Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ТО)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 24 (всего у книги 41 страниц)
Топки
То'пки, город областного подчинения, центр Топкинского района Кемеровской области РСФСР. Расположен в 38 км к З. от г. Кемерово. Узел железнодорожных линий на Юргу, Ленинск-Кузнецкий, Барзас. 30 тыс. жителей (1974). Предприятия железнодорожного транспорта, механический и цементный заводы. Индустриальный техникум.
Топливная промышленность
То'пливная промы'шленность, совокупность отраслей промышленности, занятых добычей и переработкой различных видов топлива ; включает нефтедобывающую, нефтеперерабатывающую, газовую, угольную, торфяную и сланцевую промышленность. Т. п. – одна из важнейших отраслей тяжёлой промышленности . Роль топлива возрастает с развитием технического прогресса и неразрывно связанных с ним механизации, автоматизации, электрификации и теплофикации производства, обусловливающих интенсивный рост потребления энергии в народном хозяйстве. Горючее вещество, особенно нефть и газ, используются и как сырьё для химической промышленности.
В дореволюционной России (1913) общая добыча топлива (в пересчёте на условное) составляла 48,2 млн.т , в том числе дрова более 20%.
В СССР в итоге успешного выполнения первых пятилеток (1929—40) общая годовая добыча в 1940 достигла 238 млн.т условного топлива. Коренным образом изменилась структура Т. п. Возникла новая отрасль – газовая промышленность . В годы Великой Отечественной войны 1941—45 немецко-фашистские захватчики нанесли огромный ущерб Т. п. За годы 4-й пятилетки (1946—50) предприятия Т. п. были восстановлены, в 1950 добыча топлива в СССР превысила уровень 1940 на 31%. В последующие годы опережающими темпами росли ведущие отрасли Т. п. – нефтедобывающая и газовая. Добыча топлива в 1975 увеличилась по сравнению с 1950 в 5 раз (см. табл. 1).
Табл. 1. – Добыча топлива по видам в СССР (в пересчёте на условное топливо – 7 тыс. ккал* , млн. т )
| Годы | Всего | В том числе | |||||
| Нефть, включая газовый конденсат | Газ | Уголь | Торф | Сланцы | Дрова | ||
| 1913 1928 1940 1950 1960 1970 1975 | 48,2 54,2 237,9 311,2 692,8 1221,8 1590,3 | 14,7 16,6 44,5 54,2 211,4 502,5 701,8 | – 0,4 4,4 7,3 54,4 233,5 345,7 | 23,1 28,2 140,5 205,7 373,1 432,7 490,4 | 0,7 2,2 13,6 14,8 20,4 17,7 16,9 | – – 0,7 1,3 4,8 8,8 11,7 | 9,7 6,8 34,2 27,9 28,7 26,6 23,8 |
* 1 ккал. = 4,19 кдж.
СССР по добыче топлива занимает 2-е место в мире (после США).
Добыча нефти в СССР (см. Нефтяная промышленность ) увеличилась в 1975 по сравнению с 1950 в 13 раз и составила 490,8 млн.т, СССР по добыче нефти вышел на 1-е место в мире. Нефть добывается во многих районах страны: между Волгой и Уралом, в Западной Сибири, в Коми АССР, в Средней Азии и Казахстане, на Северном Кавказе, в Закавказье, на Украине, в Белоруссии и на Дальнем Востоке. Добыча газа в СССР возросла с 3,2 млрд.м3 в 1940 до 289,3 млрд.м3 в 1975. Основа высоких темпов развития газодобывающей промышленности – наличие в недрах страны значительных запасов газа, по которым СССР занимает 1-е место в мире. Газ добывается в больших размерах в Поволжье, на Украине, в Средней Азии, в Западной Сибири, на Кавказе, в северных районах страны, на Урале.
