الفصل الرابع. أنواع وخصائص الوقود المستخدم في الأفران

§ 11. معلومات عامة

يستخدم الوقود الصلب والسائل والغازي للأفران. أكثر أنواع الوقود الصلب شيوعًا هي الحطب والجفت والفحم. تُستخدم أنواع مختلفة من الوقود السائل (زيت الطاقة الشمسية وزيت الوقود والكيروسين) بشكل أساسي في المنطقة التي يتم فيها تعدينها أو إنتاجها. غاز طبيعيأكثر وأكثر المستخدمة في السنوات الأخيرة.

يتم تحديد اختيار الوقود للمواقد الداخلية بشكل أساسي من خلال توفره في منطقة معينة ، وسهولة استخدامه في المنزل ، فضلاً عن قيمته الحرارية. القيمة الحرارية للوقود هي كمية الحرارة المنبعثة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود الصلب أو السائل أو 1 م 3 من الوقود الغازي. أبعاد هذه الوحدة للسائل و وقود صلب- كيلو كالوري / كجم ، وللغازية - كيلو كالوري / م 3.

القيمة الحراريةيعتمد كل نوع من أنواع الوقود على مكوناته القابلة للاحتراق ، وكذلك على محتوى الرماد ومحتوى الرطوبة في الوقود. كلما زادت نسبة العناصر القابلة للاحتراق في الوقود ، زادت قيمته الحرارية. على العكس من ذلك ، فكلما زادت الرطوبة وكلما زاد محتوى الرماد في الوقود ، انخفضت قيمته الحرارية.

المكونات الرئيسية القابلة للاحتراق لأي وقود هي الكربون والهيدروجين والكبريت القابل للاشتعال المتطاير. الكربون النقي مادة صلبة سوداء ، والهيدروجين غاز قابل للاشتعال ليس له لون ولا رائحة. يشمل تكوين الوقود أيضًا الأكسجين والنيتروجين ، وكذلك المعادن ، التي يتكون منها الرماد والخبث بعد احتراق الوقود. يحتوي على وقود وماء.

لا تشارك المعادن والماء والنيتروجين في الاحتراق ، مما يشكل ما يسمى بثقل الوقود.

فيما يلي متوسط ​​القيم الحرارية أنواع مختلفةالوقود.

§ 12. الوقود الصلب

الحطب- أكثر أنواع الوقود الصلب شيوعًا للمواقد الداخلية ومواقد المطبخ. تعتمد القيمة الحرارية للحطب على محتواه من الرطوبة. الخشب الجاف يشتعل بالنار بسهولة. عند حرقها ، فإنها تتطور إلى درجة حرارة أعلى من تلك النيئة ، وبالتالي ، فإنها تنبعث منها مزيدًا من الحرارة.

القيمة الحرارية لحطب أنواع مختلفة من الخشب لكل وحدة كتلة (1 كجم) هي نفسها تقريبًا. ومع ذلك ، لكل وحدة حجم (1 م 3) ، يعطي الحطب من الخشب الأكثر كثافة والأثقل حرارة أكبر ، على سبيل المثال حطب البتولاتعطي 20-25٪ حرارة أكثر من الحور الرجراج ، و15-18٪ أكثر من الصنوبر.

تحضير الحطب على شكل جذوع الأشجار بطول معين: 35 ؛ خمسون؛ 75 و 100 سم ، سمك الجذوع المشقوقة 6-8 سم.

الخثهي بقايا المواد النباتية المتحللة. وفقًا لطريقة الاستخراج ، ينقسم الخث إلى منحوت ، ومتكتل ، ومضغوط (على شكل قوالب) وطحن (على شكل رقائق جفت). يتراوح محتوى الرطوبة في الخث ، والذي غالبًا ما يستخدم للتدفئة ، من 25 إلى 40٪. من حيث التركيب الكيميائي والقيمة الحرارية ، يقترب الخث من الحطب ، ولكنه يحتوي على نسبة عالية من الرماد.

في المناطق الخالية من الأشجار ، حيث لا توجد مستنقعات الخث ولا الفحم ، يتم تسخين المواقد روث- البلاط المجفف بالهواء المصنوع من السماد والقش. بواسطة مظهر خارجي، التركيب الكيميائي ، القدرة على الانهيار في شكل جاف ، الروث يشبه الخث من الدرجات الدنيا. يحتوي الروث ، مثل الخث ، على الكثير من الرطوبة. يوصى بحرقه في نفس صناديق الاحتراق مثل الخث.

فحمتقع في طبقات في أحشاء الأرض ، وأحيانًا على عمق كبير جدًا. التركيب الكيميائي للفحم هو في الأساس مزيج من الكربون والهيدروجين. قيمة الفحم في قيمته الحرارية العالية.

ينقسم الفحم الحجري إلى الأنواع التالية: الفحم الغني بالمواد المتطايرة وقليل الرماد (الغاز) ؛ فحم فقير في المواد المتطايرة وقليل الرماد (أنثراسايت) ؛ الفحم متعدد الرماد بكمية كبيرة من الرطوبة (الفحم بالقرب من موسكو ، الأردواز). لكل نوع من أنواع الفحم ، يجب أن يكون لصندوق الاحتراق خصائصه الخاصة ، ومع ذلك ، في جميع الحالات ، يجب أن يكون صندوق الاحتراق الخاص بحرق الوقود الصلب مزودًا بشبكة.

§ 13. الوقود السائل والغازي

الوقود السائل.يشمل الوقود السائل المستخدم للاحتراق في الأفران والمداخن النفط الخام ومخلفات النفط التي يتم الحصول عليها في مواقع استخراجه ، وكذلك منتجات مصفاة النفط ، وأنواع الوقود البترولي الأخف (زيت الطاقة الشمسية ، والكيروسين).

