Yoqilg’i tarkibi va massalari. Yoqilg’ining texnik tahlili

YOQILG’I TARKIBI VA MASSALARI. YOQILG’INING TEXNIK TAHLILI.

Reja;
1.Yoqilg’i va uning xossalari.

2.Yoqilg’i turlari.
3.Yoqilg’i yonish issiqligi.

Yoqilg'ining kelib chiqishi. Sayyoramizning barcha turdagi qattiq yoqilg'ilari o'zlarining kelib chiqishi uchun quyosh energiyasi va xlorofill - o'simliklarning barglari va boshqa yashil qismlarida mavjud bo'lgan murakkab organik moddalarni yaratadigan va keyinchalik yoqilg'iga aylanadigan maxsus moddaga qarzdor. O'z o'zgarishlarida yoqilg'i moddasi torf, qo'ng'ir ko'mir, ko'mir, antrasit hosil bo'lish bosqichlaridan o'tadi.

Tabiatda qattiq yoqilg'ining turli xil turlari mavjud bo'lib, ular har xil tarkibi va
xususiyatlari bilan ajralib turadi. Qattiq yoqilg'i asosan yuqori darajada tashkil etilgan o'simliklardan - yog'och, barglar, ignalar va boshqalardan hosil bo'ladi.

Yuqori darajada tashkil etilgan o'simliklarning o'lik qismlari havo erkin kirishi bilan zamburug'lar tomonidan yo'q qilinadi va torfga aylanadi - gumusning bo'shashgan, noaniq massasi, deb ataladigan narsa. hümik kislotalar. Torfning to'planishi jigarrang massaga, keyin esa jigarrang ko'mirga aylanadi. Keyinchalik, ta'sir ostida Yuqori bosim va ko'tarilgan haroratda jigarrang ko'mirlar keyingi o'zgarishlarga uchraydi, bitumli ko'mirlarga, keyin esa antrasitga aylanadi.