Перспективы дальнейшего развития нефтяной и газовой промышленности во многом связываются с освоением ресурсов Западной Сибири, Урала, Коми АССР и Средней Азии. Исключительно большое значение имеет открытие нефтяных и газовых месторождений в районах Западной Сибири, где в 1975 было добыто свыше 148 млн.т нефти и 38 млрд.м3 газа. В Оренбургской области добыча газа в 1975 составила 20 млрд.м3 .
Успешно развивается угольная промышленность . СССР по добыче угля с 1958 занимает 1-е место в мире. В 1975 в стране добыт 701 млн.т угля, в 24 раза больше, чем в 1913. За годы Советской власти значительно расширены границы основных угольных бассейнов страны – Донбасса и Кузбасса. Получила развитие добыча угля в Карагандинском, Экибастузском, Печорском и др. бассейнах; произведена оценка Канско-Ачинского, Иркутского, Ленского, Тунгусского угольных бассейнов; открыты крупные бассейны и месторождения: Тургайский, Таймырский, Южно-Якутский и др. Значительное место занимает добыча угля открытым способом, которая обеспечивает повышение производительности труда рабочих более чем в 7 раз по сравнению с подземной добычей, снижает себестоимость. В дореволюционное время открытым способом добывалось небольшое количество угля на Урале, ныне этот способ применяется в Кузнецком бассейне, на месторождениях Восточной Сибири, Дальнего Востока, на Урале, в Казахстане и др. районах страны. Добыча угля открытым способом в 1975 увеличилась по сравнению с 1940 в 36 раз и составила 32,2% общей добычи угля в СССР.
Совершенствуются процессы добычи топлива. Развитие получили новые методы разработки нефтяных месторождений. На предприятиях нефтяной и газовой промышленности внедряются передовые технологические процессы, осуществляется комплексная механизация и автоматизация производства. Осуществлен ввод в действие магистральных газопроводов: Средняя Азия—Центр, Пермь—Казань—Горький, Оренбург—Куйбышев, северные районы Тюменской области—Урал, Ухта—Торжок и др. На угольных шахтах СССР дальнейшее развитие получило основное направление механизации очистных работ – использование узкозахватных машин и механизированных комплексов.
В зарубежных социалистических странах добыча топлива (в пересчёте на условное) в 1974 составила (млн.т ): в Болгарии 8,7; Венгрии 20,7; ГДР 85,7; Польше 157; Румынии 70,2; Чехословакии 65,1; Югославии 31,0. В этих странах добываемое топливо состоит в основном из угля; только в Румынии нефть и газ составляют 80% добываемого топлива; в Венгрии наряду с углем значительный удельный вес в добываемом топливе занимает газ (31%).
Ведущее место среди капиталистических стран по добыче топлива занимают США (см. табл. 2).
Табл. 2. – Добыча топлива в главных капиталистических странах
(в пересчёте на условное топливо – 7 тыс. ккал* , млн. т )
| Страны | 1950 | 1960 | 1970 | 1974 |
| США Великобритания Франция ФРГ Италия Япония Канада | 1194 220 53,6 148 4,1 42,2 27,5 | 1442 197 66,0 175 15,6 52,2 66,3 | 2138 160 53,8 165 22,2 40,9 190 | 2047 154 40,2 161 24,1 23,6 256 |
В 1-й половине 70-х гг. Т. п. развитых капиталистических стран в условиях обострившегося мирового экономического кризиса испытывала большие трудности, вызванные нехваткой энергосырья, ростом цен, прежде всего на жидкое топливо (см. Энергетический кризис ).
См. также статьи Сланцевая промышленность , Топливный баланс , Торфяная промышленность .
Лит.: Материалы XXV съезда КПСС, М., 1976; Кортунов А. К., Газовая промышленность СССР, М., 1967; Энергетические ресурсы СССР. [т. 1]—Топливно-энергетические ресурсы, М., 1968; Нефтедобывающая промышленность СССР. 1917– 1968, М., 1968.