تبلغ كثافة الدرجات الخفيفة من الوقود البترولي حوالي 0.8 جم / سم 3 ؛ ثقيل - 0.9 جم / سم 3. كثافة زيت الوقود من 0.9 إلى 0.93 جم / سم 3. محتوى الكبريت في زيت الوقود ضئيل - من 0.5 إلى 0.8٪. القيمة الحرارية لجميع أنواع الوقود السائل المذكورة هي نفسها تقريبًا وتساوي 10000 كيلو كالوري / كجم.

يتم تحويل محطات الغلايات الكبيرة في معظم الحالات إلى وقود سائل. في المنازل الصغيرة والمواقد المنزلية ، لا يزال احتراق زيت الوقود وأنواع أخرى من الوقود البترولي بدائيًا للغاية وغير مرضٍ. يصاحب الاحتراق انبعاث غزير للسخام الأسود ، الذي يخترق وينتشر في جميع أنحاء الغرفة ، بينما يلوث الهواء والبيئة الداخلية. في الآونة الأخيرة ، بدأ استخدام المواقد التي تعمل بالزيت بدون ضغط.

وقود غازي.يشمل الوقود الغازي الغاز الطبيعي والاصطناعي.

هناك طريقتان للحصول على الغاز الطبيعي: من حقول الغاز التي تحتوي على غاز بدون إضافات نفطية (حقول Shebalinskoye ، Stavropolskoye ، Saratovskoye ، Dashavskoye ، Ukhta) ؛ من رواسب مصادر النفط السائل المصحوبة بغاز قابل للاحتراق (باكو ، غروزني ، مايكوب ، إيشيمباييفو ، إلخ).

الغاز الطبيعي ، الذي تكون قيمته الحرارية عالية وتساوي 8500 كيلو كالوري / م 3 ، مجدي اقتصاديًا للنقل لمسافات طويلة.

في التركيب الكيميائيتشمل الغازات الطبيعية الأجزاء القابلة للاحتراق - الميثان (CH 4) ، والهيدروجين (H 2) وأول أكسيد الكربون (CO) - وغير القابلة للاحتراق ، والتي تسمى الصابورة - النيتروجين (N 2) وثاني أكسيد الكربون (CO 2). يعد الميثان (CH 4) أحد أكثر الغازات شيوعًا التي تتكون منها الغازات الطبيعية القابلة للاحتراق. تبلغ القيمة الحرارية للميثان 8500 كيلو كالوري / م 3.

من سمات غاز آخر - البيوتان (C 4 H 10) ، وهو أيضًا جزء من الغازات القابلة للاحتراق ، أنه يقع عند الضغط الجوي العادي و درجة حرارة تحت الصفر(-10 درجة مئوية) يتحول إلى حالة سائلة.

الغازات الطبيعية سامة وعديمة الرائحة ، لذلك من أجل اكتشافها بسرعة في الهواء ، تختلط أبخرة السوائل ذات الرائحة النفاذة بالغازات قبل أن يتم إمدادها بشبكة المدينة.

يتم الحصول على الغاز الاصطناعي ، وهو أقل استخدامًا في الحياة اليومية ، من الوقود الصلب في مولدات الغاز الخاصة. القيمة الحرارية للغاز الاصطناعي أقل بكثير من القيمة الحرارية للغاز الطبيعي وتقريبا 1400 كيلو كالوري / م 3.

في كثير من الأحيان ، يتم أخذ القيمة الحرارية للوقود في الاعتبار عند الاختيار أجهزة التدفئةللمنازل والبيوت الصيفية عند اختيار أنظمة التدفئة للشقة. هذه المعلمة مهمة أيضًا عند الاختيار أنظمة الوقودللسيارات (عند التحول من الوقود السائل إلى الغاز أو الكهرباء).

وتجدر الإشارة إلى أنه في الوقت الحالي ، تقوم العديد من المنظمات العلمية ومعاهد البحث والمختبرات وحتى الشركات المتخصصة بتطوير أنظمة يمكن أن تزيد من هذه المعلمة وتسمح بالاستخدام الأمثل للطاقة المنبعثة أثناء الاحتراق. يتم تحقيق ذلك عادة عن طريق زيادة كفاءة التثبيت.

يرجع وجود مثل هذه المعلمة إلى حقيقة أن الأنواع المختلفة تنبعث منها كميات مختلفة من الحرارة (الطاقة) أثناء عملية الاحتراق ، وهو أمر مهم بشكل خاص للمنشآت الصناعية ومنازل الغلايات ، لأن اختيار النوع الأمثل سيوفر كمية كبيرة من الموارد المالية على تشغيل المنشآت الصناعية.

أدناه ، سيتم تقديم تعريف القيمة الحرارية للوقود ، وسيتم النظر في ماهية الحرارة المحددة لاحتراق الوقود وقيم بعض موارد الطاقة (الحرارة المحددة لاحتراق الحطب والفحم والنفط المنتجات).

تُفهم القيمة الحرارية لأنواع مختلفة من موارد الطاقة على أنها مقدار الطاقة الحرارية (كيلو كالوري) التي سيتم إنتاجها عند حرق وحدة واحدة من مادة الوقود. لتحديد هذه المعلمة ، يتم استخدام جهاز خاص يسمى المسعر. هناك جهاز آخر - قنبلة مسعرية.

