دانلود تحقیق سوخت های جامد

سوخت های جامد

فهرست مطالب

مقدمه 
مزاياي سوخت هاي جامد 
زغال سنگ 
انواع زغال سنگ 
خواص فيزيكي زغال سنگ 
تجزيه زغال سنگ 
مراحل آماده سازي زغال سنگ 
تقطير در دماي كوچك 
تقطير در دماي بزرگ 
توليد زغال سنگ در جهان

مقدمه

مهمترين وقديمي ترين گروههاي سوخت فسيلي ، حالت جامد دارند .اين سوخت ها به دسته هاي مختلفي تقسيم مي شوند .درفرم كلي مي توان آنها را به دو دسته سوخت هاي جامد طبيعي وسوخت هاي جامد مصنوعي يا ساختگي تقسيم كرد [1]. ازمهمترين سوخت هاي دسته اول چوب، زغال نارس وزغال سنگ وازمهمترين سوخت هاي گروه دوم زغال چوب وكوك را مي توان نام برد . مهمترين سوخت جامد صنعتي ، زغال سنگ است كه از آن به منظورهاي مختلف وخصوصاً در صنايع توليد آهن وفولاد استفاده مي شود. ازابتداي پيدايش صنعت ، زغال سنگ منبع مهمي براي توليد انرژي بوده است . هرچند از اوايل دهه 1930 م. با دستيابي به نفت وبعد از آن گاز طبيعي به عنوان دو منبع مهم انرژي ، زغال سنگ جاي خود را به اين سوختها داد ، اما هنوز دربرخي از كشورها ، مهمترين منبع انرژي ، زغال سنگ است . ازطريق مقايسه ميزان منابع انرژي موجود درجهان وسرعت مصرف سوخت هاي فسيلي مي توان پيش بيني كرد كه بشر بار ديگر درآينده ، به زغال سنگ روي خواهد آورد.

مزاياي سوخت هاي جامد به اين شرح است :

• براي ذخيره سازي به مخزن خاصي نيازنداردودرواقع هرسطح صافي براي اين كارمناسب است.
• درمقاسيه با نفت خام ، داراي هيدروژن كمتري است وازاين رو ارزش حرارتي خالص آن بيشتر از نفت است .
• مقدار گوگرد موجود درآن بطور متوسط از نفت كمتر است واز اين رو آلودگي وخوردگي كمتري را سبب مي شود.
• خاكستر زغال سنگ عاري از تركيبات واناديوم است ودر نتيجه سبب خوردگي داغ تأسيسات نمي شود .
• اندازه دانه هاي آن را مي توان به دلخواه تغيير داد ولذا در جاهاي مختلف قابل استفاده است .

دراين فصل به معرفي اجمالي برخي از گروه هاي مهم سوخت هاي جامد مي پردازيم .