Yoqilg'i tarkibi. Qazib olinadigan yoqilg'i organik moddalar va balastni o'z ichiga oladi. Yoqilg'ining organik massasi organik moddalardan: uglerod, vodorod, kislorod va azotdan hosil bo'lgan qismi hisoblanadi; Balast tarkibiga oltingugurt, mineral aralashmalar - kul va yoqilg'i namligi kiradi:
S° + N° + O° + N° + S° ° = 100%, (12)
Qattiq yoqilg'i va suyuq yoqilg'i kompleks birikmalar shaklida bo'lgan uglerod C, vodorod H, organik oltingugurt SO va yonuvchi pirit oltingugurt S k, kislorod O va azot N dan iborat.
Yoqilg'ining yonuvchan massasini tashkil etuvchi ko'rsatilgan elementlarga qo'shimcha ravishda, yoqilg'ida balast - kul A va namlik V ham mavjud:
B \u003d A p + W p, (13)
Uchuvchi yoki yonuvchan oltingugurt deyiladi
S l \u003d S ° + S k, (14)
Yoqilg'i tarkibi og'irlik bo'yicha foiz sifatida ifodalanadi.
Pech texnologiyasida yoqilg'ining ishlaydigan, quruq va yonuvchan massalari ajralib turadi. Shu munosabat bilan, qachon harf belgisi yoqilg'ini tashkil etuvchi moddalar p, c yoki g harflari bilan tepaga qo'yiladi.Yoqilg'ining ishchi massasi ostida yoqilg'i iste'molchiga kiradigan shaklda tushuniladi. Yoqilg'ining ishchi massasining tarkibi quyidagicha ifodalanadi:
C p + H p + O p + N p + S ° p + S p k + A p + W p \u003d 100%, (15)
Agar biz yoqilg'idan balastni chiqarib tashlasak, u holda biz yoqilg'ining yonuvchan massasini olamiz
C g + H g + O g + N g + S g ° + S g k \u003d 100%, (16)
Yoqilg'ining quruq og'irligi suvsizlangan yoqilg'iga to'g'ri keladi va uning tarkibi quyidagicha:
C s + H s + O s + N c + S o s + S s c + A s \u003d 100%, (17)
Yoqilg'i tarkibini bir massadan ikkinchisiga qayta hisoblash koeffitsientlar yordamida amalga oshiriladi (7-jadval).
Jadval 7. Yoqilg'i tarkibini bir massadan ikkinchisiga o'tkazish koeffitsientlari
Misol 1. Yonilg'ining ishchi massasining tarkibini aniqlang, uning yonuvchan massasi tarkibi: C g \u003d 75,5%; H g = 5,5%; S g otk = 4,2%; Taxminan g = 13,2%; N g = 1,6%; A p = 18%; W p = 13%.
Jadvalga muvofiq qayta hisoblash uchun koeffitsientni topamiz. 7
100 - (18+ 13) / 100 = 0,69
Yonilg'ining yonuvchan massasining elementlarini ushbu koeffitsientga ko'paytirib, biz uning ishchi massasining tarkibini olamiz: S r = 75,5. 0,69 = 52,1%; H p \u003d 5.5. 0,69 = 3,8%; S p o + k \u003d 4.2. 0,69 = 2,9%; Taxminan p = 13.2.
0,69 = 9,1%; N p \u003d 1.6. 0,69 = 1,1%.
Uglerod va vodorod yoqilg'ining eng qimmatli qismlaridir.
Uglerod katta miqdorda barcha turdagi yoqilg'ida: yog'och va torfda 50-58%, jigarrang va toshko'mirlarda 65-80%, yog'siz ko'mir va antrasitlarda 90-95%, slanetslarda 61-73%, yoqilg'ida mavjud. moy 84-87 % (raqamlar yoqilg'ining yonuvchan massasiga nisbatan foiz sifatida berilgan). Yoqilg'i tarkibidagi uglerod qancha ko'p bo'lsa, u yoqilganda shunchalik ko'p issiqlik chiqaradi.
Yoqilg'ining ishchi massasining tarkibi sezilarli darajada balast hajmiga bog'liq, shuning uchun ko'pincha yoqilg'ining yonuvchan massasi tarkibi to'g'risida ma'lumotlar beriladi, bu har bir turdagi yoqilg'i va kon uchun barqarorroqdir.
Vodorod ikkinchi o'rinda turadi muhim qismi har bir yoqilg'i. Yoqilg'ida vodorod qisman kislorod bilan bog'liq bo'lib, yoqilg'ining ichki namligini tashkil qiladi, buning natijasida yoqilg'ining termal qiymati pasayadi. Yoqilg'i havoga kirmasdan qizdirilganda ajralib chiqadigan uchuvchi moddalarning paydo bo'lishida vodorod muhim rol o'ynaydi. Vodorod uchuvchi moddalar tarkibiga kiradi sof shakl va uglevodorod va boshqa organik birikmalar shaklida.
Azot, shuningdek, yoqilg'ining balast inert komponenti bo'lib, undagi yonuvchi elementlarning foizini kamaytiradi. Yoqilg'i yoqilganda, yonish mahsulotlarida azot ham erkin, ham NO x oksidi shaklida bo'ladi. Ikkinchisi yonish mahsulotlarining zararli tarkibiy qismlariga tegishli bo'lib, ularning miqdori cheklanishi kerak.
