Електрика + тепло + хімія

Старовинна народна притча розповідає про одного наполегливого коваля, який так довго працював у поті чола, поки не перетворив відмінний шматок заліза в ефектний … «пшик». Ну що ж, різні бувають майстри. І недосконалість «технологічного процесу» вмілого коваля не надто засмучує нас, тим більше, що шматок заліза – не бозна-яка важка втрата. Набагато сумніше, коли деякі «живі», реальні, далеко не казкові процеси, якими широко користується сучасна техніка, по своїй ефективності виявляються близькими сусідами «пшику» з цієї притчі.

Люблячі тато з мамою і дбайливі вчителі з дитинства привчали нас до правил хорошого тону. Хіба хто-небудь забуде привітатися, поступитися місцем жінці, пропустити старшого вперед? Особливо ввічливі ми буваємо до тих, кого мало знаємо. Але що там гріха таїти – з хорошими, старими знайомими, часом, особливо не церемонимось. Так буває іноді і в техніці.

Серед сотень, якщо не тисяч, корисних копалин, які сьогодні служать людині, паливо є його найбільш старим «знайомим». Ще задовго до того, як наші далекі предки зробили першу бронзову сокиру і навіть за багато тисячоліть до появи найдавнішої глиняної миски вони навчились користуватися вогнем і спалювати в полум’ї вогнища таємничі «чорні камені». Колись люди обожнювали їх, творили в їх честь молитви. Але йшли роки, владна рука знань зірвала з палива покрив таємничості. І в наші дні воно перетворилось на самий «заштатний» матеріал, з яким, як зі старим знайомим, «нема чого церемонитись».

Та й дійсно! Чи варто в наш комп’ютерний вік особливо турбуватись і піклуватись про саме звичайне вугілля, нехитрі сланці, пальний газ, маслянисту нафту? Варто!

ККД … 1 ВІДСОТОК!

Так, ми опановуємо атомну енергію. Так, ми наполегливо працюємо над термоядерними реакціями. Все це так. Але і сьогодні, і завтра, і через двадцять років основним джерелом енергії для нас як і раніше залишиться викопне паливо – кам’яне вугілля, нафта, горючі гази, сланці, торф. Сьогодні потреба в них вимірюється воістину астрономічними цифрами. Світовий видобуток палива набагато перевищує видобуток всіх інших корисних копалин, разом взятих.

Коли мова заходить про паливо, перш за все, представляються гігантські теплові електростанції, могутні тепловози, багатотонні самоскиди і витончені машини, стрімкі повітряні лайнери. Але це тільки «передусім». Якщо продовжити перерахування, то доведеться згадати сотні, якщо не тисячі машин, установок, матеріалів. Найбільш цікавими серед них виявляться, мабуть, всемогутні смоли, з яких хіміки отримують пластмаси і барвники, масла і каучуки, ліки і отрути проти шкідників сільського господарства.

Багато хто вважає, що сировиною для хімічної промисловості служить в основному нафта. Це далеко не так. Шляхом досить простої переробки з вугілля, сланців і торфу можуть бути отримані величезні кількості горючого газу і смол. Точно підраховано, що світові запаси твердого палива таять у собі в десятки разів більше пального газу, ніж розвідані родовища природного. А смол в них у 10-20 разів більше, ніж у світових запасах нафти.

Завдяки своїм «багатогранним» можливостям паливо в сучасній техніці виступає «слугою двох панів». Енергетики використовують його лише як джерело тепла. Хіміки, металурги і фахівці деяких інших галузей промисловості дивляться на нього лише як на вихідну сировину.

І ось в цих-то двох «тільки» і криється серйозна суперечність. Всі промислові установки, що використовують паливо в технологічних цілях – коксові батареї, доменні печі, крекінг-установки і десятки інших, – виявляються безнадійно марнотратними з енергетичної точки зору. Більшість з них для своєї роботи – для ведення хімічного або фізичного процесу – вимагає дуже небагато тепла. Паливо тут служить головним чином для підігріву сировини і апаратів до температури, при якій процеси йдуть найбільш успішно. Тому вся продукція та відходи виробництва виходять з апаратів з високою температурою, забирають із собою величезні кількості тепла, яке майже неможливо використовувати. Це прямі втрати, прямий збиток, і збиток величезний. Коефіцієнт корисної дії технологічних установок в середньому не перевищує 25 відсотків, а для багатьох з них падає до 1 відсотка і навіть нижче.

Попросту кажучи, виплавляючи сталь, отримуючи цемент або переганяючи сиру нафту, технологи корисно використовують лише четверту частину видобутого з величезною працею, перевезеного часом за тисячі кілометрів палива. А три чверті абсолютно свідомо, з чудовим розумінням суті справи викидають «в трубу», на вітер.

Значно «коректніше» поводяться з паливом енергетики. Їх котли корисно використовують 90 відсотків тепла, що міститься в пальному. Але ж одні відсотки далеко не завжди визначають суть справи і досконалість процесу. Можна, скажімо, домогтися 99,9 відсотка використання тепла, спалюючи в печі поліровані меблі, які щойно зійшли з конвеєра або вироби палехських умільців, Адже, кидаючи в топку котла матово поблискуючі шматки газового вугілля або спалюючи в форсунках маслянисту нафту, ми віддаємо вогню нейлонові шуби і шини автомобілів, чудодійні ліки і пластмасовий посуд, взуття, вічні ручки, деталі майбутніх літаків, радіоприймачів, пральних машин.

Так що і 90 відсотків не може нас занадто радувати.

МІНУС НА МІНУС ДАЄ ПЛЮС

Так хто ж з них краще: енергетики, що в повному розумінні слова спалюють величезні цінності, або технологи, які пропускають крізь пальці цілі океани енергії? І ті й інші гірше.

Може бути, хто-небудь з енергетиків або технологів, зачеплений за живе настільки різкою постановкою питання, образиться, почне заперечувати:
– А чи не багато ви захотіли – і сировину використовувати, і енергію витягти? Не можна ж з одного вола дві шкури здерти.

Ну що ж. З одного вола, мабуть, двох шкур не здереш. Але якщо вже користуватися сільськогосподарськими аналогіями, чому обов’язково звертатися до великої рогатої худоби. Адже, наприклад, від овець отримують не тільки шерсть, а й прекрасний сир!

Є у математиків непорушне правило: мінус на мінус дає плюс. І коли незабаром енергетикам потрібно якраз те, що втрачають технологи, а технологів цікавлять ті самі речі, до яких немає справи енергетикам, чи не можна, склавши їх величезні мінуси, отримати хоч найменший плюсик?

Можна! І не маленький, а грандіозний! Правда, справа полягає не в простому механічному складенні установок енергетиків і технологів. Йдеться про комбінування, об’єднання процесів технологічної переробки палива і процесів вилучення з нього хімічної енергії. При такому об’єднанні народжується принципово нове поняття енерготехнологій, яке може призвести, має призвести і обов’язково призведе до рішучої перебудови енергетики та багатьох інших галузей промисловості.

Далі буде.

Автор: Л. Юр’єв.