М. Б. Равич

В топливной промышленности СССР работает свыше одного миллиона человек. Добыча топлива в 1968 г. более чем в 20 раз превысила уровень 1913 г. и примерно в 2 раза уровень 1958 г. В 1968 г. в СССР было добыто более 1100 млы. та условного топлива.

В 1913 г. в России добывалось топлива в 5 раз меньше, чем в Англии, а в 1969 г. в СССР было добыто топлива в 7 раз больше, чем в Великобритании [1].

Однако, несмотря на быстрое увеличение добычи горючего, топливная

Промышленность отстает в темпах своего развития от ряда отраслей инду­стрии, являющихся крупными потребителями топлива. Так, в 1968 г. уро­вень валовой продукции в топливной промышленности был примерно в 5,7 раза выше, чем в 1940 г., тогда как в черной металлургии — в 8,5 раза, в электроэнергетике — в 16 раз, в^промышленности строительных материалов в 23 раза, в машиностроении — в 30 раз [Ц. В 1968 г. объем продукции топливной промышленности возрос на 4%, а черной и цветной металлургии — на 7%, электроэнергетики — на 10%, машиностроения и металлообработ­ки, химической и нефтехимической промышленности — на 12% [2]. В со­ответствии с этим в ряде районов страны ощущается недостаток топлива. Дефицит его возможен и в будущем [3].

Создавшийся дефицит топлива в значительной степени обусловлен низ­ким к. п.д. его использования. При сжигании топлива полезно использу­ется лишь около трети тепла топлива, а две трети безвозвратно теряются вследствие неполноты сгорания, высокой температуры уходящих газов, недостаточной теплоизоляции установок и других причин. Поэтому для устранения дефицита топлива, сдерживающего развитие производительных сил страны, необходимо наряду с увеличением добычи природного газа, неф­ти, угля, залегающего вблизи от поверхности земли, и других видов деше­вого топлива систематически повышать к. п.д. его использования.

Осуществляемая в нашей стране коренная перестройка топливного балан­са и увеличение доли природного газа и нефти создают весьма благоприят­ные условия для повышения к. п.д. использования топлива при капитало­вложениях значительно меньших, чем необходимо для добычи эквивалент­ного количества горючего.

Для повышения эффективности использования топлива следует систе­матически осуществлять теплотехнический контроль производства при по­мощи простых методов, позволяющих избежать замеров расхода топлива, его

Анализа и определения теплоты сгорапия. Это возможно путем использова­ния для теплотехнических расчетов обобщенных характеристик топлива, практически постоянных для определенных видов горючего, например, для природных газов, мазута или антрацита. На основе таких характеристик можно подсчитать потери тепла и оценить эффективность использования топ­лива путем простых замеров состава продуктов сгорания и их температуры. Именно этой цели должна служить настоящая книга.

Автор ее стремился изложить основные свойства различных видов топ — липа, нх теплотехнические характеристики, простые методы подсчета потерь тепла и оценить эффективность использования топлива, а также рассмот­реть некоторые пути повышения эффективности применения горючего В промышленности, возможные благодаря перестройке топливного баланса и широкому применению в технике газообразного и жидкого топлива.

Книга предназначена для научных и инженерно-технических работни­ков. занятых решением вопросов рационального использования топлива в киглах, печах, сушилках, двигателях и других установках.

Для удобства пользования книгой весь материал, необходимый для под­счетов потерь тепла и оценки эффективности использования отдельных видов топлива, включая вспомогательные расчетные таблицы, сосредоточен в гл. 1 —XXVIII, посвященных отдельным видам топлива. В них приведены также примерные подсчеты потерь тепла и определения эффективности при­менения тех или иных видов топлива.

Свойства топлива и обоснования простых методов теплотехнических рас­четов приведены в первой части книги (гл. I—X).

Б конце монографии рассмотрены некоторые методы повышения эффек­тивности использования топлива.

Дополнительные сведения о топливе и теплотехнических расчетах чи­татели могут получить в работах [1, 4, 5, 6] и ряде других, упомянутых в конце монографии, в списке литературы.

