3 тарау. Қатты отынныц жануы
3.1 Көміртозаң алауындағы отын белшектер жануы
Ауамен бірге ошақ камерасына кірген көмір тозаңцы жанғанда
бірнеше кезеңдерден өтеді: қызу, кебу, ұшпа заттардың шығуы мен
тұтануы және кокстің түзілуі. Кокс қалдыгының жану кезеңі негізгісі,
оньщ қарқыны жалпы отын жагу және газдандыру қарқынын
сипаттайды. Кокс қалдығының жану уақыгы барлық кезеңцердің
ішіндегі ең ұзағы жэне қажетгі барлық уақытгың 90%-на дейін алады.
Көмірді ұнтақтағанда сыртқы күл жэне ішінара іппсі күл де табиғи
отынның жанатын бөлігіне ажрайды. Сондықтан кокс қалдығы іс
жүзінде таза көміртектен тұрады, өзінің құрылымы бойынша ол
графитке жақын. Көміртек бөлшегінің жануы эрекеті (гетерогенді)
құбылыс, химиялық текстеуден бұрын тектестен бетке тотықтырғыш
ретсіздік және затшапық таралумен әкелінеді.
Кокс бөлшегі жанғанда келесі тектесулер жүруі мүмкін:
көміртектің С 02-ға дейін тотығуы
(3.1-3.4) эргектік тектесулер бөлшектің бетінде өтеді.
Жалпы жагдайда салыстырмалы ірі (d> Юмм) көміртек
бөлшегінің жануы ыстықытық деңгейі С 0 2- нің тотықсыздануы үшін
жеткілікті болса былай өтуі мүмкін (3.1 -сурет).
С+О —
С02 +Qi
Көміртектің СО —
ға дейін тотыгуы
2C+0 = 2C0
2
+Q
2
СО
2
_ нің тотықсыздануы
С+О = 2С0
2
- Оз
СО -ның газ көлеміңцегі біргекті жануы
2С+0 = 2С0
2
+Q
4
(3-4)
(3.3)
(3.2)
(3.1)
41
3.1-сурет. Жанган көміртектіңшекаралық қабатындағы газ
шогырларынын таралуы.
Көміртек бөлшек бетінде
(3.1, 3.2)
текгесулер бойынша
тотығады. СО болшектің шекаралық қабатында
(3.4)
тектесу
бойынша жанады.С0
2
затшаларының бір бөлігі көміртек бетіне
тясымалданзды,
онда ол
(3.3)
тектесу бойынша
тотықсызданады. Ыстықтық өскенде
(3.2)
тектесудің үлесі артады.
С 0
2
тотықсыздануы басталған ыстықтықта негізінен
(3.2)
тектесу жүреді. Отекгің біраз мөлшері газ көлеміңде
(3.4)
тектесуге
жұмсалады. Көміртек бетінде отгек шоғыры нөлге ұмтылады. Огын
бөлшегінің өлшемі кішірейгенде маңызалмасу қарқыны өседі.
Сондықган СО көміртозаң бөлшектерінің шекаралық қабатында С 0
2
шоғыры азаяды жэне оның таралуында максимум болмайды.
Көміртектің тотығу тектесулері
(3.1, 3.2)
негізгі тектесулер.
Оларды біріншілік, ап
(3.3, 3.4)
- екіншіпік деп атайды. Көміргозаң
бөлшектері үшін екіншілік тектесулердің жану құбылысына тигізетін
ықпалы азғантай, сондықтан бөлшектердің жану уақьггын теориялық
эдіспен есептегенде оларды эдетте есепке алмайды.
Кокс бөлшегінің кеуетігінен оның дамыған ішкі беті болады.
Мысалы агаш көмірі үшін меншікті ішкі бет
57 -114
см
2
/см
3
,
электродтық көмір үшін
70 - 500
см2/см , антрацит үшін - ~
100
см
2
/см3' . Осыған байланысты тектесулер бөлшектің ішкі бетіңде де
жүруі мүмкін. Бірақ та қазан ошақтарында жогары ыстықган
жогалатын көміртозаң бөлшектері үшін тектесудің ықпалы дамыган
жану кұбылысына тигізетін ықпалы аз. Бұл кұбылыс көміртозаң
бөлшектері тұтанған кезде көп ықпап етеді.
42
Бақылау сұрақтары:
1.Көміртозаңның жануы кезеңдері
2
.Кокс бөлшегі жану кезеңінде ерекшеліктері
3.Жанған көміртектің шекарапық қабатындағы газ шоғырларының
таралуы.
4.Кокстың жануы кезіндегі теісгесулер
3.2
Жануга қажетті ауа мөлшері, ауаныц артық мөлшері.