في أجهزة القياس ، يتم تسخين الماء بوحدة واحدة من مادة الوقود ، ونتيجة لذلك يتم الحصول على بخار الماء. علاوة على ذلك ، يتكثف البخار ، ويمر بالكامل إلى الحالة السائلة ، والتي تسمى التكثيف. في هذه الحالة ، يعطي البخار بالكامل طاقة حرارية لجهاز القياس. ومع ذلك ، فإن مساوئ هذه أدوات القياسهل هذا طاقة حرارية، الذي يخرج أثناء احتراق الوقود ، لا يتم قياس كل شيء. هذا يرجع إلى حقيقة أن كمية الطاقة الحرارية أثناء التبخير تكون أكبر مما كانت عليه أثناء التكثيف. هذا يجعل من المستحيل قياس كل الطاقة المنبعثة. تشمل عيوب الأجهزة عدم التوصيل الحراري المثالي للمواد التي صنعت منها ، مما يقلل أيضًا من معدل الاحتراق الفعلي. هذه المعايير مهمة جدًا للدراسات المختبرية ، لكنها مهملة في القياسات لأغراض عملية. أثناء تشغيل المنشآت الصناعية ، تزداد هذه الخسائر بسبب الكفاءة (وليس 100٪).

في الوقت نفسه ، فإن المؤشرات التي تم الحصول عليها في القنبلة المسعرية (حيث تكون عملية القياس أكثر دقة من المسعر) تسمى أعلى قيمة للقيمة الحرارية لمادة الوقود.

مؤشرات المسعر - انخفاض الحرارةاحتراق الوقود ، والذي يختلف عن أعلى قيمة 600x (9H + W) / 100 ، حيث H و W هي كمية الهيدروجين والرطوبة الموجودة في وحدة من مادة وقود معينة. يجب أن نتذكر أنه وفقًا للمعايير الأمريكية ، يتم استخدام أعلى قيمة للحسابات ، وبالنسبة للبلدان التي بها نظام متري ، يتم استخدام الأدنى. في الوقت الحالي ، هناك سؤال حول انتقال النظام المتري إلى أعلى مؤشر ، حيث تم التعرف عليه من قبل عدد من العلماء على أنه أكثر مثالية.

قيم لأنواع مختلفة من مواد الوقود

غالبًا ما يهتم الكثير من الناس بالمعنى حرارة نوعيةاحتراق الوقود لنوع أو آخر من ناقلات الطاقة ، بينما غالبًا ما يهتم الناس بالقيمة الحرارية للحطب. أصبح هذا مهمًا بشكل خاص مؤخرًا ، عندما اختفت موضة المواقد الكلاسيكية في المنازل. القيمة الحرارية للحطب سلالات مختلفةالخشب مختلف ، غالبًا ما يتم إعطاء متوسط ​​القيمة. فيما يلي قيم الأنواع التالية من مواد الوقود:

1. متوسط ​​القيمة الحرارية لحطب الوقود (خشب البتولا ، الصنوبرية) 14.5-15.5 ميجا جول / كجم. الفحم البني له نفس معدل نقل الحرارة.
2. نقل الحرارة للفحم الصلب هو 22 ميجا جول / كجم.
3. وتتراوح قيمة الخث من 8-15 ميجا جول / كجم.
4. معنى ل قوالب وقودفي حدود 18.5-21 ميجا جول / كجم.
5. يبلغ مؤشر الغاز الموفر للمباني السكنية 45.5 ميجا جول / كجم.
6. بالنسبة للغاز المعبأ (البروبان - البيوتان) ، يكون الرقم 36 ميجا جول / كجم.
7. يبلغ مؤشر وقود الديزل 42.8 ميجا جول / كجم.
8. بالنسبة للعلامات التجارية المختلفة للبنزين ، تتراوح القيمة من 42-45 ميجا جول / كجم.

قيم محددة

تم حساب قيم الاحتراق المحددة لعدد من مواد الوقود. هي كميات فيزيائية توضح مقدار الطاقة الحرارية الناتجة عن احتراق وحدة واحدة. يقاس عادة بالجول لكل كيلوغرام (أو متر مكعب). في الولايات المتحدة ، يتم إعطاء القيم بالسعرات الحرارية لكل كيلوغرام. هذه المعاملات هي انتقال الحرارة. يتم قياسها في المختبر ، وبعد ذلك يتم إدخال البيانات في جداول خاصة متاحة للجمهور. كلما زاد نقل الحرارة لمصدر الطاقة (الحرارة التي تؤدي إلى احتراق الوقود) ، زادت كفاءة الوقود. أي أنه في نفس التركيب بعامل كفاءة واحد ، سيكون الاستهلاك أقل للوقود الذي يحتوي على قيمة نقل حرارة أعلى.

يتم استخدام الحرارة النوعية لاحتراق الوقود دائمًا تقريبًا في حسابات التصميم (عند تصميم معدات مختلفة) ، وكذلك في تحديد أنظمة التدفئةومعدات للمنازل والشقق والبيوت وما إلى ذلك.

الوقود: الكتلة الحيوية - الحبيبات (الكريات)

الوقود من الكريات الصديقة للبيئة هو مصدر للطاقة المتجددة. يمكن استخدام بعض أنواع نفايات صناعة الأخشاب (نشارة الخشب ، ودقيق الخشب ، وما إلى ذلك) لإنتاج هذا الوقود البديل الصديق للبيئة المسمى "كريات الخشب". يتم إنتاج الحبيبات على خطوط إنتاج متخصصة باستخدام مجفف وضغط عالي.

بسبب الخصائص الفيزيائيةالمكونات الخشبية ليست هناك حاجة لإضافة أي نوع من المواد المضافة الموثق. تُستخدم الكريات في الغلايات والمدافئ للغرف الفردية وللغرف تدفئة مركزية. حبيبات الخشب الجيدة لها قدر ضئيل من الرطوبة المتبقية ولها قيمة حرارية عالية ومحتوى رماد منخفض.

تستخدم الغلايات عادةً كريات يبلغ قطرها 6 مم ، كما يُسمح باستخدام حبيبات ذات قطر أكبر. لضمان الاحتراق غير المنقطع ، من الضروري تخزين الكريات في مكان جاف ، وتجنب الاتصال المباشر بالماء.