Oltingugurt yoqilg'ida organik birikmalar S ° va piritlar S k shaklida bo'lib, uchuvchi oltingugurtga birlashtiriladi S t Bundan tashqari, oltingugurt yoqilg'iga oltingugurt tuzlari - sulfatlar (masalan, gips CaSO 2) shaklida kiradi. ) kuyishga qodir bo'lmaganlar. Sulfat oltingugurt S a odatda yoqilg'i kuli deb ataladi.
Oltingugurt mavjudligi yoqilg'ining sifatini sezilarli darajada pasaytiradi, chunki oltingugurt dioksidi SO 2 va SO 3 (H 2 O bilan birlashib, H 2 SO 4 hosil qiladi) atmosferaga kiradigan qozon uskunasining metallini yo'q qiladi va zararli ta'sir ko'rsatadi. tirik organizmlar va o'simliklar. Shuning uchun oltingugurt yoqilg'i uchun juda kiruvchi element hisoblanadi. Sulfat gazlari ish joylariga kirib, ishchi xodimlarning zaharlanishiga olib kelishi mumkin.
Yoqilg'i kuli - yoqilg'ining barcha yonuvchi qismi to'liq yondirilgandan keyin qolgan turli xil mineral moddalarning balast aralashmasi. Kul yoqilg'ining yonish sifatiga salbiy ta'sir qiladi.
Kelib chiqishiga ko'ra kul uch xil bo'ladi: birlamchi - ichki, ikkilamchi va uchinchi darajali. Birlamchi kul o'simliklar tarkibidagi minerallardan hosil bo'ladi. Yoqilg'i tarkibidagi uning miqdori ahamiyatsiz va taqsimoti bir xil. Ikkilamchi kul hosil bo'lish davrida o'simlik qoldiqlarini tuproq va qum bilan kiritish hisobiga olinadi. Uchinchi darajali kul yoqilg'iga uni qazib olish, saqlash yoki tashish paytida kiradi.
Kul - bu boshqa yonuvchan elementlarning tarkibini kamaytiradigan kiruvchi yonilg'i balastidir. Bundan tashqari, qozon agregatining isitish yuzalarida cho'kindi hosil qiluvchi kul, uning elementlaridagi gazlardan suvga, bug'ga va havoga issiqlik o'tkazuvchanligini pasaytiradi. Ko'p miqdorda kulning mavjudligi qozonning ishlashini qiyinlashtiradi. Agar kul eruvchan bo'lsa, u qozonning isitish yuzalariga yopishadi va uning normal ishlashini buzadi (shlaklanish).
Qattiq yoqilg'ini yoqishda kulning xususiyatlari va uning erish darajasi katta ahamiyatga ega. Kulning erituvchanligi laboratoriyada aniqlanadi. Balandligi 20 mm, taglik tomoni 7 mm bo'lgan kul "konuslari" dan tayyorlangan bir nechta piramidalar maxsus elektr pechga joylashtirilgan. Piramidaning yuzlaridan biri poydevorga perpendikulyar bo'lishi kerak.
Elektr pechida piramidalarni bosqichma-bosqich qizdirish jarayonida uchta nuqta qayd etilgan (8-rasm): deformatsiya boshlanishining harorati t 1, piramida tepasining erishi boshida aniqlanadi; piramidaning tepasi poydevorga egilgan yoki piramida to'pga aylanganda o'rnatiladigan yumshatilish harorati t 2 va piramida tarkibi poydevorga yoyilganda harorat t 3.
Kul 1050 ° C dan past yumshatilish nuqtasi bilan eriydi, yonilg'i yonishi paytida o'choqning shlaklanishiga olib keladi va 1050 ° C dan yuqori yumshatilish nuqtasi bilan o'tga chidamli.
O'ylab katta ta'sir yoqilg'ining sifat ko'rsatkichlari bo'yicha kul tarkibi, qiyosiy hisob-kitoblar uchun kamaytirilgan kul kontseptsiyasidan foydalaning.
ArP=A r /Q r n, (18)
Bu erda Q p n - ishlaydigan yoqilg'ining past kalorifik qiymati, MJ / kg.
Yoqilg'i namligi tashqi yoki mexanik, yonilg'i bo'laklarining sirtini namlash va g'ovak va kapillyarlarni namlik bilan to'ldirish natijasida hosil bo'lgan va atrof-muhit havosi bilan uzoq vaqt aloqa qilganda materialda o'rnatiladigan gigroskopik muvozanatdan iborat. Tashqi namlik miqdori yoqilg'i namunasini havoda o'zgarmas og'irlikda quritish yo'li bilan aniqlanadi va qattiq yoqilg'ining gigroskopik W g - havoda quruq yoqilg'ining maydalangan namunasini pechda 102-105 ° S haroratda doimiy og'irlikda quritish orqali aniqlanadi. .
Suyuq yoqilg'ining namligini aniqlash uchun maxsus idishlarda suv bir kun davomida 40 ° C da cho'ktiriladi va butun Namuna va suv tortiladi. Gazsimon yoqilg'ining namligi aniqlanganda, gaz namunasi namlikni yutuvchi kaltsiy xlorid qatlamidan o'tkaziladi.

