16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/263/860547.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 03 (263) февраль 2015 года

Эра нефтяных топлив продолжается

Новые технологии К. т. н. Евгений ДУБРОВИН, к. т. н. Игорь ДУБРОВИН

Конец 2014 года ознаменовался значительным падением стоимости нефти по причине резкого снижения спроса на нее в экономически развитых странах. По мнению некоторых зарубежных экспертов, невостребованность нефти явилась одним из симптомов окончания эры широкого ее использования.

Действительно ли закончилось время жидких углеводородных топлив или мнение экспертов – очередная «утка», не имеющая ничего общего с реальностью?

Сегодня в мире на жидком углеводородном горючем работает более 35 процентов всех топливо­сжигающих установок: автомобильные двигатели, газовые турбины, паровые котлы, дизельные агрегаты, при этом до 70 процентов затрат на их эксплуатацию приходится на приобретение топлива.

Целью экономических отношений в условиях рынка является получение прибыли. Это означает, что товар пытаются приобрести по более низкой цене, а продать – по более высокой. Что в полной мере касается и сырой нефти. В связи с этим для потребителей жидких углеводородных горючих в качестве главного критерия выбора того или иного сорта топлива, как правило, выступает его стоимость.



Выбор нефти

Безусловно, стоимость нефти – немаловажный фактор. Однако выбор ее только по стоимостному критерию не совсем верный. К сожалению, ошибочным является и мнение о том, что чем нефть дороже, тем она лучше, и, наоборот, что хорошая нефть должна стоить дорого.

Нефть – сырье для производства нефтяных углеводородных топлив и других нефтепродуктов. Полученное из нее топливо является товаром особого рода, поскольку выступает в роли своеобразного «посредника», представляющего собой «хранитель» или носитель энергии. Основным же его назначением является не «хранение», а получение тепловой (в котлах и печах) и механической (в двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах) энергии.

Для правильного выбора нефти, которая впоследствии будет переработана в тот или иной вид топлива для использования в энергетических установках, следует учитывать все критерии жизненного цикла произведенного из нее горючего.



Зависимость от месторождения

Жизненный цикл топлива начинается с момента его производства (различные виды нефтяного горючего) или добычи (уголь и природный газ) и заканчивается непосредственно процессом сгорания, конечными продуктами которого являются газовые и тепловые выбросы в атмосферу, обладающие определенными качественно-количественными показателями и температурой.

Производство любого топлива начинается с процесса его добычи. Очевидно, что расходы на добычу угля и природного газа ниже, чем затраты на добычу сырой нефти, из которой в дальнейшем будут произведены различные виды жидкого углеводородного топлива.

Известно, что любое топливо содержит практически все элементы, вещества и соединения, имеющиеся в районе их месторождения. Например, уголь из Южно-Африканской Республики включает радиоактивные элементы, а нефть из Башкирии – повышенное количество серы. Другими словами, по химическому составу горючего можно с большой вероятностью определить район добычи углеводородного ископаемого.

Таким образом, при выборе топлива необходимо обратить внимание на район происхождения исходного сырья. Так, при использовании высокосернистых мазутов, произведенных из приволжской нефти, расходы на приобретение топлива снизятся, но при этом повысятся эксплуатационные затраты на чистку поверхностей нагрева, ремонт топливосжигающих установок и замену их элементов, а также расходы на защиту атмосферы от оксидов серы.



Процесс переработки

Немаловажным критерием при выборе топлива является технология процесса переработки (производства) углеводородного горючего. Данный критерий необходимо учитывать по ряду причин. Первая – несмотря на сходство технологических этапов в целом, каждый завод имеет свои особенности. Исходя из этого, качественные характеристики производимой продукции могут отличаться, и отличаться значительно.

Вторая – замена в 2000 году в России государственных стандартов (ГОСТов) на технические условия (ТУ). Следует отметить, что технические условия разрабатываются для отдельно взятого предприятия или группы предприятий с учетом оснащенности их производственной базы и квалификации работников. В то время как ГОСТы обязывали все предприятия страны и отрасли в целом подтягивать свои производственные базы и квалификацию работников до государственного и мирового уровня.

Третья – несоответствие качественных показателей топлив российского производства и горючих европейского и североамериканского производства.

И, наконец, – различный уровень квалификации работников и разная культура производства. В связи с этим топливо российского производства отличается от аналогичных европейских и североамериканских стандартов.



Проблемы хранения

Этап хранения топлива также следует рассматривать как критерий выбора горючего. Критерий по хранению, а вернее сроку и условиям хранения углеводородных горючих, особенно актуален для нефтяных и газообразных топлив, поскольку на этом этапе жизненного цикла у первых (бензинов, керосинов, дизельных топлив и мазутов) доминирует снижение качественных, а у последних (природного, попутного и промышленного газов) – количественных показателей.