В.И. Рябко.
Топливный баланс
То'пливный бала'нс, баланс добычи, переработки и использования различных видов топлива . Удельный вес топлива в топливно-энергетических ресурсах СССР составляет 87% (1974). За годы Советской власти структура топливного баланса СССР коренным образом изменилась. В годы первых пятилеток в общей добыче топлива ведущее место занимали уголь и дрова; их удельный вес составил 73,5% в 1940. В послевоенные годы получили развитие наиболее прогрессивные виды топлива – нефть и газ. Ускоренными темпами добыча нефти и газа развивалась с середины 50-х гг. Доля нефти и газа в общей добыче топлива непрерывно возрастала – с 19,7% в 1950 до 65,9% в 1975. Доля угля в общей добыче топлива уменьшилась за это время с 66,1% до 30,8%. Изменилась и структура расходной части топливного баланса СССР: значительная часть топлива идёт на производственное потребление промышленностью и транспортом, небольшая часть – на бытовое потребление. Топливо используется в различных отраслях промышленности: в чёрной металлургии, машиностроении, химической промышленности, промышленности строительных материалов и т.д. Особенно широко в промышленности используется газ в качестве технологического топлива и сырья. Так, в 1974 использование газа в химической промышленности по сравнению с 1960 возросло в 10 раз, в чёрной металлургии и машиностроении – более чем в 6 раз.
В социалистических странах наибольший удельный вес в добыче топлива занимает (1974) уголь: в Болгарии – 83%, ГДР – 88%, Польше – 95%, Чехословакии – 95%, Югославии – 45 % . Только в Румынии нефть и газ составляют 80% добываемого топлива. В Венгрии наряду с углем значительный удельный вес в общей добыче топлива занимает газ – 31%.
В США нефть и газ в добыче топлива составляют (1974) 74%, в Канаде – 92%. В Великобритании, Франции, ФРГ, Японии добывается в основном уголь. Однако в потреблении нефть и газ занимают первое место.
Лит.: Мельников Н. В., Топливно-энергетические ресурсы СССР, М., 1971.
В. И. Рябко.
Топливный фильтр
То'пливный фи'льтр,фильтр для очистки жидкого топлива от различных примесей; устанавливается в системах питания двигателей внутреннего сгорания , на топливозаправщиках , автомобилях и т.п. Для грубой очистки применяют сетчатые, ленточно-щелевые и пластинчато-щелевые Т. ф., задерживающие крупные механические частицы размером более 20 мкм . В Т. ф. тонкой очистки сменные фильтрующие элементы, изготовляемые из пористых материалов, например фетра, войлока, бумаги, задерживают частицы от 5 до 20 мкм . Для удаления воды и частиц загрязнений размером 5 мкм и более из авиацинных топлив применяют аэродромные Т. ф. (фильтры-сепараторы).
Топливный элемент
То'пливный элеме'нт, важнейшая составная часть электрохимического генератора , обеспечивающая прямое преобразование химической энергии (реагентов – топлива и окислителя) в электрическую. Основу Т. э. составляют два электрода, разделённые твёрдым или жидким электролитом (см. рис.). Топливо и окислитель подаются в полости, граничащие с электродами; на поверхности раздела электролит – электрод в присутствии катализатора происходят реакции окисления и восстановления (см. Окисление-восстановление ). В результате этих реакций образуются ионы А— и В+ (рекомбинирующие затем до конечного продукта реакции AB ) и выделяется (или поглощается) тепло Q. Освободившиеся при реакции окисления топлива электроны создают на соответствующем электроде (аноде) избыточный отрицательный заряд; на катоде в результате реакции восстановления окислителя создаётся избыточный положительный заряд. При замыкании внешней цепи в ней появляется электрический ток, совершающий полезную работу Епол . Суммарная реакция: А + В = AB + Q+ Епол . Электролит в Т. э. не только содержит вещества, участвующие в электрохимических реакциях, но и обеспечивает пространственное разделение процессов окисления и восстановления. Для эффективной работы Т. э. необходимы развитая поверхность электродов (до сотен м2 на г вещества), рациональная организация процессов адсорбции и ионизации молекул реагирующих веществ и отвода электронов и продуктов реакции, высокая чистота реагентов.