مقارنة الكريات وزيت الوقود:
1 لتر من الوقود السائل يعادل 2 كجم من الكريات.
1 متر مكعب وبالتالي فإن م من حبيبات الخشب تساوي تقريبًا طاقة 320 لترًا من زيت الوقود.

ميزة الكريات مقارنة بأنواع الوقود الأخرى:
زيادة ناتج الحرارة + مساحة تخزين أقل للوقود + وقود أرخص + عملي = أفضل منتج في السوق.

مقارنة الكريات بحرق الطاقة:
2 كجم من الكريات تعادل ما يقرب من 1 لتر من الوقود السائل ،
650 كجم من الكريات تساوي حوالي 1 متر مكعب. متر من الفضاء
3 مكعب حبيبات م تساوي ما يقرب من 1000 لتر من زيت الوقود.

القيمة الحرارية:
الغاز الطبيعي - 8500 كيلو كالوري / متر مكعب. م
ديزل - 10000 كيلو كالوري / لتر ،
حبيبات - 4500 كيلو كالوري / كغ ،
الكتل الحيوية الأخرى المستخدمة في الغلايات والمدافئ لدينا (المكسرات ، بذور العنب ، ثفل الزيت ، الفول السوداني ، الزيتون ، قشور الصنوبر ، إلخ) - 4500 كيلو كالوري / كجم ،
الكهرباء - 860 كيلو كالوري / كيلوواط ،
الذرة (مع رطوبة هواء لا تزيد عن 5٪) - 6180 كيلو كالوري / كغ.

حساب استهلاك الحبيبات:
الطاقة المطلوبة للتدفئة 200 متر مربع. م - 15 كيلو واط ، القيمة الحرارية للكريات جودة جيدةيساوي 5.5-6 كيلو واط (1 كجم).
الاستهلاك عند التحميل الكامل سيكون - 2.6 كجم / ساعة من الكريات.

تحديدالاحتراق (PCI kcal / kg):
حبيبات - 4500 ،
الحطب - 2500 ،
الفحم - 7500 ،
الفحم البني - 4000 ،
زيت الوقود - 9800 ،
وقود الطائرات – 10400,
ديزل - 10200 ،
بنزين السيارات - 10500 ،
النفط الخام - 10000 ،
غاز البترول المسال - 11000 ،
غاز طبيعي - 8300.

لا تستخدم نشارة الأثاث والنفايات الصناعية التي تحتوي على الصمغ أو الفورمالديهايد أو الورنيش ، فغالباً ما تؤدي الكريات المصنوعة منها إلى ترسبات ونفايات خطرة وأبخرة سامة في مدخنة. تأثيرهم على بيئةهو كارثي. يقارن الجدول أدناه تكلفة تدفئة مبنى سكني مساحته 150 مترًا مربعًا

تكلفة تدفئة مبنى سكني بمساحة 150 مترًا مربعًا. م.

يوضح الجدول أن الغاز الطبيعي هو أرخص أنواع الوقود للمقيمين الروس ولا يتطلب التسليم والتخزين ، ولكن هنا يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الاتصال بخط أنابيب الغاز وتركيب مرجل وتشغيله يتطلب المزيد من الموافقات والوقت و مجهود. الكهرباء هي أغلى أنواع الوقود ، على الرغم من أنها مريحة للغاية لتدفئة المباني السكنية ، والتي لا تتطلب استثمارات خاصة.

يتطلب تخزين أنواع أخرى من الوقود: حاويات خاصة - للغاز المسال ووقود الديزل ؛ مواقع منفصلة - للفحم ؛ حظائر وملاجئ من المطر والثلج - للحطب والكريات. تكلفة 1 كيلو وات من الحرارة التي يتم الحصول عليها من حرق 1 كجم من الحطب والغاز المسال والفحم أعلى من تكلفة 1 كيلو وات من الحرارة الناتجة عن حرق الكريات ، ويجب أن نتذكر أنه عند حرق الفحم ، يبقى الخبث الذي يتطلب التخلص . أصبح أحد أغلى أنواع الوقود اليوم ديزل+ تتطلب المولدات بطاريات.

الجدول 2.6

درجة حرارة الاشتعال ثالثا

تتأثر كفاءة استخدام مصادر الوقود والطاقة بوجود الرطوبة ، والشوائب المختلفة ، والقدرة على تلبيد الوقود الصلب. تحدد هذه الخصائص محتوى الرماد وتكوين الغازات التي تدخل البيئة. فكلما انخفضت الانبعاثات في الغلاف الجوي ، كان الوقود أنظف وقلت تكلفة إجراءات حماية البيئة.

في قطاع الطاقة ، يتم استخدام موارد الوقود والطاقة لتوليد الكهرباء والتدفئة والبرودة والهواء المضغوط. يتم تحديد كفاءة الطاقة في هذه العمليات ليس فقط من خلال خصائص جودة مصادر الوقود والطاقة ، ولكن أيضًا من خلال تقنية الاحتراق. حاليًا ، تم تطوير تقنيات مبتكرة ويتم استخدامها لزيادة كفاءة الطاقة بشكل كبير باستخدام أنواع منخفضة السعرات الحرارية من الوقود وموارد الطاقة ، مما يوفر أنواعًا عالية الكفاءة من الوقود وموارد الطاقة.

خصائص الأنواع الرئيسية للوقود الأحفوري وموارد الطاقة النفط

زيت(من الفارسية. زيت) عبارة عن سائل زيتي طبيعي قابل للاشتعال وله رائحة معينة ، ويتكون أساسًا من خليط معقد من الهيدروكربونات ذات الأوزان الجزيئية المختلفة وبعض المركبات الكيميائية الأخرى. يختلف لون الزيت في درجات البني المائل إلى البني (من الأصفر القذر إلى البني الداكن ، والأسود تقريبًا) ، وأحيانًا يكون أسودًا خالصًا ، وأحيانًا يكون هناك زيت ملون باللون الأصفر والأخضر الفاتح وحتى عديم اللون ، وكذلك الزيت الأخضر المشبع. لها رائحة خاصة ، وتتنوع أيضًا من الضوء اللطيف إلى الثقيل وغير المحبب للغاية. يرجع لون ورائحة الزيت إلى حد كبير إلى وجود مكونات تحتوي على النيتروجين والكبريت والأكسجين ، والتي تتركز في زيوت التشحيم وبقايا الزيت. معظم الهيدروكربونات البترولية في صورتها النقية عديمة الرائحة واللون.

