Оңыр-көмірлі және тас-көмірлі жартылайкокс

Азақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі

РМК ШЖҚ «Л.Н.Гумилев атыдағы Еуразия Ұлттық университеті»

Жылуэнергетика кафедрасы

БЕКІТЕМІН

РМК ШЖҚ «Л.Н.Гумилев атыдағы

Еуразия Ұлттық университеті»

ЖЭ кафедрасының меңгерушісі

Глазырин С.А.

Г.

«Отын жағудың арнайы сұрақтары» пәні бойынша

050717, 5В071700 «Жылуэнергетика»мамандығының студенттері үшін

Дәрістік кешені

Астана

Дәріс – Кіріспе – 1 сағат

Жоспар:

1. Отын-энергетикалық кешеннің проблемалары

2. Отын туралы жалпы мәліметтер және оған қойылатын талаптар

3. ҚР отын балансы және оның даму перспективасы

4. Энергетикалық және технологиялық отын

Қазақстанда мұнайдың 1 млрд, табиғи газдың 2 трил. Тоннасы бар. Кейбір бағалауға қарағанда, мұнай қоры бірнеше млрд тонна, ал газ ондаған триллион м³, көмір – 150-160 млрд. Тонна. Қазақстанда мұнайдың белгіленген қоры 40 млрд барали, газ – 65 триллион 1,8 м³, көмір – 202 млрд. Тонна. Уран қоры – 600 000 тонна.

Қазіргі кезде Қазақойл мәліметтері бойынша Республикада 77 кен орны жұмыс жасауда. Олардың ірілері: Карашығанақ, Кенбай, Жетібай, Жаңажол, Қаламқас, Өзен, Құмкөл және Қаражамбас.

Өндіру
Көмір, млн. Т   Мұнай, млн. Т   Газ-конденсат, млн. Т   Табиғи газ, млрд, м^3   Эл.энергия,млн, квт/сағ	131,4   21,7   4,1   7,1	126,5   21,9   3,9   8,1	104,6   18,5   1,7   4,5	76,8   21,1   1,9   6,5	69,8   23,8   2,1   7,9	58,4   26,7   3,4   2,9	74,8   30,6   4,7   11,5

Бақылау сұрақтары:

1. Отын-энергетикалық кешеннің проблемалары

2. Отын туралы жалпы мәліметтер және оған қойылатын талаптар

Дәріс – Органикалық отын сипаттамасы – 1 сағат

Жоспар:

1. Өндірістік отынның негізгі түрлері

2. Отын классификациясы

3. Бақылау сұрақтары

Ндірістік отынның негізгі түрлері

Қазбалы отын сапрапельді және гумусты болып екіге бөлінеді.

Сапрапельді көмір плактоннан, яғни қарапайым балдыр мен ұсақ жануар организмінен пайда болды. Тоқыраулы су қоймаларында өлі органикалық қалдықтардың биохимиялық таралуы мен шіріген лай – сапрапель пайда болады. Топырақ қабаттарымен ауамен келуінен сопрапельдің көмірленуінің ұзақ процесі нәтижесінде сопрапель көмірлері түзіледі. Бұл көмір жеңіл тұтатылып, жарық ысталатын жалынмен жанады. Сопрапель көмірінің құрамына – богхедтер, жартылайбогхедтер, кеннельдер және кеннель-богхедтер жатады. Сопрапель туындысының жанғыш қазбаларына сланецтер де жатады.

Примусты көмірлер (қарашірік) – жоғары өсімдіктер - миллион жылдар бұрын өскен ағаштар мен көлемді папоротниктер қалдықтарынан түзілді. Өсімдіктер қалдықтарынан шымтезек пайда болуына қарағанда, қазбалы көмір пайда болуы пласттардың жайылу тереңдігі, температурасы, көмірпайда болу аймағында қысымға байланысты. Қазбалы көмірлердің химиялық жасы бойынша жастарының органикалық массасы өсімдіктердің органикалық массасынан көміртегінің зор құрамы мен сутегінің пайыздық құрамының салыстырмалы аз өзгеруі кезінде оттегінің аз құрамымен ерекшеленеді. Метаморфизм (айналу) дәрежесіне байланысты қазбалы көмірлер қоңыр көмір, тас көмір, жартылайантрацит және антрацит болып бөлінеді.

