Termodinamika” fanidan o`quv- uslubiy majmua

13.2. Yoqilg’ining yonish jarayonlari

Qattiq yoqilg’ining yonishi.

Qattiq yoqilg’ini yonish jarayoni ketma – ket keladigan quyidagi bosqichlardan tashkil topgan:

Qizdirish, namlikni bug’g’lanishi, uchuvchan moddalarni ajralishi va koksni hosil bo’lish, uchuvchan moddalar va koksni yonishi.
Bug’ bosqichlardan asosiysi, koksni, ya’ni uglerodni yonishi, hisoblanadi. Bug’ndan tashqari koksni yonishi qolgan bosqichlarga qaraganda ko’proq davom etadi (yonish vaqtining 90 % gacha) va xuddi shu bosqich qolganlari uchun issiqlik sharoitini yaratadi. Yonish bosqichigacha bo’lgan bosqichlar uchun issiqlik sarflanadi. Bug’ sarflar yonish issiqligining 20 – 25 % gacha bo’lishi mumkin. Yonish to’liq va to’liqmas (chala) bo’ladi. Yonilg’ining yonuvchan elementlari kislorod bilan quyidagicha reaktsiyaga kirishib, yonsa, bug’nday yonish to’liq yonish deyiladi:
(12.15)
bug’nda  - yonish vaqtida ajralib chiqqan issiqlik miqdori.
Bug’ rejim kilomolyarlarda quyidagicha yoziladi.
1g S + 320g=44 SO₂+409 Mj/kmolp (12.16)
yoki

(12.16) tenglamadan ko’rinib turibdiki, 1 kg ugleroddan to’liq yonishi uchun kg kislorod zarur bo’ladi. Reaktsiya natijasida kg SO₂ hosil bo’ladi va 34,1 Mj issiqlik ajralib chiqadi.
Vodorodning yonishi:
2N₂+O₂=2N₂O+242 Mj/kmolp (12.17)
yoki
N₂+8O₂=9N₂O+121 Mj/kg
Bug’ reaktsiyada 1 kg N₂ yonish uchun 8 kg kislorod zarur bo’ladi, reaktsiya natijasida 9 kg suv bug’g’i hosil bo’ladi va 121 kg Mj issiqlik ajralib chiqadi.
Oltingugurtning yonishi:
(12.18)
yoki

1 kg oltingugurt yonganda 1 kg kislorod sarflanadi. Reaktsiya natijasida esa 2 kgSO₂ hosil bo’ladi va 9,04 Mj issiqlik ajraladi.

Yonish mahsulotlari ichida yonuvchan elementlar va yonmagan yoqilg’i zarralari qolgan bo’lsa, bug’nday yong’in to’liqmas (chala) yonish deyiladi.
Uglerodning chala yonishi:
(12.19)
yoki

ya’ni 1kg uglerod chala yonganda kg kislorod sarflanadi, reaktsiya natijasida esa kg SO hosil bo’ladi va 10,3 Mj issiqliq ajralib chiqadi.

Hosil bo’lgan uglerod oksidi yonadi:
(12.20)
yoki

ya’ni 1 kg CO yonishi uchun 4/7 kg kislorod sarflanadi, reaktsiya natijasida esa 11/7 kg CO₂ hosil bo’ladi va 5,1 Mj issiqlik ajraladi.
Yonilg’i to’liq yonganda uglerod, vodorod va oltingugurtning yonishida olinishi mumkin bo’lgan barcha issiqlik chiqadi. Yonish mahsulotlarida yona olmaydigan moddalargina: karbonat angidrid CO₂, suv bug’g’lari N₂O va oltingugurt angidrid CO₂ qoladi.
Yonuvchi elementlar chala oksidlanganda yonish mahsulotlari bilan birga ko’p miqdorda uglerod (II)–oksid CO, vodorod N₂, metan SN₄ va yona oladigan boshqa uglevodorodli birikmalar ham chiqib ketadi.
Hozirgi zamon o’txona sxemasida qattiq yonilg’ini yonishning asosan to’rt xil usuli – qatlami, qaynayotgan qatlamli, mashoalali va uyurmali yonish usullaridan foydalaniladi (13.2 - rasm).