تعبير:

الزيت عبارة عن مزيج من حوالي 1000 مادة ، أكثر من 500 منها عبارة عن هيدروكربونات سائلة ، 80-90٪ من حيث الوزن ، بشكل أساسي البارافين (عادة 30-35٪ من حيث الحجم) والنافثينيك (25-75٪) والمركبات العطرية (10- 20) ؛ والباقي عبارة عن مركبات عضوية من الكبريت والنيتروجين والأكسجين ، وكذلك الأملاح المعدنية والعضوية وما إلى ذلك. في المجموع ، تم العثور على أكثر من 50 عنصرًا في الزيت (نصف الجدول الدوري).

الخصائص الفيزيائية:

الكثافة 0.65-1.05 (عادة 0.82-0.95) جم / سم مكعب ؛ يسمى النفط بكثافة أقل من 0.83 خفيفة, 0,831-0,860 - وسط، فوق 0.860 - ثقيل. تختلف اللزوجة على نطاق واسع ، بالنسبة للروسية من 1.98 إلى 265.90 مم 2 / ثانية ، يتم تحديدها من خلال التركيب الجزئي للزيت (أكثر من المزيد من الكميةالكسور الخفيفة ، كلما كانت أصغر) ودرجة حرارتها.

تصنيف:

وفقًا لفئة الهيدروكربونات السائدة ، التركيب الكيميائي

يجب أن تكون فئة الهيدروكربونات التي سمي الزيت بها موجودة بنسبة تزيد عن 50٪. إذا كانت الهيدروكربونات من الفئات الأخرى موجودة أيضًا وكان أحد الفئات 25 ٪ على الأقل ، يتم تحديد نوع مختلط.

حسب الماركة

يعد إدخال التصنيف ضروريًا بسبب الاختلاف في تكوين الزيت (محتوى الكبريت ، المحتوى المختلف لمجموعات الألكان ، وجود الشوائب) اعتمادًا على المجال. المعيار القياسي للأسعار هو درجات النفط WTI و Light Sweet (لنصف الكرة الغربي ومعيار بشكل عام لدرجات أخرى من النفط) ، وكذلك برنت (لأسواق أوروبا ودول الأوبك). لتبسيط التصدير ، تم إدخال أصناف قياسية ( العلامات التجارية) نفط مرتبط إما بالحقل الرئيسي أو بمجموعة من الحقول. بالنسبة لروسيا ، هذا هو جبال الأورال الثقيلة والنفط الخفيف سيبيريا الخفيف. في المملكة المتحدة - برنت ، في الولايات المتحدة - لايت سويت و غرب تكساس الوسيط.

أصل الزيت:

لطالما كان أصل النفط موضوع نقاش ساخن ، لم يهدأ تمامًا حتى اليوم. هناك نسختان متعارضتان من أصل الزيت: عضوي وغير عضوي. يتم تحديد الاختيار بين هذه الإصدارات من خلال حقيقة أن الزيت مادة سائلة متحركة للغاية ، وهو قادر على التحرك أو الهجرة داخل قشرة الأرض وقشرتها الرسوبية لمسافات طويلة ، وغالبًا ما تكون تراكمات الزيت بعيدة جدًا عن المكان المفترض تشكيل. تم طرح النظرية غير العضوية لأصل النفط لأول مرة من قبل مندليف وتتألف من حقيقة أن الماء يتدفق عبر كربيدات المعدن الساخن ، وبالتالي تشكلت الهيدروكربونات ، والتي تحولت لاحقًا إلى زيت. الثانية - النظرية العضوية ، هي أن النفط يتشكل ، كقاعدة عامة ، في الظروف البحرية والبحيرة ، عن طريق تعفن البقايا العضوية للحيوانات والنباتات (الطمي) في ظل ظروف حرارية معينة (ضغط مرتفع ودرجة حرارة). بشكل عام ، بالنسبة للكمية الإجمالية للحقائق المتراكمة ، يمكن اعتبار مفهوم الأصل العضوي الحيوي للزيت ، الذي طرحه عالم النبات الألماني ج.بوتونييه في بداية القرن العشرين ، مدعومًا بما يكفي. في بلدنا ، تم تطويره بواسطة G.P. ميخائيلوفسكي ، إ. Gubkin ، ولكن بشكل كامل وعلى المستوى الحالي بواسطة N.B. فاسوفيتش ، الذي أطلق عليها نظرية الهجرة الرسوبية لتكوين النفط. وفقًا لهذه النظرية ، فإن مصدر الزيت هو المادة العضوية المدفونة في الرواسب - نتاج تحلل الكائنات الحية - المترسبة مع الجزيئات المعدنية للرواسب. مصدر هذه المادة العضوية بدورها هو مجموعتان من الكائنات الحية: نباتات أرضية ، تحمل بقاياها الأنهار إلى أحواض البحر أو البحيرات ، والبكتيريا ، وحديقة الحيوانات البحرية ، والعوالق النباتية ، وهذه الأخيرة هي التي تلعب الدور الرئيسي. دور في تكوين النفط. يمكن تتبع الاختلافات في تكوين المادة العضوية المودعة من هذين المصدرين ، الدبال والسابروبيل ، في تكوين الزيت. كان تراكم كتل كبيرة من المواد العضوية في الرواسب ممكنًا في غياب الأكسجين الحر أو وصوله المحدود ، والذي يمكن أن يحدث فقط في البيئة المائية. تم العثور على المادة العضوية في الرواسب في حالة تشتت. يتم إثراء بعض أنواع الرواسب فيه إلى حد كبير ، بينما يتم إثراء البعض الآخر بدرجة أقل أو حتى يخلو منه عمليًا ، ولكن نادرًا ما يتجاوز المحتوى المتوسط ​​1 ٪ من كتلة الرواسب. ويتم بعد ذلك تحويل جزء صغير نسبيًا من هذه المادة (10-30٪) إلى زيت ، ويتم تخزين الباقي في الرواسب ويمر في الصخور الرسوبية المتكونة منه.