Идея создания Т. э. была высказана в начале 19 в. английским физиком У. Р. Гровом, однако её практическая реализация осуществлена (почти одновременно в СССР, США, Франции и Великобритании) лишь в 60-х гг. 20 в. В середине 70-х гг. известно много Т. э. разных типов, различающихся рабочими температурами (от комнатной до 1200 К), а также видом используемого топлива (водород, водородсодержащие вещества, металлы и т.д.), окислителя (кислород, кислородсодержащие вещества, хлор и т.д.), катализатора (платина, палладий, серебро, никель, уголь и т.д.) и электролита (щёлочи или кислоты, твёрдые окислы металлов, расплавы солей, ионообменные полимеры и т.д.). Практическое применение получили главным образом Т. э., в которых в качестве топлива, окислителя и электролита используют соответственно водород, кислород и щёлочь (или ионообменный полимер). Такие Т. э. работают при невысоких температурах (до 100 °С), что обеспечивает им длительный (до нескольких тыс.ч ) ресурс работы; их рабочее напряжение ~1 в . Однако топливом в Т. э. принципиально может служить любое вещество, реагирующее при рабочей температуре с кислородом или галогенами. Перспективны Т. э. с прямым окислением углеводородов (пропана, бензина), спиртов, аммиака и т.д. Одна из основных проблем, стоящих на пути их создания, – разработка теории катализа и практических методов получения катализаторов, обладающих достаточной активностью и коррозионной стойкостью и не подверженных отравляющему действию продуктов реакции. См. также Грове элемент .
Лит.: Феттер К., Электрохимическая кинетика, пер. с нем., М., 1967; Фильштих В., Топливные элементы, пер. с нем., М., 1968; Лидоренко Н. С., Мучник Г. Ф., Перспективы и научные проблемы применения методов непосредственного получения электроэнергии из химических топлив, «Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт», 1973, № 2.
()
Н. С. Лидоренко, Г. Ф. Мучник.
Схема топливного элемента: 1 и 2 – полости с реагентами; 3 – электроды; 4 – электролит; А – окислитель; В – топливо; AB – продукты реакции; R – сопротивление нагрузки; I – электрический ток; Q – тепло, выделяющееся (поглощающееся) в результате реакции.
Топливо
То'пливо, горючие вещества, выделяющие при сжигании значительное количество теплоты, которая используется непосредственно в технологических процессах или преобразуется в др. виды энергии. Для сжигания Т. служат различные технические устройства – топки , печи , камеры сгорания . Существует много горючих веществ, однако к Т. относят только те, которые достаточно широко распространены в природе, причём добыча их не связана с большими затратами, а продукты сгорания практически безвредны. Таким требованиям отвечают вещества, основная составная часть которых – углерод. К ним относятся полезные ископаемые органического происхождения – бурый уголь, горючие газы, горючие сланцы, каменный уголь, нефть, торф, а также древесина и растительные отходы (солома, лузга и др.). Исключение составляет Т. для ракетных двигателей (см. Ракетное топливо , Металлсодержащее топливо ).
В ядерной энергетике применяется понятие ядерного Т.– вещества, ядра которого делятся под действием нейтронов, выделяя при этом энергию в основном в виде кинетической энергии осколков деления ядер и нейтронов (см. Ядерное топливо ). Поэтому обычное химическое Т., в отличие от ядерного, называется органическим. Природное органическое Т. – основной источник теплоты, используемой человечеством (70-е гг. 20 в.). На сырье из природного Т. почти полностью базируется нефтехимическая промышленность (см. Основной органический синтез), производство смазочных материалов и т. д. (см. Нефтепродукты ).