Автор выражает глубокую благодарность члену-корреспонденту АН СССР А. С. Предводителеву, академику Академии наук Узбекской ССР

Н. В. Лаврову, заслуженному деятелю науки и техники РСФСР проф. А. И. Михайлову, кандидатам »хнических наук В. И. Горьковой и М. Ф. Малову, иш «енеру С. А. Ашурову за ценные советы при подготовке рукописи к изданию.

В течение многих тысячелетий в качестве топлина использовались почти исключительно дрова. Однако с увеличением численности населения пот­ребность в топливе возрастала, а ресурсы древесины в плотно населенных районах уменьшались. Появилась необходимость в применении новых видов горючего.

После изобретения паровой машины и паровоза потребность в топливе для промышленности и транспорта стала быстро возрастать. В соответ­ствии с этим наряду с древесным топливом в технике начали широко при­менять ископаемое топливо, добываемое из недр Земли.

В дореволюционной России п 1913 г., предшествовавшем первой мировой войне, было добыто 20,1 млн. т каменного угля, главным образом в Донец­ком бассейне (около 90"о), и 9,2 млн. т нефти — почти исключительно на Кавказе (в Баку и Грозном) [1].

Другие виды ископаемого топлива не имели существенного значения. Применение торфа было ограничено, природный газ практически не добы­вался.

Для обеспечения топливом промышленности и транспорта донецкий уголь и бакинский мазут часто приходилось перевозить на большие расстояния.

Сырая нефть и нефтепродукты частично вывозились за границу, главным образом через батумский порт. Наряду с зтим значительное количество ка­менного угля ввозилось в Россию.

В 1913 г. через балтийские порты было импортировано, преимущественно из Англии, около 9 млн. т каменного угля и кокса, что соответствовало примерно 30% добываемого в стране угля. Стоимость импортированного

Угля и кокса составила около 90 млн. руб. золотом. Эта сумма почти втрое

Превышала стоимость вывозимой из России ржи и соответствовала 40%

Стоимости главного продукта экспорта — пшеницы [7].

В годы интервенции и гражданской войны, последовавшие за Великой Октябрьской социалистической революцией, добыча угля и нефти резко снизилась и составляла в 1920 г. соответственно лишь 30% и 42% довоен­ного уровня [8]. В особенно тяжелом положении оказались центральные районы страны, отрезанные от донецкого угля и кавказской нефти.

В 1919 г. В. И. Ленин писал, что из-за недостатка топлива надвигается настоящая катастрофа (!)]. Па несколько лет дрова вновь стали осноппым

Видом топлива не только для населения, НО И для промышленности И транс­порта важнейших районов страны.

В 1У20 г. Государственной комиссией по электрификации России

(ГОЭЛРО) был разработан план развития народного хозяйства страны па базе ее электрификации, рассчитанный на 10 —15 лет [8].

План ГОЭЛРО предусматривал увеличение добычи нефти по сравнению с довоенным уровнем примерно в полтора раза, угля — более чем в два раза и торфа — почти в десять раз.

Задания плана ГОЭЛРО были перевыполнены по нефти уже в 1931 г. по углю — п 1932 г. и по торфу — в 1934 г.

В 1930 г. XVI съезд партии принял решение об организации второй угольно-металлургической базы. В соответствии с этим решением была соз­дана угольная промышленность в Кузнецком бассейне, располагающем ог­ромными запасами высококачественных каменных углей, и увеличена добы­ча угля на Урале.

В дальнейшем на востоке страны появился новый крупный центр уголь­ной промышленности в Карагандинском бассейне, расположенном в Казах­стане, а также на северо-востоке Европейской части Советского Союза — в Печорском бассейне.

Угольная промышленность, созданная на Востоке, обеспечила потреб­ность в коксующихся углях и в энергетическом топливе металлургии Урала и Сибири, а также нужды промышленности и транспорта ряда важнейших районов страны. Особенно большую роль сыграла угольная промышлен­ность Востока во время Великой Отечественной войны.

В 1969 г. добыча угля составила 608 млн. т, превысив в 20 раз уровень 1913 г. и в 3,5 раза уровень 1940 г.

