Kimyoviy ishlab chiqarishning energetik texnologiyasi texnik termodinamika

2.Yonilg’ini yoqishni nazariy asoslari.

2.1.Yonilg’i

D.I.Mendeleev ta’limotiga ko’ra issiqlik olish uchun maqsadida yoqiladigan yonuvchan modda yonilg’i deyiladi. Yonuvchan moddalar, ya’ni yuqori haroratlarda havo tarkibidagi kislorod bilan ta’sirlanib, ko’p miqdorda issiqlik ajratuvchi moddalar tabiatda keng tarqalgan bo’lib, uch xil agregat holatda uchraydi:

- qattiq (yog’och, torf, ko’mir va boshqa);

-suyuq (neftь, mazut, benzin va boshqa);

- gazsimon (tabiiy gaz, koks gazi va boshqa):

O’z navbatida, yonilg’i tabiiy va su’niy, ya’’ni texnologik jarayonlarda olinadigan turlarga bo’linadi.

Insoniyat tajribasidan shu narsa ma’lumki, bir turdagi yonilg’i yoqish natijasida ko’p miqdorda boshqa turdagi yonilg’ini yoqish natijasida esa oz miqdorda n yonilg’ini eeng muhim ko’rsatkichlaridan biri bu yong’ilg’i massasini bir birligini to’liq yonishi natijasida ajraladigan issiqlik miqdori bo’lib, u o’z navbatida yonilg’ini kimyoviy tarkibining murakkabligiga bog’liq bo’ladi.

Gazsimon yonilg’i eng sodda tarkibga ega bo’ladi, chunki oddiy sharoitlarda va mavjud qizish usullarida faqatgina quyi uglevodorodlar (S₅ gacha) va yonuvchan gazlar (N₂,SO va boshq) gazsimon holatda bo’ladi xolos. SHuning uchun gazsimon yonilg’ining asosiy komponenti quyidagilar hisoblanadi:

Bunda u yoki bu uglevodrodning qaynash harorati qancha past bo’lsa, tabiiy gazsimon yonilg’ida uning miqdori shuncha ko’p bo’ladi. Maslan, tabiiy gazning 90-98% um. Metandan ( SN₄) iborat, butan (S₄N₁₀) va boshqa yuqori ulevodorodlar miqdori qazilma konlar joyiga bog’liq bo’ladi, lekin odatda 0,5% um.dan ortmaydi. Nisbatan “og’ir” bo’lgan yo’ldosh neftь gazlari tarkibi o’xshash bo’ladi, lekin ularning tarkibidagi metan miqdori nisbatan ozroq- 60-90% um, butan va yuqori uglevodorodlar miqdori 3-5 % um. gacha bo’ladi.

Mavjud analiz usullari rdamida gazsimon yonilg’ini tarkibini osongina aniqlash mumkin. Bundan farqli ravishda suyuq va qattiq yonilg’ini tarki bi murakkab va odatda noma’lum bo’ladi. Bu shu narsa bilan bog’liqki, suyuq yonilg’ini tarkibi odatda o’zgaruvchan bo’ladi va barcha uglevodorodlarni- pentan, oktan, ularning gomologlaridan poliaramatik uglevodorodlargacha tutadi. SHuning uchun suyuq yonilg’i tarkibidagi tashkiliy elementlarining masaviy miqdori bilan xarakterlanib, ularning miqdori eement analizi yordamida aniqlanadi. SHuningdek suyuq yonilg’i haroratni berilgan intervalida suyuqlikdan bug’lanuvchi fraktsiyalarning massaviy miqdori bilan ham xarakterlanadi.

Ma’lumki, har qanday yonilg’ini tarkibiga kiruvchi asosiy elementlar uglerod, vodorod, oltingugurt, azot va kislorod hisoblanadi. Barcha organik moddalar yonish natijasida parchalanadi va SO₂, N₂O, SO₂ va NO₂ hosil qiladi, shuning uchun muhandislik hisoblar uchun suyuq va qattiq yonilg’ini tarkibini aniq aniqlashga hojat yo’q, yonilg’i tarkibi esa uglerod, vodorod, oltingugurt ( organik va kolchedan ko’rinishida), azot va kislorodlarning massaviy miqdorining foizdagi ifodasi bilan belgilanadi. Yonuvchan komponentlardan tashqari, yonmaydigan moddalar (qum, loy va boshq) bo’lib, yonilg’ini qazish va saqlash usulidan kelib chiqib, ma’lum darajada nam bo’lishi mumkin. SHuning uchun yonilg’ini iste’molchiga yetkazib berilgan holatdagi tarkibi yonilg’ining ishchi tarkibi deyilib, “R” yoki “h” (real) indeksi bilan belgilanadi.

Bu yerda A^r – yonilg’ini kulliligi, yonilg’ini tshliq yonish natijasida hosil bo’lgan mineral birikmalar aralashmasidan iborat bo’lib, qattiq yonilg’ini 800-825^oS haroratda ( suyuq yonilg’ini 500^oS da), doimiy og’irlikgacha qizdirish yo’li orqali aniqqlanadi. (Kul tarkibiga SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃,CaO,MgO,K₂O,Na₂O,V₂O₅, sulьfatlar va boshqalar kiradi. Ayrim hollarda kul tarkibida elementlarning radioaktiv izotoplari ham uchrashi mumkin. Bundan tashqari, kul ballast vazifasini bajaradi; uning tarkibiga kiruvchi aralashmalar oson suyuluvchan evtektik aralashmalar hosil qilib, ular suyulib, qozon devorlarida va issiqlik uzatuvchi yuzalarda yopishib qolishi mumkin, shuning uchun tarkibidagi kul moddalari miqdori kam bo’lgan yonilg’i bo’lmaganda, tarkibida kul moddalar mitqdori yuqori bo’lgan yonilg’i dastlab boyitiladi); w^r –yonilg’ini namligi, 105-110oS haroratda quritish yo’li (doimiy ohirlikgacha) bilan aniqlanadi, tabiiyki yonilg’i namligi salbiy ahamiyatga ega, chunki yonilg’ini yonishi natijasida hosil bo’lgan issiqlikning bir qismi suvni bug’lantirish uchun sarflanadi, shuning uchun yonilg’i imkon qadar issiqlikni ikkilamchi tashlama tanbalari hisobiga quritish keark.