Так, при статическом хранении жидких видов топлива наряду с естественной убылью происходит их осмоление, расслоение, испарение, окисление, обводнение и образование высоковязкого водно-углеродного отстоя. Исключением не являются и газообразные виды топлива, хранение которых, помимо всего прочего, может сопровождаться большой вероятностью утечек.

Применяемая в настоящее время технология хранения практически всех углеводородных топлив не способна в течение длительного времени сохранять их высокое качество. Одним из примеров сказанному является полная потеря эксплуатационных свойств и невозможность использования по прямому назначению дизельного топлива на резервных и аварийных дизельных электростанциях после длительного хранения на бездействующем объекте. Еще одним наглядным примером может служить существенное ухудшение качества резервного топочного мазута и невозможность его сжигания в котлах энергокомплексов при их длительном отоплении природным газом.

По данному критерию наилучшим считается уголь, а наихудшим – бензины.

Необходимо добавить, что ухудшение качества жидких углеводородных топлив при статическом хранении начинается уже после 10‑14 суток.

Таким образом, изменение качественно-количественных показателей углеводородного топлива напрямую связано со временем и условиями его хранения. Чем срок хранения меньше – тем качество топлива выше, и наоборот.



Этап сжигания

К одним из критериев выбора топлива относится этап непосредственного извлечения из него энергии, эффективность реализации которого зависит от качества горючего и количества воздуха, требуемого для его сжигания. Очевидно, что сжигание топлива, потерявшего, например, при хранении, свое качество вызывает перерасход горючего вследствие необходимости завышения количества воздуха на протекание реакции окисления. Этап использования горючего по своему прямому функциональному назначению (сжигание) определяется, в том числе, и теплотворной способностью (калорийностью или теплотой сгорания) горючего.

Наибольшей теплотой сгорания обладают жидкие углеводородные виды горючего, а наименьшей – газообразные топлива. Несмотря на то что горючая часть угля обладает большей, чем у нефтяных топлив теплотой сгорания, с учетом 60 %-ного негорючего остатка (балласта), реальная калорийность практически всех углей находится между теплотворными способностями жидких и газообразных топлив.

Очевидно, что при прочих равных условиях, чем выше калорийность топлива, тем большее количество энергии можно извлечь (выделить) из единицы его веса при правильной организации процесса сжигания. Это означает, что для получения одного и того же количества энергии требуется затратить меньшее количество нефтяного топлива, чем природного газа или угля.

Таким образом, качество и калорийность топлива определяют его расход на горение, а значит, и требуемое количество горючего на заданный период времени – например, для обеспечения отопительного сезона.



Отложения на поверхностях нагрева

Важным критерием при выборе топлива является процесс его золо- и сажеотложения на поверхностях нагрева при сжигании. Этот критерий характеризует интенсивность передачи производимой топливом энергии через поверхности нагрева к теплоносителю: чем меньше отложений, тем большее количество тепла передается теплоносителю, и наоборот.

Количество и качество золо- и саже отложений на поверхностях нагрева определяется, в том числе, и качественно-количественными показателями балласта (негорючего остатка), содержащегося в составе сжигаемого горючего. По данному критерию лучшим считается газообразное топливо, а худшим – уголь.

В конечном итоге критерий по золо- и сажеотложениям определяет полноту передачи получаемой при сжигании энергии. А также – сроки между наружными чистками поверхностей нагрева, то есть период нерабочего состояния топливосжигающей установки и время выполнения необходимых процессов очистки.



Дымовые газы

Наконец, к критерию выбора того или иного вида топлива, несомненно, относится процесс образования и дальнейшего выброса дымовых уходящих газов в атмосферу. Он определяется качественно-количественным составом и температурой продуктов сгорания, создающих уровень теплового и газового загрязнения окружающей природной среды.

По качественному составу газов после сжигания горючего также можно определить район месторождения того или иного природного углеводородного топлива. Здесь наиболее предпочтительно нефтяное топливо, имеющее количество выбросов вредных веществ, химических элементов и соединений в относительно небольших допустимых пределах. Наиболее же опасно сжигание газообразных топлив, сбрасывающих в атмосферу от 94 до 97 процентов оксидов азота, вызывающих кислотные дожди.

Таким образом, критерий по качественно-количественному составу и температуре дымовых уходящих газов, сбрасываемых в атмосферу, определяет экологическую чистоту того или иного вида топлива, а значит, и потенциальные затраты на оплату штрафов за загрязнение окружающей природной среды, а также расходы на реализацию экологических мероприятий.

Необходимо напомнить, что каждый вид топлива имеет свой температурный предел использования. Особенно актуальным для эксплуатационников является вопрос сжигания топлива при низких температурах наружного воздуха. Известно, что газообразное топливо при температурах ниже –25 °С использовать практически невозможно, поскольку оно изменяет фазовое состояние и превращается в жидкость. Жидкое углеводородное топливо может быть использовано при более низких температурах, например дизельное арктическое топливо – до –50 °С. При более низких температурах воздуха все нефтяные виды горючих густеют и затвердевают. Самый большой предел температур использования топлива имеет уголь, который можно сжигать при более низких температурах.