Около 75% угля было добыто в шахтах и около 25% открытым способом в угольных карьерах [1]. Производительность труда в оснащенных мощной техникой угольных карьерах в несколько раз превышает производитель­ность труда при шахтной добыче топлива. Благодаря этому себестоимость угля открытой добычи значительно ниже себестоимости угля, добываемого в шахтах.

По условиям залегания наиболее доступными для открытой добычи яв­ляются бурые и каменные угли месторождений, расположенных на востоке страны. В соответствии с этим уголь, добываемый в восточных районах от­крытым способом, обходится значительно дешевле угля, добываемого в Европейской части страны в шахтах.

В послевоенные годы в большом масштабе была организована добыча нефти в районах Поволжья и Приуралья. Нефть мощных месторождений Татарии, Башкирии, Куйбышевской и других областей Поволжья значи­тельно дешевле бакинской.

В отличие от довоенного времени основное количество нефти добывается теперь не на Кавказе, а в центре страны — между Волгой и Уралом. В 1969 г. в СССР было добыто 328 млн. тп нефти— в 35 раз больше, чем до революции, и примерно в 10 раз больше, чем в довоенном 1940 г. [1].

В последнее время открыты новые мощные месторождения нефти в За­падной Сибири и Казахстане, а также в обжитых районах страны — в Орен­бургской области, на Украине и в Белоруссии.

В послевоенные годы были разведаны крупные месторождения природного газа на Северном Кавказе, в Поволжье, на "Украине, в Узбекистане, на се — ВерО-ВОСТОКе Европейской части СССР, в Сибири и в других районах страны.

Высококалорийный и дешевый природный газ поступает по газопроводам в Москву, Ленинград, Киев, Харьков, Днепропетровск, Ростов-на-Дону, Волгоград, Саратов, Горький, Свердловск, Челябинск, Ташкент и другие города. Добыча природного и попутного нефтепромыслового газа в 1969 г. составила около 181 млрд. м3 [2].

Сравнительно недавно открыты уникальные месторождения природного газа в Тюменской области, а также в Коми АССР, в Оренбургской области и в других районах [5]. За короткий срок удвоены разведанные запасы при­родного газа в стране, и СССР по ресурсам газа вышел на первое место в мире.

В связи с быстрым развитием промышленности, транспорта и механизи-

Рованного сельского хозяйства резко возрастает потребность страны в топ­ливе. В соответствии с этим предусматривается высокий темп роста добычи топлива, в особенности наиболее дешевых его видов — природного газа, нефти и угля открытых разработок.

Благодаря опережающему развитию газовой и нефтяной промышленно­сти, по сравнению с развитием добычи других горючих ископаемых, сущест-

Венно изменилась структура топливного баланса страны. Это иллюстрируют данные, приведенные в табл. 1 [1]. Удельный вес нефти и газа увеличился с 31% в 1958 г. до 57% в 1968 г. В 1970 г. доля нефти и газа в топливном балансе СССР достигнет примерно 60%; при этом увеличение поставок топ­лива для печей и котлов будет примерно на 60% докрываться природным газом.

В табл. 2 показана динамика добычи топлива в СССР за 1958—1969 гг., а в табл. 3 — мировое потребление топлива и изменение его структуры с 1900 по 1967 г. Как видно из табл. 3, доля углеводородного топлива, т. е. нефти и природного газа, в мировом топливно-энергетическом балансе воз­росла в текущем столетии с 3,9 до 54,6%.

Для обеспечения быстро возрастающей потребности страны в горючем в топливную промышленность направляются крупные капиталовложения — до 20% всех вложений в промышленность.

Суммарно капиталовложения, направляемые в угольную, нефтяную и газовую индустрию и на сооружение электростанций, электрических и теп­ловых сетей, т. е. привлекаемые для развития топливно-энергетической базы

Страны, составляют более 30% всех капиталовложений в промышленность (табл. 4). Это примерно в два раза превышает капиталовложения в машино­строение и почти в два раза — в металлургическую и химическую промыш­ленность, вместе взятые.