Первоначально для получения теплоты (огня) пользовались главным образом растительным Т. (дровами и т. д.). Ископаемые Т. – уголь и нефть известны с древнейших времён, но лишь с середины 19 в. эти виды Т. стали вытеснять менее калорийные растительные Т., что имело большое значение для сохранения лесов (см. Охрана природы ).
Свойства Т. в значит, степени определяются их химическим составом (в % по массе). Содержащиеся в Т. химические элементы обозначаются соответствующими символами – С, Н, О, N, S; зола и вода – соответственно А и W. Влажность и зольность Т. даже в пределах одного его сорта подвержены значительным колебаниям, поэтому для уточнения характеристик часто используют составы Т., отнесённые не только к рабочей массе, то есть подаваемой в топку (обозначается индексом р), но и к сухой массе (с), горючей (г), органической (о). Например, обозначение С г ‑91 показывает, что горючая масса данного Т. содержит углерода 91% (по массе). Важнейшая характеристика практической ценности Т. – теплота сгорания . Для сравнительных расчётов используется понятие топлива условного с теплотой сгорания 7000 ккал/кг (29308 кдж/кг ). Качество каменных углей характеризуется выходом летучих веществ Vл , переходящих в газо– или парообразное состояние при нагревании угля без доступа воздуха. При этом образуется нелетучий остаток, по свойствам которого судят о спекаемости данного угля, то есть его пригодности для коксования. Окисляемость Т. при обычных температурах определяет способы и сроки хранения Т.; при высокой окисляемости Т. могут самовоспламеняться. Способность Т. к самовоспламенению определяют температурой воспламенения. Жидкие Т., кроме того, характеризуются температурой вспышки (способностью смеси паров Т. с воздухом воспламеняться без загорания самой жидкости). Эта характеристика имеет определяющее значение при сжигании Т. в двигателях внутреннего сгорания. Возможность получения высоких температур при сжигании Т. зависит от жаропроизводительности Ta — максимальной температуры, теоретически достигаемой при полном сгорании Т. в воздухе, причём выделяемая теплота полностью расходуется на нагрев образующихся продуктов сгорания. Механическая прочность твёрдого Т. имеет большое значение при перевозках его на дальние расстояния и многократных перегрузках. При сжигании Т. в виде пыли затрата энергии на пылеприготовление характеризуется размолоспособностью Т. При слоевом сжигании Т. большое значение имеет также его гранулометрический состав, т.е. содержание в Т. частиц различной крупности. В таблице приведены основные характеристики некоторых Т.
Основные характеристики некоторых топлив
| Вид топлива | Состав, % (по массе) | Выход летучих Vл ,% (по массе) | Жаропроиз– водительность, Та , С | Теплота сгорания Qрн , Мдж/кг | ||||||
| Wр | Aр | Cр | Hр | Sр | Nр | Oр | ||||
| Дрова Фрезерный торф Бурый уголь (канско-ачинский) Каменный уголь (газовый донецкий) Антрацитовый штыб Мазут (высокосернистый) Бензин Природный газ | 40 50 33 8 0,5 3 – – | 0,6 6,3 6 23 23 0,1 – – | 30,3 24,7 43,7 55,2 63,8 83 85 74 | 3,6 2,6 3 3,8 1,2 10,4 14,9 25 | —0,1 0,2 3,2 1,6 2,8 0,05 – | 0,4 1,1 0,6 1,0 0,6 – – 1,0 | 25,1 15,2 13,5 5,8 1,3 0,7 0,05 – | 85 70 48 40 3,5 – – – | 1600 1500 1800 2050 2150 2100 2100 2000 | 10,2 8,1 15,7 22 22,6 39,2 44 35,6* |
* Теплота сгорания природного газа дана в Мдж/м3 .