Қазбалы отынның көміртегіленген түрі бетіне жақын жатады. Пассивті көміртегіленгендері – маңызды тереңдікте.

Қоңыр көмірді КОН, NаОН ерітінділерімен қыздырғанда, сілтілік ерітінді қызылқоңыр түске боялады, ерітіндіні минералды қышқылмен өңдегенде гумин қышқылдары шығады. Қоңыр көмірге ерітілген азот қышқылымен әсер еткенде, қызылқоңыр түске боялған ерітінді пайда болады. Қоңыркөмірдің көбіне өзіндік жану ие, олар ұзақ сақтау мен ұзақ жолға тасымалдауға келмейді.

Қазбалы көмірлердің диагностикалық белгілері

Диагностикалық белгілер	Қоңыр көмір	Тас көмір
Глазурленген емес кәрлен пластинада сызық түсі	қызылқоңыр	қара
КОН ерітіндісінің боялуы	қызғылт	жүрмейді
НNО3 ерітілген азот қышқылының боялуы	аққызылдан қызылқоңырға дейін	жүрмейді

Тас көмірлер қоңыр көмірге қарағанда метаморфталған. Олардың құрамында көптеген жағдайда гумин қышқылдары болмайды және осыған сәйкес ерітіндіні сілтімен немесе азот қышқылымен өңдегенде қызылқоңыр түске боялған сығынды бермейді.

Табиғатта қазбалы көмірлердің пайда болуы бірнеше кезеңде өтеді: өлі өсімдіктер → шымтезек → қоңыр көмір → тас көмір → антрацит.

1) Қоңыр көмір пайда болу процесінде ағаштан дымқылдық, метан және СО₂ бөлінеді. Қатынасы келесідей => 64Н₂О+8СН₄-СО₂. Бұнда құрғақ ағаштың 1 тоннасына метанның (СН₄) 38 м³ және 4,2 м³ СО₂, қоңыр көмірдің 730 кг. Қоңыр көмірдің пайда болуы негізінен 10-60 млн жыл бұрын басталды.

2) Көмірленудің екінші кезеңі – қоңыр көмірден жас тас көмірлердің пайда болуы 1 т ағаштан СО₂ ~ 145 м³ санында СО₂ бөлінеді. Бастапқы ағаштың 1 т жас тас көмірлер пайда болу саны ~530 кг.

3) Көмірленудің үшінші кезеңі – жас тас көмірден жартылайантрацит пайда болуы. Түрлі қатынаста Н₂О, СН₄, СО₂ бөлінуімен жүреді және аралық тас көмірі пайда болуымен 3 кезеңге бөлінеді.

4) Процестің төртінші кезеңі – жартылайантрациттен антрациттің пайда болуы, ол метанның СО₂ және Н₂О бөлінуімен жүрмейтін, зор көлемінің пайда болуымен сипатталады. Осының нәтижесінде жартылайантрацитпен салыстырғанда, антрациттің жану жылуы төмендейді. Пайда болған антрацит бастапқы ағаштың 1 т - 370 кг құрайды.

Тас көмір мен антрациттің пайда болу процесі негізінен 200-250 млн. жыл бұрын жүрді. Көмірлерді зерттеу процесінде оларды бензол, спирт немесе басқа ерітініділермен өңдейді, бұнда ерітінді битумнан, яғни көміртегілер қоспасы, майлы қышқылдар, күрделі эфир мен басқа органикалық қоспалардан өтеді.

Ащы сілті (NаОН) ерітіндісімен өңдеу жолында көмірден органикалық қышқылдарға тән, құрамында бірнеше карбаксильді топ – СООН бар жоғарымолекулярлы гуминді қышқылдарды, сонымен қатар карбаксильді, карбанильді, метаксильді (ОСН₃) алуға болады.

Аталған операциялардан кейін жай жағдайда органикалық қоспалар мен ерітінділерде ерімейтін қалдық көмір алынады.

Жасанды қатты отын. Қатты отынның термиялық өңделуі

Ауа келуінен қатты отынды қыздыру инертті ортада қыздыру кезінде отынның ыстық массасының ыдырауы мен олардан СО, СО₂, Н₂, СН₄ және басқа газтәрізді көміртегі мен шайыр буларының бөлінуі жүреді. Ұшпалы заттарды үрлетуден кейінгі қалдықтарда О₂ мен Н₂ аз, бастапқы отындағыдан кем, ал С (көміртегі) көп. Осындай жолмен алынатын жасанды отын жалынсыз жанады және жоғары жану жылуы мен қызуөндіруге ие. Оны домналы пештерде тұрғын отын ретінде және басқа мақсатта қолданылады.