زغال سنگ

زغال سنگ مهمترين سوخت جامد صنعتي است كه براي توليد انرژي الكتريكي ، احياي فلزات به روش سنتي يا احياي مستقيم ، توليد گاز ، ساختمان سيمان وقند ، ساخت مواد شيميايي وتوليد حرارت مصرف مي شود [1و2 ]. زغال سنگ معمولاً بطور لايه ا ي درپوسته زمين ذخيره شده است . اين ماده ازبقاياي گياهان مدفون شده درزير رسوبات نواحي مردابي وباتلاق ها درزمان هاي گذشته بوجود آمده است [1] . فعاليت هاي شيميايي باكتري ها وفشارهاي كوهزايي ، اين رسوبات را به زغال سنگ تبديل كرده است . روي تمامي زغال سنگ هاي جهان ، صرفنظر اززمان تشكيل، تنه وساقه گياهان بصورت فسيل ديده مي شود. مدفون شدن بقاياي گياهان ونرسيدن اكسيژن به آنها، شرط اوليه واساسي تبديل  مواد آلي به جامدات فسيلي است .محل هاي تشكيل زغال سنگ        « تورب زا ر» ناميد مي شود . درباره  نحوه مدفون شدن مواد گياهي درزير زمين وتشكيل مناطق تورب زار دو نظريه وجود دارد [1و2] . برطبق نظريه اول يا نظريه برجا ، محل پيدايش زغال سنگ دقيقاً همان جايي است كه گياهان درآنجا رشد كرده ومدفون شده اند. تمامي رگه هاي باارزش زغال سنگ ازاين نوع است . نظريه دوم يا نظريه نابرجا براين اساس است كه مواد گياهي ، قبل از رسوب كردن ومدفون شدن دراثر جريان آب رودخانه ها ازجايي به جاي ديگر منتقل شده ودر محل هايي  تجمع كرده اند. اين زغال ها محتوي درصد زيادي از كاني هاي مختلف هستند و به همين جهت استفاده از آنها فعلاً مقرون به صرفه نيست. در مناطق تورب زار، فشار و دما به حدي نيست كه ساختار سنگ هاي همراه را تغيير دهد و تنها تورب را به زغال سنگ قهوه ا ي و سپس درخشان تبديل مي كند. زغال سنگ هاي ايران مربوط به دوره ژوراسيك (حدود 181 ميليون سال پيش) ودوره كرتاسه (حدود 135 ميليون سال پيش) هستند [2 و 3].

انواع زغال سنگ

صرفنظر از تأثيرات ناشي از اندازه و مقدار خاكستر يا ديگر ناخالصي هاي موجود در زغال سنگ، اساساً تقسيم بندي گروه هاي مختلف زغال سنگ بر مبناي كيفيت ماده زغال انجام مي گيرد [1]. از نظر تركيب شيميايي، انواع زغال سنگ را با همديگر مقايسه كرد [4].  

اكنون به اختصار به شرح گروه هاي زغال سنگ مي پردازيم.

الف) زغال سنگ ليگنايت (قهوه ا ي)

ليگنايت از جوان ترين زغال سنگ هاست و رنگ قهوه ا ي متمايل به سياه دارد. اين زغال، مرحله انتقال زغال نارس (ليف) را به زغال سنگ نشان مي دهدو اليافي شبيه به چوب دارد. اين              زغال سنگ پايين ترين درجه زغال سنگ هاي خالص است و معمولاًدر حالت خشك و بدون خاكستر داراي حدود 60 تا 75 درصد كربن و نزديك به 20 تا 25 درصد اكسيژن  است . اين زغال معمولاً حاوي موادي مانند خاكستر، رطوبت گوگرد و مواد فرار فراوان است و در حالت خشك شده در هوا حدود 15 تا 20 درصد رطوبت دارد. به طور كلي ميزان كربن ليگنايت بيشتر و هيدروژن آن كمتر از چوب است. ارزش حرارتي ليگنايت معادل 5/12 تا 5/13 مگاژول بر گيلوگرم است كه به علت كوچكي ، استفاده از ليگنايت در صنعت ذوب فلزات را ناممكن  مي سازد. علاوه بر اين وجود مقدار زيادي رطوبت و گوگرد در بعضي از انواع ، ارزش حرارتي ليگنايت را بازهم كوچكتر مي كند.

ليگنايت جسمي است نمگير كه با شعله ا ي بلند و دوزا مي سوزد. انتقال آن در مسير طولاني ميسر نيست و در اثر انبار كردن خرد مي شود و ممكن است شعله ور گردد. با حرارت دادن ليگنايت در نبود هوا مي توان موادي نظير گاز، كوك، بنزين، روغن هاي سنگين و آمونياك به دست آورد. از زغال قهوه ا ي در صنايع برق و شيمي مي توان استفاده كرد.