فحم

أحافير الفحم- صخر رسوبي قابل للاشتعال من أصل عضوي (نباتي) ، يتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين ومكونات ثانوية أخرى. يتنوع اللون من البني الفاتح إلى الأسود ، اللامع - من اللامع إلى اللامع. عادة ما يتم التعبير عن الطبقات أو النطاقات بوضوح ، مما يؤدي إلى تقسيمها إلى كتل أو كتل مجدولة.

تكوين الفحم

الفحم عبارة عن مركبات معقدة من العناصر القابلة للاحتراق ، وتشمل الشوائب المعدنية والرطوبة. وفقًا لدرجة التحصين ، يزداد محتوى الكربون في الكتلة العضوية للوقود ، بينما ينخفض ​​الأكسجين والنيتروجين ، مما يساهم في زيادة قيمة الطاقة للوقود.

المكون الرئيسي القابل للاحتراق للوقود هو الكربون ، والذي يتسبب احتراقه في إطلاق الكمية الرئيسية من الحرارة. تبلغ حرارة احتراق الكربون غير المتبلور 34.4 ميجا جول / كجم (8130 كيلو كالوري / كجم). يعتبر الهيدروجين ثاني أهم عنصر في الكتلة القابلة للاحتراق للوقود ؛ ويتراوح محتواه في الكتلة القابلة للاشتعال للوقود الصلب والسائل من 2 إلى 10٪. يوجد الكثير من الهيدروجين في الغاز الطبيعي وزيت الوقود والصخر الزيتي ، وأقلها في فحم الإنتراسيت. تبلغ حرارة احتراق الهيدروجين في بخار الماء 10.8 ميجا جول / م 3 (2579 كيلو كالوري / م 3). يعتبر الأكسجين والنيتروجين في الوقود صابورة عضوية ، لأن وجودهما يقلل من محتوى العناصر القابلة للاحتراق في الوقود. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأكسجين ، عند دمجه مع الهيدروجين أو كربون الوقود ، يحول بعض الوقود إلى حالة مؤكسدة ويقلل من حرارة الاحتراق. لا يتأكسد النيتروجين عندما يحترق الوقود في الهواء ويمر في نواتج الاحتراق بشكل حر.

شوائب الوقود المعدني.في الوقود الصلب ، جزء كبير من الشوائب عبارة عن شوائب خارجية. لذلك ، محتوى الشوائب المعدنية ، حتى في نفس نوع الوقود ، يمكن أن يتقلب بشكل كبير. الشوائب المعدنية الرئيسية هي: السيليكات (السيليكا SiO2 ، الألومينا A1203 ، الطين) ، الكبريتيدات (بشكل رئيسي FeS2) ، الكربونات (CaCO3 ، MgCO3 ، FeCO3) ، الكبريتات (CaSO4 ، MgS04) ، الأكاسيد وأكاسيد الفلزات ، الفوسفات ، الكلوريدات ، الفلزات القلوية أملاح. في عملية الاحتراق في بيئة ذات درجة حرارة عالية ، تحدث تحولات فيزيائية وكيميائية في الشوائب المعدنية للوقود.

صابورة الوقود.الشوائب المعدنية غير القابلة للاحتراق والرطوبة هي الصابورة الخارجية للوقود الصلب. من خلال وجودها ، تقلل الشوائب المعدنية والرطوبة من محتوى الكتلة القابلة للاشتعال لكل وحدة كتلة من وقود العمل ؛ بالإضافة إلى ذلك ، عند حرق الوقود ، يتم إنفاق قدر معين من الحرارة على تبخر الرطوبة. لذلك ، مع زيادة محتوى الرماد والرطوبة ، تنخفض القيمة الحرارية للوقود ، ويزداد استهلاكه من قبل المستهلك ، وتزداد تكاليف الاستخراج والنقل وفقًا لذلك.

وقود الرماد.تسمى البقايا الصلبة غير القابلة للاحتراق الناتجة عن اكتمال التحولات في الجزء المعدني من الوقود أثناء احتراقه بالرماد. عادةً ما تكون كتلة الرماد أقل بقليل من كتلة الشوائب المعدنية في الوقود ، فقط في الصخر الزيتي ، نظرًا لتحلل كربونات الرماد الموجودة فيها ، فإنها تكون أقل بكثير مقارنة بكتلة الشوائب المعدنية . في غرفة الاحتراقفي درجات حرارة عالية ، يذوب جزء من الرماد ، مكونًا محلولًا من المعادن ، وهو ما يسمى الخبث. تتم إزالة الخبث من الفرن في حالة سائلة أو حبيبية.