13.2 – rasm. Qattiqyoqilg’io’txonalaritasnifi

a) qatlamliusul; b) qaynayotganqatlamliusul; v) mashoalaliusul; g) uyurmaliusul.

Yonayotganqatlamtuzilishiniko’ribchiqibyonishjarayoninichuqurroqo’rganishimkoniniberadi (13.2 - rasm)

Qatlamliyoqish – bug’yonilg’inipanjaralicho’g’dondaqatlamlabyoqishusulidir.
Yonilg’iyonishnatijasidabevositacho’g’donvakulvashishadaniboratg’ovakyotsiqhosilbo’ladi. Uningutsidayonayotgankonsqatlamiberiladi. Issiqlikhisobigaisiydi. So’ngrayoqilg’iquriydi, ya’niundaginamlikbug’g’lanibketadi, shundankeyinuchuvchanmoddalarningchiqishivakokshosilbo’lishiboshlanadi.



13.3–rasm. Yonilg’iningyonayotganqatlaminituzilishi.

Uchuvchan moddalar va koksning yonish natijasida issiqlik chiqadi. Qva o’txona ichining temperaturasi o’zgartiriladi. Yonish uchun zaruriy havo kolotsin cho’g’don tagidan kiradi. Havo cho’g’don teshigi va g’ovak shlakli yotsiq orqali o’tib isiydi. Havo keyingi harakati davomida o’z tezlik koks va yoqilg’i qatlamiga duch keladi. Ular bilan o’zaro taosir etishib yoqish qatlami utsun yonadigan o’txona gazlari oqimiga aylanadi va qatlam utski alangasini hosil qiladi.

Qattiq yoqilg’ini qatlamli yoqish quvvati tets bo’lgan (bug’g’ unumdorligi 35 m/soat gacha) qozonlarda keng tarqalgan.
Biroq bug’ usulni quvvati yuqori bo’lgan qozonlarda qo’llab bo’lmaydi, chunki bug’nda yonish yuzasi yotarli bo’lmaydi.
Shuning uchun quvvati katta bo’lgan qozonlarda qattiq bug’g’i chang holatiga keltirib bo’ladi.
Bug’ning uchun yoqilg’i, avvalo maxsus tegirmonlarda chang holiga keltiriladi va kamerali qozonga gorelka orqali uzatiladi.
Kamerali o’txonalarda yonilg’i mashoala va uyurmali usullarda yondiriladi (13.3 – rasm,v va g).
Mashoala qilib yoqish usulida yoqilg’i va yonish uchun zaruriy havo o’txonaga maxsus moslamalar yordamida beriladi. Yonishning mashoala usuli yoqilg’i zarralarining havo oqimi va yonish mahsulotlari bilan birgalikda to’xtovsiz xarakatlanib turishi bilan qatlamli yoqish usulidan farq qiladi. Shuning uchun qattiq yoqilg’i chang (kukun) holatga keltirilishi lozim. Kukun zarralarining o’lchami mikronler bilan o’lchanadi. Bug’ning natijasida yonilg’ining havo miqdoriga tegishli va reaktsiyaga kirishish sirti kattalashadi. Ko’mir changi kamerali o’txonaga havo bilan (birlamchi havo) birgalikda gorelka orqali uzatiladi. Havoning qolgan qismi (ikkilamchi havo) yoqilg’isiz o’txona uzatiladi.
Mashoala uzunligi bo’ylab yoqilg’i yonishini uch bosqichga ajratish mumkin: tayyorgarlik bosqichi, yonilg’ini jadal yonish bosqichi va qoldiq koksni yonib tugash bosqichi (13.4 - rasm).



