ПОӘК 042-14-1-05. 01. 20. 60/03-2010 №1 басылым орнына

Дәріс 7

1. 
   Қабаттағы көміртегінің жануы туралы.
   
2. 
   Көміртегінің жану процесінің реакциясы.
   
3. 
   Гетероген реакциясының жылдамдығының параметрлерден тәуелділігі.
   
4. 
   Техникалық қатты отынның жануы.
   
5. 
   Көмірқышқыл қос тотығының түзілуі.
   

Қабаттағы оттының жану нәтижесіне байланысты түзелетін газтәрізді өнімдер.

Көміртек бастапқы қатты түрде жану пешінде меңгерілмейді және оның тотығуы газдандыру процесімен қатар жүреді. Көміртегінің жану процесі келесі бірінші ретті реакциямен өтеді.

С+О2 =СО2 + 97650 ккал } 2С + О2 = 2СО + 58860 ккал },

(1)

Көптеген тәжірибелерден байқалғаны, көмірқышқыл СО₂ мен көміртегі тотығы СО бір уақытта түзіледі.СО мен СО₂мөлшерлік қатынастары режим (тәртіп ) шартына тәуелді 1300⁰ С дейінгі температурада бұл қатынас СО : СО₂=1, ал жоғары температураларда ол көбейеді.

Көміртектердің жануы кезінде тек бірінші ретті реакцияда өтеді.

С+ СО2=2СО – 38790 } 2СО + О2 = 2СО2 + 68220 },

(2)

Жоғарыда жазылған реакциялардың үшеуі гетерогенді, ал соңғысы гомогенді болып саналады.

Гетероген реакциясының жылдамдығы көміртек мөлшерімен есептеледі, ол дегеніміз 1 сек. ішінде 1см ² жоғарғы белсенді отын бетінің жануы.

Бұл гетероген реакциясының жылдамдығы диффузия жылдамдығынан, қысымнан, температурадан және реакцияға қатысушы заттардың концентрациясынан тәуелді.Отынның бетіне (шекаралық қабатқа) жақын жерде реакцияға қатысатын реакцияға түсетін заттар концентрациясы азайып, ал реакция өнімдерінің СО мен СО₂ концентрациялары өседі. Газдың бұл шекаралық қабаты тотықтырғыш оттегін беруге бөгет жасайды. Сондықтан жану реакциясының жылдамдығы тотықтырғыштың шекаралық қабат арқылы өтетін диффузия жылдамдығынан тәуелді. Диффузия жылдамдығы шекаралық қабат қалындығынан, температурадан және ағындағы С₀ мен С_п тотықтырғыш концентрациясының әртүрлігінен тәуелді.

Бір жағынан, шекаралық қабат қалындығы ағын жылдамдығынан, отын бөлшегінің келтірілген диаметірінен тәуелді.

Нағыз техникалық отынның жануы сонымен қатар, шлакты( қатты отын қалдығын) әкету тәсілінен тәуелді. Отын бөлшектерінің бетіндегі көміртегінің жанып кетуінен, көміртегі бетіне тотықтырғыштың кіруіне кедергі келтіретін, күл қабықшасы түзіледі. Жоғарғы температура әсерінен күл жұмсарып, ал жану кеңістігіндегі отынның тығыз қабатындағы отын бөлшектері бір-бірімен қосылып, шлак (қатты отын қалдығы) түзеді.

Жанғыш ұшпаларға, отынға ауаның кіруі тоқтап, отынның жануы қиындай түседі. Отынның жануы кезінде, оның қатты қалдыққа айналу бейім ділігін, отын күлінің температурасы бойынша байымдауға болады. Күл бүлтықтарынан құтылу үшін және шлак қабатын тазарту үшін оны көсеу қажет.

Сұйық түрдегі күлді әкету кокстың жану процесін жеделдетуге мүмкіндік береді. Көмірқышқыл газынан СО₂ басқа отынның жану кеңістігіне көміртек тотығыда СО да түседі. Көміртек тотығының бірінші өнімі жоғарда айтылған. Ал қызған көміртек қабатының нәтижесінде, көмірқышқыл қос тотығы алынады.

Әрбір кокс каналында ыстық ауа үрлеуінен СО,СО₂ және ауадан тұратын ыстық газ қоспасы қамтамасыз етілетін тұрақты тұтану майданындағы газ концентрациясы мен температурасы белгілі бір деңгейге жетеді.Сонымен әрбір көміртек каналы газ жанарғысын елестетеді.Қабатта белгілі-бір мөлшерде газға айналу процесі жетіледі.Желтаратқыш тордың белгілі қалындықтағы қабатының тотықтырғыш аймағы аяқталып, осы кезде барлық оттегі қоспасы жұмсалып қойылады және ол тотықсыздандырғыш аймағын тесіп өтеді,сүйтіп,көмір қышқыл тотығу процесі, яғни көмірқышқылдың көміртегі тотығына айналуы жүреді.

Ауа ылғалы, сонымен қатар, отын ылғалының біршама бөлігі бөлінуге үлгермей-ақ,қызған көміртекті тотықтырады.

,

(5)

Алынған реакция нәтижесінде көміртек тотығы мен сутегі жанғыш ұшпа заттармен қосылып,оттық кеңестігіне түседі.

Кокстан газ түзілу кокстың табиғи қасиетіне,бөлшек өлшемінен, оның кеуектілігінен, температуралық және аэродинамикалық режимінен, қабат қалыңдығынан тәуелді.

Қабаттағы оттының жану нәтижесіне байланысты түзелетін газтәрізді өнімдер мынадай түрлерге бөлінеді. Толық жану өнімдері газдандыру және ыдырау өнімдері:

,

(6)

Егер коксті жұқа қабатта жағып жіберсе, онда газдандыру өнімі барлық уақытта түзілмейді ал құрғақ айдау өнімі қабаттан бөлінеді және оны жағып жіберу үшін қатты урлеу тәсілі қолданылады.

Кокс тым қалың қабатта жағылса, онда газдандыру (СО және Н₂ ) өнімінің үлкен мөлшері алынады.Бұл жағдайда, екінші ретті үрлеуді пайдалану, яғни оттық кеңістігіне косымша ауа беру міндетті түрде керек.Отын қабатынан газ түзуші өнімдерден басқа, отын шаңы мен өте ұсақ түйіршіктер шығарылады.Жоғарыды айтылғандай, көмірсутекті газдар жоғарғы температурада бола алмайды, олар жай қосылыстарға ыдырап және осы кезде күйелі көміртек бөлінеді.
Өздік бақылау сұрақтары

1. 
   Қабаттағы көміртегінің жануы қалай жүреді?
   
2. 
   Көміртегінің жану процесінің реакциясын жазыңыз.
   
3. 
   Гетероген реакциясының жылдамдығының параметрлерден тәуелділігін айтып беріңіз.
   
4. 
   Техникалық қатты отынның жануы қалай жүреді?
   
5. 
   Көмірқышқыл қос тотығының түзілуін түсіндіріңіз.
   
6. 
   Қабаттағы отының жану нәтижесіне байланысты түзелетін газтәрізді өнімдерді атаңыз.
   

1. 
   Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат, 1969. - б. 320 - 340.
   
2. 
   Хазен М.М.,Матвеев Г.А. и др. «Теплотехника». - М.: Высшая школа, 1980. - б. 284-289.
   
3. 
   Резников М.И. «Котельные установки электростанций» - М. Энергоатомиздат., 1987. - б. 103-107, 114-117.
   
4. 
   Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н.«Котельные установки промышленных предприятий» - М.Энергоатомиздат., 1988. - б. 83-86, 106-107.