Металлургиялық пештерде қолданылатын отынның түрлері

Жанған кезде көп мөлшерде жылу бөліп шығаратын заттарды отын ретінде пайдаланатыны бізге бұрынан мәлім. Сондықтан отын деп жылу өндіріп алу үшін жанатын заттарды атайды.

Отын қатты, сұйық және газтәріздес болып келеді. Сонымен қатар отындарды табиғи және жасанды деп екі түрге бөледі. Табиғи отындарды табиғаттан қалай алынды сол күйінде қолданады.

Табиғи отындардың қатарына: ағаш, шымтезек, таскөмірдің түрлері, тақтатас, мұнай, табиғи газдар және тағы басқалары жатады.

Ал жасанды отындарды табиғи отындарды қайта өңдеу арқылы алады.

Жасанды отындардың қатарына: ағаш көмірі, кокс, мұнай өнімдері – жанар майлар: бензин, керосин, мазут, және қатты отындардан алынатын генератор газы, сулы газдар және басқалары.

Табиғи отындар әрқашанда гумостық сүректердің қалдығынан пайда болған өсімдік тектес болып келеді. Сүрек - (С₆ Н₁₀ О₅ құрамдас), лигнинмен (С₁₉ Н₂₄ О₅) біртұтас байланысқан өсімдік клеткаларынан пайда болады.

Екеуінің де құрамдарында жанатын көміртегі мен сутектерінің элементтері кездеседі.

Қазіргі кезде негізгі отындардың көзі болып (антрацит, таскөмірдің түрлері, ағаш көмірі, шымтезек) сияқты қатты отындар, (мұнай және мұнай өнімдері) тәрізді сұйық отындар және (табиғи, генераторлық, сулық, араласқан, домна және кокс газдары) сияқты газтәріздес отындар табылады.

Аталған отындардың барлық түрлерінің негізгі құрамы болып көміртегі саналады және отындардың құрамында көміртегінен басқа жанатын, жанбайтын заттарда кездеседі.

Таскөмірді құрғақтай қыздырып үрлегенде кокс және таскөмір шайыры пайда болады. Таскөмірдің шайыры - өте күрделі заттардың қосылысы, оның құрамынан 200 - ден аса әртүрлі заттар бөліп алынды.

Қатты отынды жаққан кезде оттегі мен ауаның артық мөлшері қажет етіледі.

Егер оттегі мен ауаның мөлшері жеткіліксіз болатын жағдайда отын толығымен жанбайды, яғни жылудың көп бөлігі артық газдарды қыздыруға жұмсалады, осының бәрі жылулық әсерді төмендетеді. Сұйық отынды пайдаланғанда, оны жағып, бүріккіштердің көмегімен жан – жаққа шашыратып себеді. Осының нәтижесінде сұйық отын ауамен жақсы араласып, отын толығымен жанады. Сонымен бірге сұйық отын жанғанда жылулық жоғалым аз және температуралық жалын қатты отынмен салыстырғанда анағұрлым жоғары болады.

Газдардың жануы жоғарғы деңгейде, қарқынды жүреді және оңай реттеліп, жоғарғы деңгейде температуралық жалын алынады.

Сондықтан қатты отындарды газтәрәздес отындарға айналдырып, содан кейін оны әр салаға қолданған экономикалық тұрғыдан өте тиімді болып келеді. Қатты отынды газтәріздес отынға айналдыру газдандыру процесі деп аталады. Қатты отындардың ішінде төменгі сапалы отындарын, мысалы шымтезек немесе тақтатас сияқты түрлерін газдандыру тиімді.

Қатты отындарды газдандыру процестері арнайы газдық генератор пештерінде жүргізіледі. Пештің ішіне қатты отынды салып, ауамен үрлейді.

Реакция көп мөлшерде жылу бөле жүреді, сондықтан қатты отын қатты қызады. Реакция нәтижесінде пайда болған көміртегіқышқыл газы қатты қызған көмірмен өзара әрекеттесіп көміртегі оксидін құрайды.