رطوبة الوقود.تنقسم رطوبة الوقود إلى قسمين: خارجي وداخلي. أثناء استخراج الوقود ونقله وتخزينه ، تدخل المياه الجوفية والجوفية ، الرطوبة من الهواء الجوي ، مما يتسبب في ترطيب سطح قطع الوقود. مع انخفاض حجم القطع ، يزداد السطح المحدد للوقود وتزداد كمية الرطوبة الخارجية التي يحتفظ بها. كما يشمل الخارج الرطوبة الشعرية ، أي الرطوبة التي تملأ الشعيرات الدموية والمسام التي يتم تطويرها بقوة في الفحم الخث والفحم البني. يمكن إزالة الرطوبة الخارجية بالوسائل الميكانيكية والتجفيف الحراري. تشمل الرطوبة الداخلية الرطوبة الغروية والرطبة. الرطوبة الغروية جزء لا يتجزأ من الوقود. في كتلته ، يتم توزيعه بشكل متساوٍ للغاية. تعتمد كمية الرطوبة الغروية على الطبيعة الكيميائية وتكوين الوقود ومحتوى الرطوبة في الهواء الجوي. مع زيادة درجة تفحم الوقود ، ينخفض ​​محتوى الرطوبة الغروية. يوجد الكثير من الرطوبة الغروية في الخث ، أقل في الفحم البني وقليلًا في الفحم القار والأنثراسيت. ترتبط الرطوبة المميهة أو المتبلورة كيميائياً بشوائب الوقود المعدني ، وخاصة كبريتات الكالسيوم والألومينوسيليكات. هناك القليل من الرطوبة المائية في الوقود ، وتصبح ملحوظة في الوقود متعدد الرماد. أثناء التجفيف ، يتبخر جزء من الرطوبة الغروية ، لكن محتوى الرطوبة المائية لا يتغير عمليًا. يمكن إزالة هذا الأخير فقط في درجات حرارة عالية. الوقود الطبيعي الصلب ، عند تعرضه للهواء ، يفقد ، ويجفف يكتسب الرطوبة حتى يتم موازنة ضغط البخار المشبع لرطوبة الوقود مع الضغط الجزئي لرطوبة الهواء ، أي مع الرطوبة النسبية. يسمى الوقود الصلب المحتوي على نسبة رطوبة في الظروف الطبيعية بالوقود الجاف بالهواء. تؤدي زيادة الرطوبة إلى انخفاض القيمة الحرارية للوقود وزيادة استهلاكه ، وزيادة حجم نواتج الاحتراق ، وبالتالي فقدان الحرارة مع غازات العادم. بالإضافة إلى ذلك ، تساهم الرطوبة العالية في التجوية والاحتراق التلقائي للوقود الصلب أثناء التخزين. مع زيادة الرطوبة ، تتدهور قابلية تدفق الوقود الصلب. في الشتاء ، يمكن أن تتسبب الرطوبة العالية في تجميد الوقود.

المحصول المتطاير وخصائص فحم الكوك.من أهم الخصائص الحرارية للوقود قيمة محصول المواد المتطايرة وخصائص بقايا فحم الكوك. عندما يتم تسخين الوقود الصلب ، تتحلل المركبات الهيدروكربونية المحتوية على الأكسجين من الكتلة القابلة للاحتراق مع إطلاق غازات قابلة للاحتراق: الهيدروجين ، الهيدروكربونات ، أول أكسيد الكربون والغازات غير القابلة للاحتراق - ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. بعد تقطير المواد المتطايرة من الوقود ، يتم تكوين ما يسمى بقايا فحم الكوك. تسمى قدرة الوقود أثناء التحلل الحراري على تكوين فحم الكوك أكثر أو أقل قوة التلبيد. ينتج الفحم البني والأنثراسايت الكوك المسحوق. إن أنواع الفحم القاري ذات العائد المتطاير من 42-45٪ والفحم الخالي من الدهون ذات العائد المتطاير أقل من 17٪ يعطي بقايا فحم الكوك المسحوق أو اللزج. الفحم الذي يشكل بقايا فحم الكوك الملبد هو وقود تقني قيم ويستخدم بشكل أساسي في إنتاج فحم الكوك المعدني. -أكوارين

• هوميناترين

  الخث السائل هيومات البوتاسيوم

  هيومات البوتاسيوم / الصوديوم

  ماستر خاص 20:20: 20 + 3

  سيد براون 3:11: 38 + 4

  سيد الأصفر 13:40:13

  Mikromak - لمعالجة البذور

  Microel للضمادات غير الجذور

  سترادا إن ، سترادا ف ، سترادا ك

  إكوماك. العناصر النزرة للبذور - لمعالجة البذور

  مونوزينك

  حديد أحادي

• مونوكوبر

إن خصائص وتكوين الوقود الصلب ، بما في ذلك إنتاجية المواد المتطايرة ، وتلبيد فحم الكوك ، لها تأثير قوي على عملية احتراق الفحم. مع زيادة محصول المواد المتطايرة ومحتوى الغازات الأكثر تفاعلًا فيها ، يصبح اشتعال الوقود أسهل ، ويصبح فحم الكوك ، بسبب مساميته الكبيرة ، أكثر تفاعلًا.

وفقًا لخصائص الفحم المدرجة ، يتم تصنيفها. يتم تصنيف الفحم الأحفوري إلى ثلاثة أنواع رئيسية: البني والفحم الصلب والأنثراسايت.

الفحم البني. يشمل الفحم البني الفحم الذي يحتوي على فحم الكوك غير المتكتل وعائد تقلب عالٍ ، وعادة ما يكون أكثر من 40٪. يتميز الفحم البني بارتفاع نسبة الرطوبة ، وفي معظم الحالات ارتفاع الرطوبة الكلية ، وانخفاض محتوى الكربون ومحتوى الأكسجين العالي مقارنة بالفحم الصلب. نظرًا لمحتوى الرماد القوي ومحتوى الرطوبة ، فإن القيمة الحرارية المنخفضة للفحم البني منخفضة (2500-3600 كيلو كالوري / كجم).

فحممادة صلبة قابلة للاحتراق (معدنية) من أصل نباتي. إنها صخرة كثيفة وصخرية من الأسود ، وأحيانًا ذات لون أسود رمادي مع سطح لامع أو شبه لامع أو غير لامع.