Ar va w^r yig’indisi yonilg’ini yonmaydigan qismi hisoblanib, tashqi ballast deyiladi, chunki kul moddalar va namlik yonuvchan moddalar bilan kimyoviy bog’lanmagan va nazariy jihatdan olganda ularni yonilg’i tarkibidan chiqarib tashlash mumkin. Aksincha, yonilg’i tarkibidagi kislorod va yonish jarayonida ishtirok etmaydigan azot yonilg’ining ichki ballasti deyiladi. Ishchi tarkibidan tashqari, yonilg’ining quruq tarkibi farqlanib, u “S” indeksi yoki “d” ( dny) bilan belgilanadi.

SHuningdek yonilg’ini kulsiz-quruq (yonuvchan) tarkibi farqlanib, u “G” indeksi yoki “ daf” (dny ash.tree) bilan belgilanadi.

Yonilg’ini yonuvchan tarkibi haqida gap ketganda, yonilg’ini sifatini belgilovchi yana bir bir parametr-uchuvchan moddalar chiqishini ham e’trof qilish kerak (Vⁿ) . uchvchan moddalar miqdori qancha yuqori bo’lsa, yonilg’i shuncha oson yondiriladi va barqaror yonadi. Uchuvchan moddalar miqdori yonilg’ini 850^oS haroratda, 7 daqiqa davomida kuydirilgandan so’ng uning kul moddalarsiz bo’lgan quruq holatiga nisbatan massani foizlardagi ifodasi orqali aniqlanadi. SHunday qilib, yonuvchanlar-engil uglevodorodlar bo’lib, ular yonilg’idan oson bug’lanadi yoki yonilg’i uglevodorodlarining kreingida hosil bo’ladi ( bunda uchuvchan moddalarning miqdori yonilg’ini krekinglag darajasini belgilaydi).

Tabiiy qattiq yonilg’iga o’tin, torf, qo’ng’ir ko’mir, slanetslar, toshko’mir va antratsit kiradi. Barcha qattiq yonilg’ilar, yog’och bundan mustasno, qazilma mahsulot hisoblanib, organik massani parchalanish mahsuloti hisoblanadi. Torfdan antratsitga qadar yonilg’ini yoshi oshib boradi. Qattiq yonilg’ini yoshi oshgan sari undagi uglerod miqdori oshib, yog’ochda 40% ni antratsitda esa 93 % ni tashkil etadi, vodorod miqdori esa 6 %dan (yog’ochda) 2 % gacha (antratsit), kislorod miqdori esa tegishlicha 42 % dan 2 % gacha kamayadi. Bunda uchuvchan qoldiq miqdori, ya’ni yonilg’ini o’t olish va barqaror yonish darajasi 85-90% dan (yog’ochda) 3-4 % gacha (antratsit) kamayadi (shuning uchun yog’och oson va barqaror yonadi). Kul moddalar miqdori yonilg’ini hosil bo’lishi va qazib olishi usuliga bog’liq bo’ladi. Ko’mirning qiymati, shuningdek, kokslanish hossasi va darajasi ( koks tarkibida 97% dan oshiq uglerod bo’lgan yonilg’i) bilan belgilanadi, chunki koks sanoatda, jumladan metallurgiyada keng qo’llaniladi.

Qattiq yonilg’ilardan farqli ravishda, suyuq yonilg’ilar neftьni 300-375 ^oS gacha haroratda qayta ishlash mahsulotlari hisoblanadi. Dastlab neftьdan 1% gacha suyultirilgan gaz ajratib, so’ngra qoldiq benzin, kerasin va dizelь fraktsiyalarga ajratiladi. Qaynash harorati 350-370 ^oS bo’lgan suyuq yonilg’i mazut deyilib, undan yonilg’i sifatida ham foydalanish mumkin, ham qayta ishlash mumkin. Odatda neftni qayta ishlash darajasi uning texnik va iqtisodiy parametrlari bilan belgilanadi. Mazut tarkibi ko’p jihatdan neftь tarkibiga bog’liq bo’lib, lekin uning o’rtacha tarkibi quyidagicha:

Gazsimon yonilg’i tabiiy va sun’iy bo’lishi mumkin:

-tabiiy gaz (asosan SN₄);

-neftьni qazib olishdagi yo’ldosh gazalar (SN₄ dan kichik va yuqori uglevodorodlardan katta);

-neftni qayta ishlashda hosil bo’ladigan suyultirilgan gaz (maishiy maqsadlar uchun 50% propan va 50% butandan iborat aralashma sifatida, qishki mavsumda esa tegishlicha 75 va 25 % li aralashma sifatida foydalaniladi);

-tarkibida uglevodorodlardan tashqari SO va N₂ tutgan koks va domen gazlari;

-organik yonilg’ini bijg’ishi natijasida olinadigan biogaz va boshqalar.