Еще более значительна доля капиталовложений в топливно-энергети­ческую базу страны при учете капиталовложений, направляемых в смеж­ные отрасли промышленности, производящие машины и механизмы для УГОЛЬНЫХ шахт И разрезов, бурильные установки для нефтяной и газовой промышленности, трубы для газопроводов и нефтепроводов, компрессоры и газовые турбины для дальней передачи природного газа, насосы и двигатели ДЛЯ нефтяных промыслов, паровые котлы и турбины для электростанций, строительные материалы для обустройства промыслов, сооружения котель­ных установок и т. д.

Большие затраты связаны также с проведением геологоразведочных ра­бот на нефть и т. д.

Несмотря на весьма крупные капиталовложения в топливную промыш­ленность, в стране еще не достигнуто изобилие топлива, что объясняется, с одной стороны, непрерывным увеличением потребности народного хозяйства в горючем и, с другой — низким к. п.д. топливоиспользующих установок — в среднем около 30%.

Рациональное и экономичное применение топлива является делом боль­шой государственной важности. В директивах XXIII съезда КПСС по пяти-

Летнему плану развития народного хозяйства СССР была поставлена важная задача: снизить расход топлива в промышленности за пятилетие не менее чем на 8—10%, в том числе на выработку электроэнергии на 11 —14% [11].

Болыпие^возможности повышения эффективности использования топлива открываются благодаря широкому применению в промышленности природ­ного газа.

Необходимо отметить, что капиталовложения, требуемые для повышения эффективности ‘использования топлива в промышленности, в ряде случаев значительно меньше вложений, необходимых для добычи и транспортировки топлива, эквивалентного экономии ;при повышении к. п.д. использования топлива.

Для правильного выбора вида топлива и эффективного его использова­ния необходимо знать состав, основные свойства и теплотехнические харак­теристики различных ]видов топлива, простые методы расчета процесса го­рения, уметь определять к. п.д. топливоиспользующих установок и потери тепла. Рассмотрению этих вопросов и посвящена настоящая книга.

30 мая 1969 г. газета «Известия» опубликовала сообщение о постановле­ниях Совета Министров СССР об обеспечении народного хозяйства углем, нефтью, газом и электроэнергией в осенне-зимний период 1969/70 года.

Придавая исключительно важное значение современной подготовке на­родного хозяйства к работе в зимний период, правительство обязало мини­стерства и ведомства СССР обеспечить создание на электростанциях, пред-

Приятиях, железных дорогах и в пароходствах необходимых запасов угля, газа и топочного мазута.

В принятых постановлениях намечены меры по строгой экономии топли­ва и электроэнергии. Экономия должна осуществляться в первую очередь за счет сокращения потерь, широкого использования вторичных эдерго — ресурсов, ликвидации утечек в тепло — и воздухопроводах, улучшения транс­портировки и хранения топлива.

Выделены дополнительные капиталовложения на развитие угольной, нефтедобывающей и газовой промышленности СССР. Намечены меры по усилению децентрализованных заготовок местных видов топлива. Комитету Народного контроля СССР поручено установить строгий контроль за выпол — пением заданий по экономии электрической, тепловой энергии, топлива и нефтепродуктов и заданий по накоплению запасов топлива, предусмотрен­ных принятыми постановлениями.

19 ноября 1969 г. в газете «Известия» опубликовано постановление Пра­вительства СССР «Об упорядочении норм расхода топлива, электрической и тепловой энергии в народном хозяйстве и усилении заинтересованности ра­ботников энергетических предприятий и организаций в экономии топлива, электрической и тепловой энергии».

Министерствам и ведомствам СССР, Советам Министров союзных респуб­лик дано задание пересмотреть нормы расхода топлива, электрической и теп­ловой энергии, действующие на прэдприятиях, и привести их в соответствие с положениями по нормированию расхода топлива, электрической и тепло­вой энергии в производстве, которые утверждаются Госпланом СССР.

Начиная с 1970 г. в фонд материального поощрения энергетических предприятий и организаций решено перечислять денежные средства в раз­мере 60% стоимости сэкономленного топлипа.