Органикалык отундар: түрлөрү, курамы жана классификациясы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-02 13:58

Салттуу энергия отундун 2 түрүн колдонот - органикалык жана өзөктүк. XX кылымдын экинчи жарымынан бери болгонуна карабастан. атом энергетикасы абдан активдүү өнүгүп жатат, жалпы структурада органикалык отундун үлүшү басымдуулук кылат. Учурда жылуулук жана электр энергиясын өндүрүүнүн негизги булагы болуп саналат. Жалпысынан анын эки жүзгө жакын түрү адам тарабынан колдонулат, алардын ар биринин өзүнүн өзгөчөлүктөрү жана көрсөткүчтөрү бар.

Көрүүлөр

Отундун бир нече классификациясы бар:

• Тектүү боюнча: табигый (табигый); жасалма (табигый иштетүүдөн алынган).
• Колдонуу аймагы боюнча: энергия (электр жана жылуулук энергиясын өндүрүү үчүн); технологиялык (ар кандай өнөр жай продукциясын өндүрүү үчүн).
• Заттын физикалык абалы боюнча (эң таралгандары кашаада көрсөтүлгөн): суюктук (мазут); катуу (кап көмүр); газ түрүндөгү (жаратылыш газы).
• "Өмүр бою" боюнча: кайра жаралуучу (жыгач, өсүмдүктөр); шарттуу түрдө жаңылануучу, анын мөөнөтүжер кыртышында топтоо бир нече миң жыл (торф); кайра жаралбаган (көмүр, сланец, мунай, газ).

Кайра жаралбаган отун булактары үчүн топтоо мезгили болжолдуу керектөө мөөнөтүнөн бир нече эсе көп.

Табигый отун

Табигый казылып алынган отундар төмөнкү топторго бөлүнөт:

• Фоссилдер (ичегилерден алынган): катуу жана күрөң көмүр; табигый газ; торф; антрацит; май; сланец жана башкалар.
• Жасалма: бензин; керосин; сланец мунай; отун брикеттери; жыгач көмүрү; гидролиздик лигнин; тамак-аш, айыл чарба жана целлюлоза-кагаз өнөр жайынын калдыктары; мазут; сланецтерди кайра иштетүүдөн, темир эритүүдөн, пиролизден жана башка технологиялык процесстерден кошумча продукт катары алынган газ отун; жыгач иштетүү калдыктары (кургак талкандар, сыныктар, кесек калдыктар).

Айыл чарба калдыктарынан органикалык отун

Айыл чарба калдыктарынан көбүнчө төмөнкүлөр колдонулат:

• күн караманын кабыгы;
• гречка кабыгы;
• күрүч кабыгы;
• саман.

Бул булактар аз болгондуктан, алар көбүнчө жергиликтүү от казандар үчүн отун катары колдонулат.

Origin

Илимий концепциялар боюнча, казылып алынган отундун бардык түрлөрү өсүмдүктөрдүн калдыктарынан жана бар болгон микроорганизмдерден пайда болгон.500 миңден 500 миллион жыл мурун. Алардын топтолушу жер кыртышынын активдүү кычкылдануудан корголгон бөлүктөрүндө (суу сактагычтардын тайыз жээк зоналары, саздар, деңиздердин түбү) болгон. Бул калдыктардын химиялык курамы 4 негизги элементти камтыйт:

• карбонгидрат;
• лигнин (жогорку өсүмдүктөрдүн клетка аралык заты);
• майга окшогон заттар (чайырлар, момдор, глицериндин эфирлери);
• белоктар.

Жердин саздак жерлеринде чогулган бийик өсүмдүктөрдүн жана мохтордун калдыктары гумолиттердин (кап таш көмүр), ал эми суу сактагычтардын түбүндө микробалырлардын жана бактериялардын – сапропелиттердин пайда болушуна негиз болгон. Жогорку басымдын жана температуранын таасири астында органикалык заттар өзгөргөн (көмүрдөш).

Көмүрдөшүү даражасы төмөн гумолиттер күрөң көмүр деп аталат. Жогорку температурада гумин кислоталары нейтралдуу гуминдерге айланган. Көмүрдө гумин кислоталары толук жок.