Т. по агрегатному состоянию подразделяют на твёрдые, жидкие, газообразные; по происхождению – на природные (уголь, нефть и др.) и искусственные, получаемые в результате переработки природных Т. Например, качество твёрдого Т. может повышаться (без изменения его химического состава) брикетированием , обогащением, пылеприготовлением. Применяемый в доменном процессе кокс изготовляют нагреванием Т. (главным образом каменного угля) до 950—1050 °C без доступа воздуха (см. Коксование , Коксохимия ). Из жидкого природного Т. (нефти) нефтепродукты вырабатывают дистилляцией (см. Перегонка нефти ), крекингом , пиролизом . Последний – один из важнейших промышленных методов получения сырья для нефтехимического синтеза . Газообразное искусственное Т. получают из твёрдого и жидкого газификацией топлив (см. также Подземная газификация углей , Газы нефтепереработки ). О биохимической переработке раститительного Т. см. в ст. Гидролиз растительных материалов .
При современном уровне добычи (1975) разведанных запасов угля хватит на тысячи лет, прогнозных запасов нефти и газа при существующем уровне добычи – лишь на 100—150 лет, а с учётом роста темпов добычи эти запасы могут быть исчерпаны за 50—60 лет. Ограниченность ресурсов газа и нефти и значительное повышение их стоимости вызвали стремление к экономии ископаемого Т. и использованию для получения энергии др. источников (см. Теплоэнергетика , Гелиотехника , Ядерная энергетика , Энергетический кризис ).
Так как почти всё добываемое Т. сжигается (лишь около 10% нефти и газа потребляется в виде сырья), ежегодный выброс в атмосферу Земли веществ, образующихся при сжигании Т., достигает огромных количеств: золы около 150 млн. т , окислов серы около 100 млн. т , окислов азота около 60 млн. т , двуокиси углерода около 20 млрд. т. Для защиты окружающей среды разрабатываются различные методы улавливания вредных веществ из продуктов сжигания, а также такие способы сжигания, при которых эти вещества (окислы азота и CO) не образуются.
Лит. см. при статьях об отд. видах Т.
И. Н. Розенгауз.
Топливо условное
То'пливо усло'вное, единица учёта органического топлива , применяемая для сопоставления эффективности различных видов топлива и суммарного учёта их. В качестве единицы Т. у. принимается 1 кг топлива с теплотой сгорания 7000 ккал /кг (29,3 Мдж /кг ). Соотношение между Т. у. и натуральным топливом выражается формулой:
где By — масса эквивалентного количества условного топлива, кг ; Вн — масса натурального топлива, кг (твёрдое и жидкое топливо) или м3 (газообразное); 
– низшая теплота сгорания данного натурального топлива, ккал /кг или ккал /м3 ; 
– калорийный эквивалент.
Значение Э принимают: для нефти 1,4; кокса 0,93; торфа 0,4; природного газа 1,2.
Использование Т. у. особенно удобно для сопоставления экономичности различных теплоэнергетических установок. Например, в энергетике используется следующая характеристика – количество Т. у., затраченное на выработку единицы электроэнергии. Эта величина g , выраженная в г Т. у., приходящихся на 1 квт×ч электроэнергии, связана с кпд установки h соотношением
С помощью Т. у. можно составить топливный баланс или суммарный энергетический баланс отрасли, страны и мира в целом (см. Топливная промышленность ).
В некоторых странах принят иной подсчёт Т. у., например во Франции в качестве Т. у. принято топливо, имеющее либо низшую теплоту сгорания 6500 ккал /кг (27,3 Мдж /кг ), либо высшую теплоту сгорания 6750 ккал /кг (28,3 Мдж /кг ); в США и Великобритании в качестве крупной единицы Т. у. принимают единицу учёта, равную 1018 британских тепловых единиц (36 млрд. т Т. у.).
И. Н. Розенгауз.