13.4 – rasm. Mashoala uzunligi bo’ylab temperaturani, ortiqcha havoni va kul miqdorini o’zgarishi

Birinchi bosqichda temperatura T yuqori bo’lmaydi, ortiqcha havo koeffitsienti  katta, kul miqdori A^q esa oz bo’ladi. Ikkinchi bosqichda temperatura keskin ko’tariladi, ortiqcha havo koeffitsienti jadal kamayadi va ko’p miqdorda tez ortadi. Demak bug’ bosqichda yonilg’i jadal yonadi. Uchinchi bosqich eng ko’p davom etadi. Bug’nda  deyarli o’zgarmaydi, A^q tez ortib boradi va keyin maolum bir chegara qiymatiga yaqinlashadi. Demak, bug’ bosqichda qoldiq koks yonib bo’ladi. Ekran quvurlariga issiqlik berish jadalligi yonish tufayli ajralib chiqayotgan issiqliq jadalligidan katta bo’lishi natijasida temperatura ancha pasayadi. Keyinchalik nuriy issiqliq berish temperatura pasayishi bilan keskin kamayishi natijasida (Tsefan–Bolptsman qonuni), temperaturaning pasayishi sekinlashadi.

O’txona bo’shlig’ida kuchli, uyurmali oqim hosil qilish usuli bilan yoqilganda zarralari uzoq vaqt o’txonada bo’ladi va to’liq yonadi. Havo oqimi yoqilg’i zarralarini uyurma traektoriyasi bo’ylab olib yuradi va yaxshi yonishini taominlaydi. Uyurmaviy usulda qattiq yonishini chang holida emas, balki yaxshi maydalangan bo’laklar holida yoqish mumkin.
Changsimon holatga keltirilgan qattiq yoqilg’ilarni yoqishning o’ziga xos afzalliklari bor:
a) pats navli ko’mirni, ko’mir qizib olishda va uni yuoyitishdagi qoldiq chiqindilarni katta quvvatli qozon qurilmalari o’txonalarida yoqish mumkin.
b) ortiqcha davo koeffitsienti =1,2-1,25 chala yonish hisobiga bo’ladigan isroflar juda hom va o’txona samaradorligi iqtisodiy jixatdan yuqori bo’ladi;
v) yonish jarayonini to’la mexanizatsiyalashtirish va avtomatlashtirish mumkin;
g) katta quvvatli o’txonalar qurish mumkin.
Bug’nday afzalliklari bilan birga qurilmalarining narxi qimmat, yoqilg’ini maydalashga qo’shimcha elektr energiyasi sarf bo’ladi, tutun gazlar bilan birgalikda ko’p miqdorda kul ham (yoqilg’idagi umumiy kul miqdorning 80% ga yaqini) atmosferaga uchib chiqadi va atrof muhitni ifloslantiradi.
Yuqorida ko’rsatilgan kamchiliklarga qaramay, yirik elektr tsantsiyalarining asosiy qismi changsimon yoqilg’ida ishlaydi.
Havoning nazariy jihatdan zaruriy miqdorini hisoblashda havo yoqilg’i bilan idei aralashtirishda va kislorodning har qaysi zarrasi yonuvchan element bilan birikishiga ulguradi, deb faraz qilinadi. Lekin, imus havoning hisoblangan miqdori yonilg’ining to’liq yonishi uchun etarli bo’lmaydi. Yonish jarayonini kislorodning hammasi yonuvchan elementlar bilan kirishadigan qilib etkazib bo’lmaydi. Uning bir qismi yonish reaktsiyasiga kirishmaydi va tutun gazlar bilan birga erkin holda chiqib ketadi. Yonilg’ining to’liq yonishi uchun havoni hisoblab topilganidan ko’proq miqdorda birlik zarur. Haqiqiy beriladigan havo miqdori nazariy hisoblab topilgandan necha marta ko’pligini ko’rsatuvchi son ortiqcha havo koefiitsienti deyiladi va  bilan belgilanadi:
=v/v₀,
 ning kattaligi yonilg’ining turiga jarayon sodir bo’ladigan sharoitlarga, yoqish usuliga, o’txonaning tuzilishiga bog’liq. Hisoblashlarda  ning qiymati tegishli tajriba maolumotlari asosida tanlanadi.  qanchalik kichik bo’lsa, yonish jarayoni shunchalik tejamli bo’ladi. Lekin  juda ham kichik bo’lsa, yonilg’i chala yonadi va qozon agregatining FIK i pasayadi.
Qattiq yoqilg’i qatlamli usulda yoqilsa, odatda =1,3 –1,5 ga teng bo’ladi, gaz va suyuq yoqilg’i kamerali o’txonalarda yoqilganda =1,1-1,15 ga teng bo’ladi.