Сапропелиттерде жумшак шарттарда күйүүчү сланецтин пайда болушу менен каныкпаган углеводороддорду полимерлөө процесстери басымдуу түрдө жүрдү, алар дистилляциялоодо курамы боюнча мунайга окшош көп сандагы чайырды берет. Сапропелдин жогорку температурадагы метаморфоздору жана тоо тектердин каталитикалык катышуусу суюк жана газ абалында (мунай, табигый, кошулма газ) углеводороддор аралашмасынын пайда болушуна алып келген.

Катуу отун

Катуу казылып алынган отундар капиллярдык тешиктүү гетерогендүү материалдар. Алардын структурасы камтыйткөп сандагы тешикчелер жана жаракалар. Жылуулук электр станцияларында күйгүзүү алдында чийки зат майдалагычтарда 15-25 мм өлчөмүнө чейин майдаланат (казандарда катмарлуу күйүү) же майда күйүүдөн жоготууларды азайтуу үчүн майдаланган абалга келтирилет.

Суюк жана катуу казылып алынган отундар 5 күйүүчү химиялык элементтерге негизделген: C, H₂, O_{2, S. Тышкы (күйгөндөн кийинки күл калдыктары, нымдуулук) жана ички (азот жана кычкылтек) балласттары күйүүчү майдын сапатын начарлатат.}

Катуу отундун мүнөздөмөлөрү

Төмөнкү таблицада күйүүчү органикалык отундун негизги түрлөрү, алардын сорттору жана кыскача сүрөттөлүшү берилген.

Отун түрү	Бренддер жана сорттор	Мүнөздөмө
Күрөң көмүр	1B, 2B, 3B (нымдуулукка жараша)	төмөн сорттогу күйүүчү май; жогорку гигроскопиялык жана нымдуулук; төмөн механикалык күч; учуучу кошулмалардын жогорку түшүмдүүлүгү; кемделген көмүртек; өзүнөн-өзү күйүү тенденциясынын жогорулашы; калориялуулугу 7-20 МДж/кг.
Көмүр, антрацит	D, 1G, 2G, 1GJ, 2GJ, 1J, 2J, 1K, 2K, 1KO, 2KO, 1KS, 2KS, 1OS, 2OS, TS, 1SS, 2SS, 3SS, 1T, 2T, 1A,, 3А	салттуу отун; жогорку калориялуулугу (25 МДж/кг чейин); көмүртектин жогорку мазмуну; төмөн гигроскопиялык жана нымдуулук; жогоркукүч; учуучу компоненттердин кирешелүүлүгү 3-40%.
Торф	фрезер; кесек	жергиликтүү отун түрү; жогорку нымдуулук; учуучу кошулмалардын жогорку түшүмдүүлүгү; өзүнөн-өзү күйүү тенденциясы; кургаткандан кийинки калориялуулугу – 8 МДж/кг.
Мунай сланец	гумит-сапропелит; сапропелит кукерситтери (келип чыгышы боюнча классификация).	эң жогорку туруксуз мазмун; жогорку реактивдүү күйүүчү май; орточо калориялуулугу – 4,6-9 МДж/кг; төмөнкү сорттогу отун, жергиликтүү муктаждыктар үчүн, ошондой эле жогорку энергиялуу отундарды (сланец мунай, газ түрүндөгү отун) өндүрүү үчүн чийки зат катары колдонулат.

Нымдуулуктун таасири

Жогорку нымдуулук күйүүчү материалдардын тутанышын кыйындатат, мештеги температураны төмөндөтөт, жылуулуктун жоголушун көбөйтөт. Узак геологиялык жашы менен мүнөздөлгөн күйүүчү майлардын курамында суу аз (лигнит, торф) болот.

Нымдуулуктун бир нече түрү бар:

• сорбция, катуу жана газдык фазалардын чектеринде топтолгон;
• капилляр (тешикче);
• үстүртөн (бөлүктөрдүн сырткы бетинде табылган);
• гидратталган (кристаллдык гидраттардан турат).

Нымдын алгачкы 3 түрүн кургатуу жолу менен катуу казылып алынган отундан алып салууга болот105°С температурада, экинчиси - 700-800°Сге чейин ысытылганда химиялык реакциялар аркылуу гана. Ташуу жана сыртта сактоо учурунда суунун курамы бир топ жогорулап, күйүүчү майдын сапатын начарлатышы мүмкүн.