Қатты отынды термиялық өңдеу процесін басқадай атайды:

- отынды құрғақ айдау;

- пирогенетикалық айдау;

- термиялық ыдырау.

Қатты отынды термиялық өңдеуді негізінен t = 1000ºС (кокстау) немесе t = 550ºС (жартылайкокстау) арқылы жүзеге асырылады.

Анықталған маркалы тас көмірді кокстау процесінде домналық пештер мен вагранка үшін тығыз кокс, шайыр және кокстық газ алады. Тас көмір, қоңыр көмір, шымтезек және ағашты жартылайкокстау процесінде онша тығыз емес жартылайкокс, бағалы бастапқы шайыр және жартылайкоксты газ алынады.

Отын классификациясы

Ағаш көмір

Ағашты t = 550ºС құрғақ айдау кезінде пештерде газ, газ саны ~20%, отынның құрғақ массасы көлемінен, шайырдың 7%, шайырасты суы ~50%, яғни метил спиртінің (СН₃ОН) сулы ерітінідісі, ацетон (СН₃СОСН₃) және сілті қышқылы (СН₃СООН), ағаш көмірдің көміртегіден айырылған қатты қалдығының 23 %.

Құрғақ айдау температурасын жоғарылату кезінде көмірде О₂ мен Н₂ құрамы кемиді, құрамы өседі және жану жылуы өседі. Ағаш көмірде 1-2 %, минералды заттар мен 5-6 % дымқылдық бар. Ағаш көмірде дымқылдықтың аз құрамы отын мен салыстырғанда олардың жану жылуымен ыстықөнімділігімен ерекшеленеді.

Ағаш көмір мен отынның жылутехникалық сипаттамасы

Көрсеткіштер	Ағаш көмір	Отын
Отынның жұмыс массасының құрамы, % С^р Н^р О^р+N^р А^р W^Р Ұшпалар шығуы, V^Г, % Q^НР, ккал/кг Ауаның теориялық көлемі, V^ОВ, м^3/кг Жанудың өнімдерінің теориялық көлемі, V^ОГ, м^3/кг СО2^max жанудың құрғақ өнімі, % Ыстықөнімділігі, t max, С	8,3 8,5   19,5	30,3 3,6 25,5 0,6 2,8 3,7   20,5

Ағаш көмір тас көмір мен антрациттен айырмашылығы күкірттің болмауы, осыған байланысты ағаш көмір жоғарысапалы металлды балқыту үшін бағалы отын болып саналады. Жоғары бұдырлылыққа байланысты (80%) оны технологиялық процестер қатарында абсорбент ретінде қолданылады.

оңыр-көмірлі және тас-көмірлі жартылайкокс

t = 550ºС кезінде тас және қоңыр көмірді жартылайкокстау процесінде алындаы, 60-80 м³ – құрғақ массаның 1 т газ, 80-200 кг шайыр, 700-750 кг жартылайкокс.

Жартылайкокстың ыстық массасының құрамына кіреді: С – 90-92 %, Н – 2-3 %, О – 3-4 %, S – 0,2-1,5 %, N - 2 %, Q – 5700-6500 ккал/кг, W^БУ – 12-20 %, W^КУ – 4-10 %.

Ағаш көмір мен отынның сипаттамасы

Отын

С^г %

О^г %

Н^г %

V^г %

Q_н^г %

Q_л ^г %

Ағаш

Торф

Қоңыр көмір

Тас көмір

Антрациттар

Көмір мен отынның элементарлы және агрегаттық құрамы

Күл пирамиданың қалыптары;

1 – қыздыруға дейін;

2 – деформация басталуы;

3 – балқытылған;

4 - сұйық қорытылған қалыпы.

Қыздырған кезде осындай сипаттама температуралар анықталынады:

t₁ –деформация басталуы;

t₂ – езілген (балқытылған);

t₃ – сұйық қорытылған қалыпы.

Бақылау сұрақтары:

1. ЖЭС қандай отын қолданылады?

2. Жасанды отынныңтүрлері қандай?

Дата добавления: 2015-10-23