Guruch. 8. Qattiq yoqilg‘i kulining eruvchanligini aniqlashda laboratoriya namunasining deformatsiyalanish xarakteri.
Pech texnologiyasida namlikning kamayishi kontseptsiyasi qo'llaniladi, bu yoqilg'ining ish massasining foizi sifatida namlikning 1 MJ pastroq kaloriya qiymatiga to'g'ri kelishini ko'rsatadi.
W p n = W p /Q p n, (19)
Uchuvchi moddalar va koks. Yoqilg'i sifati va yonish sharoitlarini baholash katta ahamiyatga ega uchuvchi moddalarning chiqishiga ega. Agar siz yoqilg'ini havoga kirmasdan qizdirsangiz, u holda ta'sir ostida yuqori harorat(200 dan 800 ° C gacha), u gazsimon qismga - uchuvchi moddalarga (vodorod, metan, og'ir uglevodorodlar, uglerod oksidi, ozgina karbonat angidrid va boshqa ba'zi gazlar, ya'ni asosan gazsimon yonuvchi moddalar) va qattiq qoldiqqa parchalanadi. - koks. Uchuvchi moddalarning chiqishi yoqilg'ining yonuvchan massasi bilan bog'liq va Y g% bilan belgilanadi.
Uchuvchi moddalarning chiqishi, ularning tarkibi, shuningdek, ular ajralib chiqa boshlagan harorat yoqilg'ining kimyoviy yoshi bilan belgilanadi: yoqilg'i qanchalik eski bo'lsa, uchuvchi moddalarning chiqishi shunchalik past bo'ladi va harorat yuqori bo'ladi. ular ozod etila boshlaydi. Misol uchun, uchuvchi torfning chiqishi yoqilg'ining yonuvchan qismining umumiy massasining taxminan 70% ni tashkil qiladi, ular 120-150 ° S haroratda chiqarila boshlaydi; uchuvchan jigarrang va yosh ko'mirlarning hosildorligi taxminan 13 dan 58,5% gacha pasayadi, ular 170-250 ° S haroratda ajralib chiqa boshlaydi va antrasit - taxminan 400 ° S gacha bo'lgan gaz evolyutsiyasining boshlanishi haroratida 4% gacha.
Uchuvchi moddalar yoqilg'ining yonish jarayoniga katta ta'sir ko'rsatadi: uchuvchi moddalarning chiqishi qanchalik ko'p bo'lsa, yonish harorati shunchalik past bo'ladi va yoqilg'i va yoqilg'ini yoqish osonroq bo'ladi. ko'proq sirt olov old. Yuqori uchuvchi rentabellikga ega qattiq yoqilg'ilar (torf, qo'ng'ir tosh, yosh toshko'mir) oson yonadi va ozgina issiqlik yo'qotilishi bilan tez yonadi. Antrasit kabi past uchuvchi yoqilg'ilarni yoqish, sekinroq yonish va to'liq yonish ancha qiyin.
Uchuvchi moddalar to'liq chiqarilgandan keyin qolgan koks uglerod va mineral yoqilg'i aralashmalaridan iborat. Termik parchalanadigan yoqilg'ining turiga qarab, koks kukunli, yopishqoq, sinterlangan, eritilgan bo'lishi mumkin.
Yoqilg'ining yonish issiqligi. Yoqilg'ining eng muhim xarakteristikasi yonish issiqligi bo'lib, u 1 kg qattiq yoki suyuq yoqilg'ini yoki 1 Nm3 gazsimon yoqilg'ini kJ / kg (kkal / kg) bilan yoqish natijasida olingan issiqlik miqdori: 1 kkal - 4,1868, yoki 4.19, kJ .
Avval aytib o'tganimizdek, yoqilg'i tarkibidagi yonuvchan elementlarga uglerod C, vodorod H va uchuvchan yonuvchi oltingugurt Sl kiradi. Asosan, ularning yonishini quyidagi tenglamalar bilan ifodalash mumkin:
C + O 2 \u003d CO 2; 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O; S + O 2 \u003d SO 2, (20)
Yonuvchan elementlarning yonishi jarayonida 1 kg yonganda quyidagi issiqlik miqdori chiqariladi: uglerod - 33,65 MJ (8031 kkal / kg), oltingugurt - 9 MJ (2172 kkal / kg), vodorod - 141,5 MJ (33770 kkal). / kg).