التركيب الكيميائي وخصائص الفحم

كربون 75-97٪ ؛ الهيدروجين 1.5-5.7٪ ؛ أكسجين 1.5-15٪ ؛ كبريت 0.5-4٪ ؛ نيتروجين يصل إلى 1.5٪ ؛ المواد المتطايرة 2-45٪ ؛ تتراوح الرطوبة من 4 إلى 14٪ ؛ الرماد من 2 إلى 45٪.

أنثراسايت- أقدم أنواع الفحم الأحفوري ، الفحم الحجري من أعلى درجات التحصين. تتميز بكثافة عالية وتألق. يحتوي على 95٪ كربون. يتم استخدامه كوقود صلب عالي السعرات الحرارية.

وفقًا لخصائصه وخصائصه ، فإن أنثراسايت هو الأكثر تشابهًا مع الفحم. يكمن الاختلاف بينهما في حقيقة أن أنثراسايت يحتوي على المزيد من الكربون. هذا يعني أن أنثراسيت أكثر قابلية للاحتراق من الفحم الذي نستخدمه عادة. في اللون ، يمكن أن يكون مخمليًا وأسودًا حديديًا ، ودائمًا مع لمعان فولاذي. إذا تحدثنا عن حرق الأنثراسايت ، فإنه لا يحترق إلا بموجة قوية من الهواء. علاوة على ذلك ، فهو يحترق إما بدون لهب تقريبًا أو أحيانًا بدونه على الإطلاق. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن أنثراسايت لا يحترق بدون لهب فحسب ، بل بدون رائحة وبدون دخان. لكنه في الوقت نفسه لا يخبز. وفقًا لخصائصه ، فإن أنثراسايت أصعب من الفحم والفحم البني.

يستخدم أنثراسايت في الطاقة والمعادن الحديدية وغير الحديدية ، وكذلك لإنتاج الممتزات ، والأقطاب الكهربائية ، والكوراندوم الكهربائي ، ومسحوق الميكروفون.

أصل:

تم تشكيل الفحم البني والفحم الأسود والأنثراسيت في عملية متسلسلة الائتلاف مادة نبات ميت. التحالف هو عملية طبيعية للتحول الهيكلي والجزيئي (التحول) للمادة العضوية للفحم تحت تأثير الضغط العالي ودرجات الحرارة. التحالف هو مرحلة تكوين الفحم ، حيث يتحول الخث الموجود في أحشاء الأرض على التوالي (في ظل الظروف المناسبة) أولاً إلى اللون البني ، ثم إلى الحجر والأنثراسايت. في الوقت نفسه ، يزداد محتوى الكربون ، وينخفض ​​إنتاج المواد المتطايرة. يتكون الفحم من ترسب وتحلل (تعفن) بقايا النباتات العضوية على مدى فترة طويلة (ملايين السنين). الرواسب الناتجة مع مرور الوقت (التحول) مغطاة بطبقة سميكة من الأرض. تحت الضغط المرتفع لقشرة الأرض وفي حالة الغياب التام للوصول إلى الأكسجين ، وكذلك تأثير درجة حرارة لب الأرض ، تحدث عدة مراحل من تحلل الخشب إلى تكوين الفحم. بسبب نقص الوصول إلى الهواء ، لا يمكن لهذه الرواسب إطلاق الكربون المأخوذ من النباتات العضوية في الغلاف الجوي. توقف وصول الهواء بشكل حاد بشكل خاص حيث تنحدر المستنقعات والغابات المستنقعية نتيجة للحركات التكتونية والتغيرات في الظروف المناخية وتم تغطيتها من الأعلى بمواد أخرى. في الوقت نفسه ، تم تحويل بقايا النباتات تحت تأثير البكتيريا والفطريات (المتحللة) إلى الخث ثم إلى الفحم البني والفحم والأنثراسيت والجرافيت. يحدث الفحم عندما تتكون طبقات الخث على عمق كبير ، عادة أكثر من 3 كم. على عمق أكبر ، يتكون أنثراسايت - أعلى درجة من الفحم. ومع ذلك ، هذا لا يعني أن جميع رواسب الفحم تقع في أعماق كبيرة. بمرور الوقت ، وتحت تأثير العمليات التكتونية ذات الاتجاهات المختلفة ، شهدت بعض الطبقات ارتفاعًا ، ونتيجة لذلك تبين أنها أقرب إلى السطح. إن عملية تكوين الفحم في حد ذاتها بطيئة للغاية ويمكن أن تستمر لآلاف السنين. اعتمادًا على مدة التكوين ، يتم الحصول على درجات مختلفة من الفحم بقيم حرارية مختلفة. وفقًا لمجموع المؤشرات الرئيسية للتكوين والخصائص ، يتم تمييز 3 درجات من التحام: أقل (ليجنيت) ومتوسط ​​(فحم) وأعلى (أنثراسايت). تعكس درجة تحصين الفحم عصره الجيولوجي. "الأصغر" من الناحية الجيولوجية هو الفحم البني ، و "الأقدم" هو فحم الإنتراسيت. اعتمادًا على التركيب الفيزيائي والكيميائي للفحم ، تتغير أيضًا كمية الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق ، وكذلك كمية الرماد المتكون. قيمة الفحم ورواسبه تعتمد على هذه النسبة.

تصنيف:

تم وضع ملصقات الفحم لغرض الاستخدام الصناعي الرشيد للفحم (الجدول 2.7). ينقسم الفحم إلى درجات ومجموعات تكنولوجية ؛ يعتمد هذا التقسيم الفرعي على معلمات تميز سلوك الفحم في عملية التأثير الحراري عليها.

لتحديد درجات الفحم المخصصة للاستخدام في هندسة الطاقة الحرارية ، يتم استخدام المخطط التالي: فرز =<марка> + <размер-кусков>