Время нефтяного топлива не закончилось

В настоящее время отдельными зарубежными и отечественными СМИ активно формируется мнение о том, что нефтяное топливо может быть заменено другими энергоносителями, такими, например, как сланцевое горючее, природный газ, различные виды биологических топлив, природные явления (солнечное излучение, ветер, приливы, отливы) и т. п.

Однако сколько бы ни говорили о том, что эра нефтяного топлива, а значит – и востребованности сырой нефти – прошло, углеводородные виды горючего еще длительное время будут использоваться в промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве, на транспорте и в других сферах.

Основаниями такого оптимистического прогноза в отношении нефтяного топлива могут служить следующие обстоятельства.

Во-первых, эксплуатационные характеристики нефтяных видов топлива еще длительное время будут положены в тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания, котлов и газовых турбин. Во-вторых, конструкционные материалы топливосжигающих установок до сих пор выбираются и будут выбираться в ближайшее время с учетом физико-химических и эксплуатационных свойств жидких углеводородных топлив.

В-третьих, критериям выбора топлива наиболее полно соответствуют именно нефтяные виды горючего.

В-четвертых, в мире до сих пор открываются и вступают в эксплуатацию новые месторождения нефти.

В-пятых, технология добычи нефти и производства нефтепродуктов хорошо отработана и прошла испытание временем.

И, наконец, затраты на получение требуемого количества альтернативных видов энергоносителей значительно превышают расходы на добычу нефти и производство из нее нефтепродуктов.

Любой эксплуатационник знает, что результатом сжигания в топливосжигающих установках нерасчетного горючего в большинстве случаев является их выход из строя, аварии и катастрофы со всеми вытекающими последствиями. Анализ многочисленных аварий различных топливосжигающих установок показывает, что использование в них нерасчетных горючих весьма опасно.

Становится очевидным, что для сжигания альтернативных энергоносителей необходимо эти виды горючих сделать для топливосжигающих установок штатными или расчетными, для чего требуется изменение их конструкции и (или) состава топливных систем. Очевидно, что замена штатного (расчетного) топлива для топливосжигающих установок в масштабах одной страны и мирового сообщества в целом в обозримом будущем просто невозможна.

Необходимо отметить, что последнее слово в выборе горючего для использования в той или иной топливосжигающей установке должно принадлежать не логистам, не финансистам и даже не менеджерам, а эксплуатационникам и специалистам по топливу. Правильный выбор топлива не только сохраняет работоспособность топливосжигающих установок, обеспечивает их надежность и эффективность функционирования, но одновременно и экономит значительные финансовые средства, сохраняя при этом заданный уровень экологической чистоты энергетического комплекса.



Выводы

Эра жидких углеводородных топлив не закончилась. Это значит, что нефть как исходное сырье для производства различных нефтепродуктов будет востребована и в обозримом будущем.

Время низких цен на нефть – благоприятный период для выбора и покупки данного сырья для производства энергоносителей, соответствующих максимальному количеству критериев качества.

Мнение зарубежных экспертов о снижении значимости нефти в мировом топливном балансе в будущем не имеет под собой никаких оснований и падение ее стоимости не является определяющим фактором потребности этого важного природного ископаемого для экономической деятельности различных стран мира. Таким образом, снижение цен на сырую нефть в настоящее время – явление временное.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 03 (263) февраль 2015 года:

  • У блока БН-800 появились проблемы
    У блока БН-800 появились проблемы

    Энергопуск блока с реактором БН-800 – главная задача Белоярской АЭС на 2015 год. Об этом заявил директор станции Михаил Баканов. ...

  • Возможности современной сварки
    Возможности современной сварки

    Появившись в начале 19 века, сварка постоянно совершенствуется, позволяя добиться потрясающих результатов. Процесс сварки представляет собой соединение металлов при помощи нагрева, а также при помощи давления. Для этого применяется современное сварочное оборудование....

  • Поставки газа на Новгородскую ТЭЦ ТГК-2 под вопросом
    Поставки газа на Новгородскую ТЭЦ ТГК-2 под вопросом

    ООО «Газпром межрегионгаз Великий Новгород» уведомило ОАО «ТГК-2» о намерении ограничить со 2 февраля 2015 года поставки топлива на Новгородскую ТЭЦ из‑за долга по оплате газа, говорится в сообщении ТГК-2. ...

  • Кузнецкой ТЭЦ готовят замену
    Кузнецкой ТЭЦ готовят замену

    ОАО «Сибирская генерирующая компания» (СГК) рассматривает вопрос о модернизации Кузнецкой ТЭЦ, одного из главных теплоисточников крупнейшего города Кемеровской области – Новокузнецка. ...

  • Модернизация ИТ-сервисов «Газпром нефти» – лучший отраслевой проект в ТЭКе

    По итогам ежегодного конкурса портала Global CIO лучшим ИТ-проектом в области ТЭКа стала модернизация системы управления ИТ-сервисами (ITSM) в «Газпром нефти». ...