Yuqori va past kaloriya qiymatini ajrating. Yoqilg'ining yuqori kaloriyali qiymati (Q p c) - bu 1 kg qattiq yoki suyuq yoqilg'i yoki 1 Nm3 gazsimon (normal sharoitda) yonishi va yonish mahsulotlari tarkibidagi suv bug'ining o'zgarishi paytida chiqarilgan issiqlikning butun miqdori. suyuqlikka. Biroq, amalda yonish mahsulotlarini to'liq kondensatsiya qilish uchun sovutish mumkin emas va shuning uchun yuqori issiqlik qiymatidan suv bug'ining bug'lanish issiqligini ayirish orqali olinadigan past issiqlik qiymati (Qn) tushunchasi kiritiladi. yoqilg'ida mavjud va uning yonishi paytida hosil bo'ladi. 1 kg suv bug'ining bug'lanishiga 2514 kJ/kg (600 kkal/kg) sarflanadi. Qattiq va suyuq yoqilg'i uchun sof issiqlik qiymati (kJ/kg yoki kkal/kg)
Q p n \u003d Q p -2514 (9H p + W p / 100), (21)
Q p n \u003d Q p in - 600 (9H p + W p / 100)
bu erda 2514 - 0 ° S haroratda va atmosfera bosimida bug'lanish issiqligi, kJ / kg; H p va W p - ishlaydigan yoqilg'ida vodorod va suv bug'ining miqdori,%; 9 - 1 kg vodorod kislorod bilan birgalikda yondirilganda 9 kg suv hosil bo'lishini ko'rsatadigan koeffitsient.
Agar yoqilg'ining elementar tarkibi ma'lum bo'lsa, u holda qattiq va suyuq yoqilg'ining quyi kalorifik qiymati kJ / kg yoki kkal / kg D. I. Mendeleev tomonidan taklif qilingan empirik formula bilan aniqlanishi mumkin:
Q p n \u003d 339,5S p + 1256H p - 109 (O p - S p l) - 25,14 (9H p + W p)
Q p n \u003d 81C p + 246H p - 26 (O p - S p l) - 6W p, (22)
2-misol. Ishchi massasi quyidagi tarkibga ega bo'lgan yoqilg'ining sof kaloriyali qiymatini aniqlang (1-misoldan): S r = 52,1%; H p = 3,8; S p l = 2,9%; N p = 1,1%; O p = 9,1%; A p = 18%; W p = 13%.
Ma'lumotlarni (22) formulaga almashtirib, biz Q p n = 339,5 ni olamiz. 52,1 + 1256. 3,8 - 109. (9,1 - 2,9) - 25,14. (9. 3.8 + 13) \u003d 20.647 MJ / kg yoki Q p n \u003d 81. 52.14-246. 3,8 - 26. (9,1 - 2,9) - 6 . 13
4916 kkal/kg.
Bu formuladagi sonli koeffitsientlar eksperimental tarzda tanlanadi. Qattiq va suyuq yoqilg'ining yonish issiqligini ham tajriba yo'li bilan, kalorimetrik usulda aniqlash mumkin. Ishchi yoqilg'ining yonish issiqligi kalorimetrda (9-rasm) aniqlanadi, u suv bilan to'ldirilgan kalorimetrik idish 5, yoqilg'ini tortish uchun stakanli kalorimetrik bomba 2, qobiq 6, termometr 4, a. qo'sh lupa 3, elektr motorli vibrator, qobiq va stendlardagi suvni aralashtirish uchun pervanelli mikser 1 7. Yoqilg'ining kalorifik qiymatini topish uchun idishga yoqilg'i namunasi solinadi va yondiriladi va sinov natijalari aniqlanadi. termometr ko'rsatkichlari bo'yicha.
Qozonxonalarda yonish uchun qiyosiy hisob-kitoblarning qulayligi uchun turli navlar yoqilg'i "shartli yoqilg'i" tushunchasini kiritdi. An'anaviy yoqilg'i yoqilg'i hisoblanadi, uning kaloriyali qiymati 29,35 MJ/kg (7000 kkal/kg). Tabiiy yoqilg'i sarfini shartli, kg ga qayta hisoblash formula bo'yicha amalga oshiriladi
Shartli = V n Q p n /29.35 (Shartli = V n Q p n /7000, (23)

Guruch. 9. Ko'mirning solishtirma yonish issiqligini aniqlash uchun kalorimetr sxemasi.