ب) زغال سنگ بيتومينه (قيردار)

بيتومينه به رنگ سياه يا خاكستري تيره است و ظاهري راه راه دارد. وزن مخصوص آن از زغال سنگ قهوه اي بيشتر و در حدود 3/1 تا 5/1 است. اين زغال سنگ 75 تا 85 درصد كربن دارد و مواد فرار آن كمتر از ليگنايت است. خاكستر زغال سنگ قيردار 5 تا 10 درصد و رطوبت آن بين 5 تا 8 درصد متغير است. حد پايين ارزش حرارتي بيتومينه از انواع ديگر زغال سنگ بيشتر و بين 9/20 تا 2/27 مگاژول بر كيلوگرم است.

بيتومينه از ليگنايت فشرده تر است و در حمل و نقل كمتر خرد مي شود و به ندرت مشتعل  مي گردد. به هنگام سوختن شعله زرد رنگ دارد و بوي قير مي دهد. مصرف اين زغال از ساير انواع بيشتر است و در تهيه سوخت هاي گازي و مايع ، توليد انرژي الكتريكي، و تهيه كوك متالورژي بكار مي رود. اين زغال بر حسب خاصيت كوك شوندگي ، به سه دسته قابل تقسيم است : كوك شو ، نيمه كوك شو و كوك نشو .

نوع كوك شو (چرب شعله كوتاه) ، در برابر حرارت فوري نرم شده و حالت خميري به خود مي گيرد. در حدود 900 درجه سانتي گراد  مواد فرار خود را از دست مي دهد و پس از سرد شدن به جسم سخت و سياه رنگي به نام كوك تبديل مي شود. نوع كوك نشو (چرب شعله بلند) به سهولت مشتعل مي گردد و بدون اينكه به حالت خميري در آيد ، باقيمانده پودر مانندي بر جاي مي گذارد. زغال هايي كه ويژگي آنها حد مياني ليگنايت و بيتومينه است ، زغال هاي زير بيتومينه (نيمه قيردار) ناميده مي شوند. اين زغال ها رطوبت و مواد فرار زيادي دارند و خاصيت كوك شدن ندارند . گونه خشك و بي خاكستر آنها 75 تا 83 درصد كربن و 10 تا 20 درصد اكسيژن دارد.

ج) زغال سنگ آنتراسيت (درخشان)

آنتراسيت قديمي ترين نوع زغال سنگ است . اين زغال از ساير انواع زغال سنگ سخت تر و محكم تر بوده و رنگي سياه با جلاي ويژه دارد و در اثر مالش دست را كمي سياه مي كند. ميزان كربن ثابت زغال درخشان از ساير انواع زغال سنگ زيادتر بوده و بيش از 93 درصد است. مواد فرار آن نيز معمولاً از 6 درصد كوچكتر است. زغال درخشان خاصيت كوك شوندگي ندارد و پس از احتراق به شكل پودر در مي آيد. ارزش حرارتي اين زغال به طور متوسط حدود 9/20 تا 8/28 مگاژول بر كيلوگرم است. اين زغال سنگ به سختي مشتعل مي شود و به علت كوچكي مواد فرار ، شعله ا ي كوتاه و متمايل به آبي دارد و به آرامي مي سوزد. به همين علت زغال درخشان براي مصارف خانگي مناسب بوده و به هنگام انبار كردن نيز خرد نشده و خودبه خود مشتعل نمي شود .زغال سنگ هايي كه از نظر ويژگي در حد واسط بين بيتومينه و آنتراسيت ، نيمه آنتراسيت ناميده مي شوند. اين زغال ها بين 90 تا 93 درصد كربن، 10 تا 20 درصد مواد فرار و  2 تا 4 درصد اكسيژن دارند. برخي از انواع نيمه آنتراسيت ها قابليت كوك شوندگي دارند. اين زغال ها را با نام هاي نيمه بيتومينه ، لاغر ، قيردار خشك و زغال مولد بخار نيز مي خوانند.

شما میتوانید متن کامل این مطلب آموزشی را در 25 صفحه از لینک زیر دانلود کنید.