Минералдык аралашмалар

Катуу отундун бардык түрлөрү минералдык кошулмаларды камтыйт, алар негизинен төмөнкү кошулмалардан турат:

• силикаттар;
• сульфиддер;
• карбонат туздары Са, Mg жана Fe;
• фосфаттар;
• хлориддер;
• кальций жана темир сульфаттары.

Отундарды күйгүзүү учурунда алар жогорку температуралык трансформацияга дуушар болушат, анын натыйжасында катуу күйбөй турган күл калат. Анын курамы төмөнкү реакцияларга байланыштуу баштапкы заттардан абдан айырмаланат:

• темир кычкылынын туздарынын оксиддерге айланышы;
• силикат кошулмаларын суусуздандыруу;
• карбонаттардын ажыроосу, CO_{2 бөлүнүп чыгышы, оксиддердин пайда болушу;}
• күкүрт кошулмаларынын кычкылданышы, күкүрт диоксидинин бөлүнүп чыгышы;
• щелочтуу металл туздарынын бууланышы.

Күл калдыктарынын акыркы курамы казылып алынган отундун күйүү шарттарына жараша болот. Жогорку температурада ал эрип, суюк абалга (шлак) айланат. Күлдүн бир бөлүгү очоктордон учуучу күйүү продуктулары менен бирге чыгарылат, бул мештин жабдууларынын булганышына, шлактанып жана коррозиялык эскиришине алып келет.

Термикалык ажыроо

Катуу казылып алынган отун күйгөндө бир нече ажыроо баскычынан өтөт:

• бертинация (температура 300 °С чейин, көмүр кычкыл газы жана көмүртек кычкылы, суутек жана углеводороддор, пирогендик суу бөлүнүп чыгат);
• жарым кокстоо (400-450 °С, күйүүчү газдын негизги көлөмү бөлүнүп чыгат);
• кокстоо (700-1100 °C, учуучу кошулмаларды чыгаруу процессинин аякташы).

Отундун күйүүчү продуктулары тиешелүү түрдө бертинаттар, жарым кокстор, кокстор деп аталат.

Эң төмөнкү калориялуулугу күлдүү сланец, нымдуу чым жана күрөң көмүр үчүн, ал эми эң чоңу антрацит үчүн. Катуу отун үчүн суунун буусу атмосферага чыгып, конденсацияланбаган төмөнкү калориялуулугу 4,6-26 МДж/кг.

Суюк күйүүчү майлар

Энергетика өнөр жайы үчүн суюк казылып алынган отун мунайдан анын термохимиялык ажыроосу аркылуу алынат. Мазут ири объекттерде (ТЭЦ, котельнялар) колдонулат, ал эми турмуш-тиричилик максаттарында мунай продуктуларынын дистилляттык фракциялары (бензин, керосин, дизелдик отун, дизелдик отун) колдонулат.

Күйүүчү май, май сыяктуу комплекстүү коллоиддик кошулма. Анын химиялык курамы төмөнкү чектерде өзгөрөт (пайыз менен):

• көмүртек – 86-89;
• водород - 9, 6-12;
• күкүрт - 0, 3-3, 5;
• кычкылтек жана азот - 0, 5-1, 7.

Мазуттун түрлөрү

Мазуттун классификациясы төмөнкүдөй:

• Күкүрттүн курамы боюнча: күкүрт аз (<0, 5%); аз күкүрттүү (0,5-1%); күкүрттүү (1-2%); жогорку күкүрт (2-3,5%).
• Илешкектүүлүгү боюнча (кашанын ичиндебренддер): жеңил же деңиз (F5, F12); орточо (40V, 40); оор (100, 200 жана 100V); көмүр жана сланец (сланец жана көмүрдү иштетүүдө пайда болгон).

Суюк отундун калориялуулугу 39-41 МДж/кг ортосунда өзгөрөт.

Газ күйүүчү майлар

Газ түрүндөгү отундун курамына төмөнкү заттар кирет:

• тутануучу (каныккан углеводороддор, H₂, CO, H_{2S) жана күйбөйт (көмүр кычкыл газы жана күкүрт, азот, кычкылтек, атмосфералык аба) газдар;}
• суу буусу;
• чайыр;
• чаң.

