する計算が簡素化されます。 ワット自体はほとんどありません。 以下の図を使用して、整数形式の倍数を変換します。

1マイクロ(μ) => 1*0.000001
1 マイル (m) => 1*0.001
1 センチ (秒) => 1*0.01
1 デシ (d) => 1*0.1
1デッキ(da) => 1*10
1 ヘクト (g) => 1*100
1 キロ (k) => 1*1,000
1 メガ (M)=> 1*1,000,000
1 ギガ (G) => 1* 1,000,000,000

電力を熱エネルギーのどの測定単位に変換する必要があるかを調べます。 可能なオプション: J またはジュール – 仕事とエネルギーの単位。 Cal (カロリー) - 熱エネルギーの単位。単に kCal と書くことも、kCal/時間のように表すこともできます。

注記