C + O₂ = CO₂ (6.16)

CO₂ + C = 2CO (6.17)

Көміртегі оксиді пайда болған газдың жанатын құрамының негізгі бөлігі болып табылады және генераторлық деп аталады. Генераторлық газдың құрамына көміртегі оксидінен басқа ауадағы азот және көміртегіқышқыл газының азғантай бөлігі кіреді

Газдық генератор пештерін шамадан тыс қыздырып алмас үшін ауамен бірге аз мөлшерде судың буын қосады, осының нәтижесінде қыздырылған генератор арқылы ауамен су буының араласқан қосындысын үрлегенде сутегі мен көміртегі оксидінен тұратын газ пайда болады

C + H₂O = CO + H₂ (6.18)

Бұл пайда болған газ сулы газ деп аталады. Шамамен пайда болған генератор газының құрамы мынадай болады: CO – 27%, H₂ – 9,5%, CO₂ – 4,0%, N₂ – 59%.

Генераторлық газдың жылусыйымдылығы 1120 ккал/м³ тең.

Қатты отын физикалық ылғалдылығы – W; жанбайтын қалдық күл – А; және органикалық жанатын масса деген үш бөлімнен тұрады.

Қандайда болсын қатты отынның органикалық құрамы төмендегідей компонентерден тұрады:

– көміртегі - С;

– сутегі – Н;

– азот – N;

– оттегі –О;

– күкірт – S.

Кесте 25 – Табиғи қатты отынның орташа құрамы

Отынның түрлері	Жұмыстық отынның құрамы, %	Қыздыруға қатыстығы	Жану жылулығы, Qж, ккал/кг
Cжұ	Hжұ	Oжұ	Sжұ	Nжұ	Aжұ	Wжұ	Ұшпасы, %	Оталу температурасы оС.
Құрғақ ағаш	36,5	4,5	32,0	-	1,0	1,0
Құрғақ шымтезек	37,4	4,2	22,0	0,4	1,2	4,8
Таскөмір	70,0	4,4	8,3	2,0	1,0	8,0
Антрацит	84,0	3,0	2,0	1,0	1,0	4,0
Кокс	83,5	0,8	0,6	0,6	1,5	9,0

6.3.1 Отын құрамының есебі.

Жұмыстық массасы: C^жұ + H^жұ +O^жұ +S^жұ+ N^жұ +A^жұ+ W^жұ = 100%;

Құрғақ массасы: C^қ + H^қ +O^қ +S^қ + N^қ +A^қ = 100%;

Жанатын массасы: C^жан + H^жан +O^жан +S^жан + N^жан = 100%.

Отынның осы құрамдық есебін пайдаланып, нақты құрамдардың қайта есептеу формуласын құрастыруға болады, мысалы:

C^жұ = C^қ · (100 - W^жұ)/100, % (6.19)

C^жұ = C^жан· (100 - W^жұ - A^жұ)/100, % (6.20)

C^жан = 100·C^жұ / (100 - A^жұ - W^жұ), % (6.21)

6.3.2 Технологияға қолданылатын таскөмірдің жіктелуі. Ертеректе таскөмірдің қасиеттеріне сүйене отырып, оларды жанған кездегі жалындарының түріне қарай жіктерге бөлетін. Ал қазіргі кезде технологияға қолданылатын таскөмірлерді көбінесі ұшпасына қарай анықтайды. Ұшпа таскөмірдің қасиеттері мен оларды қолданудың әдістерін анықтап береді.

Алдымен ұшпа қалай анықталатынын білейік:

Құрғатылған таскөмірдің өлшенді сынамасын отбақыраштың ішіне салып,қақпағын жауып, содан кейін алдын ала 850^оС температураға дейін қыздырылған пешке салып, 7 минут аралығында ұстап тұрады.

Содан кейін сынаманың салмағын өлшеп, азайған мөлшерін оның ұшпасы деп санайды.

Кесте 26