Отундун төмөнкү түрлөрү эң кеңири колдонулат:

• Табигый газ. Негизги компоненти метан болуп саналат. Керектөө алдында газ кургатылат, чаңдан тазаланат жана күкүрт суутектин зыяндуу кошулмалары чыгарылат.
• Мунай өндүрүү учурунда бөлүнүп чыккан кошулган газ. Углеводороддорду суюк фазадан бөлүү сепараторлордо жүргүзүлөт. Метандын көлөмдүк үлүшү жаратылыш газына караганда аз, ал эми оор углеводороддор жогору. Ушуга байланыштуу, күйүүчү майлар күйгөндө көбүрөөк жылуулук бөлүнүп чыгат.
• Суюлтулган газ. Негизги компоненттери пропан жана бутан, ошондой эле оор углеводороддордун аралашмалары. 20°С температурада жана атмосфералык басымда газ абалына өтөт. Басым жогорулаганда же температура төмөндөгөндө газ суюк фазага өтөт, ал аны ташуу үчүн колдонулат. Отундун бул түрүнүн чийки заты мунай иштетүүдө алынган шериктеш газ жана газ болуп саналат.
• Кокс газы. учурунда пайда болгон кошумча продукт болуп саналаткөмүрдү кокстоо. Алгачкы продукт зыяндуу аралашмалардан, аммиактан, ароматтык углеводороддордон тазаланат. 1 тонна көмүрдөн 3000 куб метрге чейин чыгарылат.
• Домна газы. Кокс менен темир рудаларынын домна мештеринде үйлөө учурундагы өз ара аракеттенүүсүнүн натыйжасында пайда болот. Чыгымдуулугу – 1 тонна чоюнга 2200-3200 м3.

Газ отунунун калориялуулугу анын химиялык курамына жараша болот жана 4-47 МДж/м3 диапазонунда. Күйүүчү газдардын дээрлик бардык түрлөрү абадан жеңил жана агып чыкканда шыптын астына чогулат. От алдыруу үчүн зарыл болгон аба менен аралашмадагы эң төмөнкү концентрация пентан (көлөм боюнча 1,4%).

Спецификациялар берилген

Отундун ар кандай түрлөрүнүн касиеттерин салыштырма талдоо үчүн жумушчу отундун сапат индексинин анын салыштырмалуу төмөнкү калориялуулугуна катышы катары аныкталган берилген мүнөздөмөлөр колдонулат.

Негизги эсептелген көрсөткүчтөр:

• нымдуулук;
• күл мазмуну;
• күкүрт жана азот камтылган.

Отун-энергетика тармагында эталондук отун түшүнүгү колдонулган отундун натыйжалуулугун салыштыруу үчүн да колдонулат. Бул күйүүчү май, анын иштөө шартында эң төмөнкү салыштырма күйүү жылуулугу 7000 ккал/кг. Отундун ар бир түрү үчүн өлчөмсүз жылуулук коэффициентин эталондук отун үчүн бул мааниге карата күйүүнүн өздүк салыштырма жылуулугунун катышы катары эсептөөгө болот.

Фоссилдик отун толугу менен күйгөндө үч атомдуу газдар (көмүр кычкыл газы жана күкүрттүн диоксиди) пайда болот.газ) жана суу. Күйүүгө катышкан заттардын чыгымы (1 моль күйүүчү май үчүн) аба менен берилген бардык кычкылтек реакцияга кирүү шартына негизделген формулалар боюнча эсептелет. Мындай теңдеме күйүүнүн материалдык балансы деп аталат.

Чыныгы шарттарда эсептелген маанилер коэффициенттердин жардамы менен оңдолот, анткени толук күйүү үчүн ар дайым көбүрөөк аба талап кылынат. Күйүү продуктуларынын температурасын аныктоо үчүн кычкылдануу реакциясынын жылуулук балансы түзүлөт (1 кг суюк же катуу казылып алынган отунга же газ түрүндөгү отун үчүн 1 м3). Физика көз карашынан алганда, жылуулук балансынын теңдемеси энергиянын сакталуу мыйзамын жазуу формасынан башка нерсе эмес.