Отын жанганда жанар түзгілер (элементтер) тотықтырғышпен,
яғни оттекпен, әрекеттеседі және сәйкесті тотықтарды СО
2
, SO
2
, НгО
түзеді. Тотьиу негізінде ауадагы оттектен (21%) болғандықтан, жану
өнімдерінің құрамына көрсетілген тотықтардан басқа бұрын ауада
болтан азотга кіреді. Егер отын толық жанганда ауамен берілген
оттек толыгымен тектессе (реагировать), онда оттек пен отын
мөлшерлерінің қатынасын стехнометриялық, ап берілген ауа
мөлшерін — теориялық қажетгі v , м /кг немесе м
3
/м
3
, кг/кг деп
атайды.
Отын толық жану үшін оттек керек, жану өнімдерінің көлемі жэне
маңыздық мөлшері жанудың стехиометриялық теңдеулерінен
анықталады. Теңдеулер жангыштың (горючее) 1 молі үшін жазылады.
Көміртек үшін жазсақ
С + 0 2= С02;
12
кг
С + 32 кг Ог — 44
кг
СОг;
( 3.5 )
1 кг көміргек үшін аламыз:
1 кг С + 2,67 кг 0
2
= С02;
( 3.6)
күкірт пен сутек үшін сәйкестік: S + 0 2= S02;
1 кг S + 1 кг 0 2 = 2 кг S 0 2;
( 3.7 )
2 Н
2
+ 0
2
= 2 Н
2
0;
1 кгН 2 + 8 к г 0 2 = 9 к г
Н
2
0.
(
3.8
)
Сонымен, 1 кг көміртекті толыгымен жагу үшін 2,67 кг отгек
қажет, сонда 3,67 көмір қышқыл газы түзіледі т.т. (тагысын тагылар)
Қатты немесе сұйық отынның 1 кг жұмыстық маңызы тольоқ
жанганда, отынның өзіндегі оттекті есепке алса, оттектің жнынтық
қажеттігі м ы наган тең
^ = 2,67СЖ
/100+8/^/100+
S t T
/1 0 0 -
( Г /
100.
(3.9)
43
Ауада көлем бойыша отгекгің 21% болатынын есепке алып оттекгің
тыгыздығын қойып жэне сэйкесті түрлендірулерден кейін теориялық
қажетгі ауа мөлшерін анықтауға кейіптеме аламыз.
V°= 0,0889 ( Сж+0,375
S
* ) + 0.265 Н* - 0,0333 О*, м3/кг
(3.10)
Маңыздық түрінде
L0 =0,115( Сж + 0375 S*) + 0,342 Н* - 0,0431 О * , кг/кг
(3.11)
Жанар газдар үшін V0, м
3
/м
3
жеке газ құраушыларын толық жағу
үшін теориялық қажетті ауа мөлшерінің қосыныдысы болып
анықталады.
Мұнда жэне келесі мэтінде (тексте) ауа жэне газ көлемдері текше
метрмен (м3), қысымы 0,1013 МПа (1 кгс/см2, 760 мм сын.б.)
қысымды жэне 0 °С ысытықга берілген. Толық жануды жүзеге асыру
үшін шынында ошаққа теориялық қажетгі ауа мөлшерінен V° артық
ауа мөлшері V беріледі.
Соңца
V =
а
о V
0
,
м3/кг
мұндагы а,, - ошақтагы ауаның артықтық еселеуіші. Ошақтарда
жаққанда бұл шама қатгы отындар үшін әдетте
0^=1
Д-ге тең, сұйық
жэне газ отьшдар үшін Oo=l,01 — 1,1. Отьш мен ауаньщ араласу
құбылысы жетілмегендіктен ошаққа нақіы берілетін ауа келемі
теориялықтан үлкен болады. Ауаның аргықгық тиімді еселеуіші я4-тің
минималды мәні бойынша қазанды сынаудан өткізгенде анықталады.
Оіъш толық жанғанда жанашн түзгілердің (элементтердің) тек толық
тотьну өнімдері - СО^ SO
2
, Н20 жэне ауа азоіы N
2
түзіледі.
Жану өнімдерініңтеориялықкөлемі V
2
, м /кгтең
^ =
(3.12)
Үшатомдық газдардың С 0
2
жене SO
2
теориялық жиышық көлемі Vro
деп белгіленген жагдайда былай жазылады
(3.13)
Бұл шама қапты (тақтатастардан басқа) және сүйық отындар үшін тең
үю ,
= 0.01866/(С *
+0 375
s f )
(3.14)
44
Достарыңызбен бөлісу: |
