Электричество + тепло + химия

кузнец

Старинная народная притча рассказывает об одном незадачливом кузнеце, который долго трудился в поте лица, пока не превратил отличный кусок железа в эффектный… «пшик». Ну что ж, разные бывают мастера. И несовершенство «технологического процесса» умелого кузнеца не слишком расстраивает нас, тем более, что кусок железа — не бог весть какая тяжелая потеря. Гораздо печальнее, когда некоторые «живые», реальные, далеко не сказочные процессы, которыми широко пользуется современная техника, по своей эффективности оказываются близкими соседями «пшика» из этой притчи.

Любящие папа с мамой и заботливые учителя с детства приучали нас к правилам хорошего тона. Разве кто-нибудь забудет поздороваться, уступить место женщине, пропустить старшего вперед? Особенно предупредительны мы бываем к тем, кого мало знаем. Но что там греха таить — с хорошими, старыми знакомыми, порой, особенно не церемонимся. Так бывает иногда и в технике.

Среди сотен, если не тысяч, полезных ископаемых, которые сегодня служат человеку, топливо является его наиболее старым «знакомым». Еще задолго до того, как наши далекие предки сделали первый бронзовый топор и даже за многие тысячелетия до появления древнейшей глиняной миски они научились пользоваться огнем и сжигать в пламени костра таинственные «черные камни». Когда-то люди обожествляли их, творили в их честь молитвы. Но шли годы, властная рука знаний сорвала с топлива покровы таинственности. И в наши дни оно превратилось в самый «заштатный» материал, с которым, как со старым знакомым, «нечего церемониться».

Да и действительно! Стоит ли в наш компьютерный век особенно беспокоиться и заботиться о самом обычном угле, бесхитростных сланцах, горючем газе, маслянистой нефти? Стоит!

КПД… 1 ПРОЦЕНТ!

Да, мы овладеваем атомной энергией. Да, мы упорно работаем над термоядерными реакциями. Все это так. Но и сегодня, и завтра, и через двадцать лет основным источником энергии для нас по-прежнему останется ископаемое топливо — каменный уголь, нефть, горючие газы, сланцы, торф. Сегодня потребность в них измеряется поистине астрономическими цифрами. Мировая добыча топлива намного превышает добычу всех других полезных ископаемых, вместе взятых.

каменный уголь

Когда речь заходит о топливе, прежде всего, представляются гигантские тепловые электростанции, могучие тепловозы, многотонные самосвалы и изящные машины, стремительные воздушные лайнеры. Но это только «прежде всего». Если продолжить перечисление, то придется упомянуть сотни, если не тысячи машин, установок, материалов. Наиболее интересными среди них окажутся, пожалуй, всемогущие смолы, из которых химики получают пластмассы и красители, масла и каучуки, лекарства и яды против вредителей сельского хозяйства.

Многие считают, что сырьем для химической промышленности служит в основном нефть. Это далеко не так. Путем довольно простой переработки из угля, сланцев и торфа могут быть получены огромные количества горючего газа и смол. Точно подсчитано, что мировые запасы твердого топлива таят в себе в десятки раз больше горючего газа, чем разведанные месторождения природного. А смол в них в 10—20 раз больше, чем в мировых запасах нефти.

Благодаря своим «многогранным» возможностям топливо в современной технике выступает «слугой двух господ». Энергетики используют его только как источник тепла. Химики, металлурги и специалисты некоторых других отраслей промышленности смотрят на него только как на исходное сырье.

И вот в этих-то двух «только» и кроется серьезнейшее противоречие. Все промышленные установки, использующие топливо в технологических целях — коксовые батареи, доменные печи, крекинг-установки и десятки других,— оказываются безнадежно расточительными с энергетической точки зрения. Большинство из них для своей работы — для ведения химического или физического процесса — требует очень немного тепла. Топливо здесь служит главным образом для подогрева сырья и аппаратов до температуры, при которой процессы идут наиболее успешно. Поэтому вся продукция и отходы производства выходят из аппаратов с высокой температурой, уносят с собой огромные количества тепла, которое почти невозможно использовать. Это прямые потери, прямой убыток, и убыток огромный. Коэффициент полезного действия технологических установок в среднем не превышает 25 процентов, а для многих из них падает до 1 процента и даже ниже.

Попросту говоря, выплавляя сталь, получая цемент или перегоняя сырую нефть, технологи полезно используют лишь четвертую часть добытого с огромным трудом, перевезенного порой за тысячи километров топлива. А три четверти совершенно сознательно, с отличным пониманием существа дела выбрасывают «в трубу», на ветер.

Значительно «корректнее» обращаются с топливом энергетики. Их котлы полезно используют 90 процентов тепла, содержащегося в горючем. Но ведь одни проценты далеко не всегда определяют существо дела и совершенство процесса. Можно, скажем, добиться 99,9 процента использования тепла, сжигая в печи только что сошедшую с конвейера полированную мебель или изделия палехских умельцев, А ведь, бросая в топку котла матово поблескивающие куски газового угля или сжигая в форсунках маслянистую нефть, мы предаем огню нейлоновые шубы и шины автомобилей, чудодейственные лекарства и пластмассовую посуду, обувь, вечные ручки, детали будущих самолетов, радиоприемников, стиральных машин.

Так что и 90 процентов не может нас слишком радовать.

МИНУС НА МИНУС ДАЕТ ПЛЮС

Так кто же из них лучше: энергетики, в полном смысле слова сжигающие огромные ценности, или технологи, упускающие сквозь пальцы целые океаны энергии? И те и другие хуже.

Может быть, кто-нибудь из энергетиков или технологов, задетый за живое столь резкой постановкой вопроса, обидится, начнет возражать:
— А не много ли вы захотели — и сырье использовать, и энергию извлечь? Нельзя же с одного вола две шкуры содрать.

Ну что ж. С одного вола, пожалуй, двух шкур не сдерешь. Но если уж пользоваться сельскохозяйственными аналогиями, почему обязательно обращаться к крупному рогатому скоту. Ведь, например, от овец получают не только шерсть, но и прекрасный сыр!

Есть у математиков незыблемое правило: минус на минус дает плюс. И коль скоро энергетикам нужно как раз то, что теряют технологи, а технологов интересуют те самые вещи, до которых нет дела энергетикам, нельзя ли, сложив их огромные минусы, получить хоть самый маленький плюсик?

Можно! И не маленький, а грандиозный! Правда, дело заключается не в простом механическом сложении установок энергетиков и технологов. Речь идет о комбинировании, объединении процессов технологической переработки топлива и процессов извлечения из него химической энергии. При таком объединении рождается принципиально новое понятие энерготехнологии, которое может привести, должно привести и обязательно приведет к решительной перестройке энергетики и многих других отраслей промышленности.

Продолжение следует…

Автор: Л. Юрьев.

P. S. О чем еще говорят британские ученые: о том, что изучение природы тепла – очень перспективное направление в современной науке, вот как то даже видел специальный сайт о теплотехнике, занимающийся всеми этими вопросами.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *