Қатты отындар

Ағаш — адамдар бұрыннан қолданатын көне отын. Қазіргі таңда әлемде ағаш өңдеуге немесе биомассаға энергетикалық ормандар қолданады, олар тез өсетін түрлерін алады (теректер, эвкалипт және т.б.). Көп елдерде отын ретінде табиғи балансты ағаштар қолданады, ал олар өз кезегінде орманның жойылуына әкеліп соғады. Ол ағаштар сапа жағынан пиломатериал өндірісіне сәйкес келмейді.

Отынды гранулалар – ағаш қалдықтардан жасалған пресстелген бұйымдар (үгінді (опилок), жаңқалар,қабық, жіңішке өлшемелі және кондицияланбаған ағаштар, орман дайындау кезіндегі кескін қалдықтар), сабан, ауыл шаруашылық қалдықтар (күнбағыс дәнінің қауызы, жаңғақ қабығы, көң, құс қиы) және басқа да биомассалар. Ағашты отынды гранулалар деп пеллеттер деп атайды, олар диаметрі 8-23 мм және ұзындығы 10-30 мм цилиндрлік немесе сфералық формада болады. Негізінен қазіргі таңда брикеттер мен отынды гранул өндіру тек өте үлкен көлемде шыққанда ғана экономикалық тиімді болып тұр.

Энергетикалық орман – биологиялық шығарынды түрдегі энерго-тасымалдағыштар (басты түрі көң және т.с.с.) үйдің пешінде және жылу электростанциясының қазандығында арзан электр бере отырып брикеттеледі, кептіреді және жағылады.

Отынды гранулалар – биологиялық түрдегі қалдықтар. Олар өңделмеген немесе минималды дәрежедегі жағуға дайындайтын: үгінділер, жаңқа, қабық, қауыз (лузга), қауыз (шелуха), сабан (солома) және т. б.

Ағаш жаңқасы — бір өлшемді жұқа ағашты ұсақтау арқылы немесе орманды алдын ала дайындайтын ағаш шабатын орындардағы қалдықтарды немесе мобильді ағаш жонатын машинада немесе стационарлы ағаш жонатын машинаның көмегімен алынған ағаштан қайта өңделген қалдықтар. Еуропада жаңқаны негізі қуаты 1-ден біршама ондаған мегаватт болатын үлкен жылуэлектрстанцияларында жағады. Қатты отындарға отынды торф пен қатты үй қалдықтары және тағы басқа да жатады

46.Биомассаның түзүлуі және химиялық құрамы.

Ағаш.100 жыл бұрын ағаш негізгі отын түрі болған. Әлі күнге дейін ауылшаруашылық аудандарында және дамушы елдерде пешті ағашпен жағады, бұл отынның түрі мөлшермен 2 млрд адамға арналған. 1 м3 ағаш мөлшермен 505 ГДж жылу береді. Финляндия мен Канадада орманды өңдеуден және целлюлоза – қағаздар өнеркәсібінен шыққан қалдықтарды жағу отын – энергетикалық баланстың қолданыстағы бөлігін құрайды. Өкінішке орай, Ресей Федерациясында бұл қалдықтардың 85%-ы қолданылмайды.Кейбір елдерде ағаштың тез өсетін түрлері энергетикалық плантацияларда отын ретінде өсіріледі. Жапония мен Италияда осы мақсатқа арналып эвкалиптер таңдалған, ал Канадада биомассаны негізгі түріне қарағанда 4 есе тез арттыратын, теректің әр түрлерін өсіру қолға алынып отыр. Көмірқышқыл қалдықтарының атмосфераға таралуы, ағашты жағу кезінде жапырақтың белсенді фотосинтезімен артады. Бұл бағыт Ресей үшін аса маңызды емес, оларға транспорт инфрақұрылымын және адам аяғы баспаған орман жерлерін өңдеуді жетілдіру маңызды болып табылады.Орман өнеркәсіп кешенінің маңызды тапсырмалары – орман дайындау кезіндегі өсімдіктердің массасын қосқандағы ағаш қалдықтарын және орманды өңдейтін өндірістің қалдықтарын (кесінді, үгінді, қабық, жоңқа, лигнин және т.б.) қолдану, ағаш қалдықтарында жылугенераторын қолдану және қалдықтарды сұйық және газтәрізді отындарға айналдыру.Шымтезек.Бұл – ауаның аздығынан, артық ылғалдың нәтижесінде болатын батпақтағы өсімдіктердің толықтай ыдырамауынан немес табиғи шіруінен пайда болатын, қазып алынатын жанғыш зат. Шымтезектің ылғалдылығы 85...95%, күлділігі 2...30%, құрғақ массаның жану жылулығы 24 МДж/кг дейін болады.Бүкіл әлемдегі шымтезектің көлемі 4 млн км2-ты құрайды және отынның 3 млрд м3-ын құрайды. Шымтезектің әлемдік қоры жыл сайын өсуде, оның өсуі шыққан шығыннан артық. Финляндияда, Швецияда, Ирландияда шымтезектің үлесі энергетикалық баланстың кіріс бөлігінің 10 нан 20% құрайды. Шымтезекті қазып алу бойынша Ресей әлемде 4-ші орында, бірақ оның қоры бойынша сөзсіз алда: Ресейдегі шымтезектің көлемі 1,5 млрд км2 орынды алып жатыр. Барлық елде шымтезектің көлемі барған сайын артуда, ал Ресейде айтарлықтай азаюда. Оның негізгі себебі, қаржының және өңдеудің, жағудың қазіргі технологиялық жетіспеушілігі.Шымтезек отын ретінде, негізінде тұрғын үйлердің қазандықтарында жылу үшін қолданады және де ол ең бірінші ГОЭЛРО жоспары бойынша салынған ЖЭС – тарда да қолданылған. Орталықтан алыстағы көптеген тұрғын үйлер үшін жылумен қамтамасыз ету жүйесін шымтезекке ауыстыру энергетикалық қауіпсіздікке кепіл бола алар еді. Санкт-Петербург облыстарында жеке үйлер үшін шымтезек ең көп тараған және ең керек энергоресурс болып табылады. Осы жерде (Санкт-Петербургте) қордың азаюын жылына 2,6 млн тонна шымтезек қазып алу арқылы толтыруға болады. 2002 жылы 300 мың тонна шымтезек қазып алынған. Сонымен қатар шымтезек топырақтың құнарлығын арттырады, шымтезек тыңайтқышы, шымтезек шірігінің брикеті (шымтезек кірпішінің қалыпқа салынған түрі) ауылшаруашылығында көшет отырғызуға кеңінен қолданады.Биогаз.Ауышаруашылық (қалдықтарын) және тұрмыстық қалдықтарды өңдеу кезіндегі метандық іруі (органикалық заттың бөлінуі) - құрамында 70% - ға жуық метан және 15% - ға жуық көміртек оксиді, сонымен қатар зарарсыздандырылған органикалық тыңайтқыштары бар – БИОГАЗ алуға мүмкіндік береді. 1кг органикалық қалдықтан мөлшермен 1л биогаз алуға болады. Биогаздың жану жылуы 22...24 МДж/кг – ды құрайды. Іру процесі 5...7 күнге созылады. Биогазды алу ферменттері Қытайда, Жапонияда және АҚШ – та кеңінен қолданады. Қазіргі кезде ауылшаруашылығында отын мен тыңайтқыштарға сұраныстың өсуі, биогаз технологиясын қолдану арқылы агроөнеркәсіптік кешендердің, мал өсіретін фермалардың қалдықтарын өңдеу, пішен, астықтарды кептіру, фермалардағы тұрғын үйлерді жылыту, электр энергиясын өндіру мәселелерін шешуге мүмкіндік береді. Қытайдың алыс (шетте) қалған ауыл тұрғындары, ауылшаруашылығының органикалық қалдықтарын өңдейтін қондырғының көмегімен өздерін газбен қамтамасыздандыруда. Ауыл тұрғындарының осындай қондырғаларының әрқайсысы жылына 6500 кВт сағат электр энергиясын және 5 тонна органикалық қалдықтарын береді. Ресейде биогазды қолданатын құрылғыларды орнату және өндіру мәселесі алға қойылуда. “ЭкоРос” орталығы автономды биогазды энергетикалық модулін өңдеп шығарды, оның құрамына биореактор, биогазды сақтауға арналған газгольдер, су жылытатын қазандық және газ плиткаларын және ферманы жылыту қондырғыларын газбен қамтамасыз етуге арналған газ тарату жүйесі кіреді. Модуль – күніне малшаруашылық фермасының қалдықтарының 1 т жуығын өңдейді және 230 кВт/сағ жуық жылу энергиясы мен құрамында 60% метан және 15% көміртек оксиді бар, 40 нм3 биогазын алады.Дала дақылдары мен балдырлар.Ресейде, әсіресе оның оңтүстік аудандарында бұрыннан отын ретінде сабан мен қамыс қолданады. Астық пен жүгерінің сабағын бастырып болғаннан кейін, астықты кептіру үшін күнбағысты жағады. Астықты жинағанан қалған дақылдардың қалдығын отын ретінде пайдалануға болады.Органикалық заттардың фотосинтезінің белсенді процестері көбінесе балдырларда жүреді, әсіресе өте ұсақ фитоплактонда болады. Балдырлардағы органикалық заттардың өнімділігінің пайда болуы, жылына теңіз кеңістігінің квадрат метрына шыққанда 5кг дейін жетеді.Теңіз толқындары тыңайтқыш және отын ретінде қолданылатын балдырларды жағалауға шығарып отырады. Фитопланктонның құрып бітуі (сапропель) өзендер мен су қоймаларының лайлануы мен батпақтануына әкеледі. Балдырлар мен сапропельдерді қазып алу, энергетика саласында әлі де қолданысқа енген жоқ.Тұрмыстық қалдықтар.Қала канализациясының тазалау орындарының жүйесіне – аэротехника жатады. Аэротехникада канализация суына, белсенді лайдың қоспасы, ішуге арналған ағынды судың органикалық заты қолданатын микроорганизмдер орналастырылады.Бұл – аэробтық микроорганизмдер, оларды қолдану үшін оларға аэротенка суы арқылы ауа жіберіледі. Ары қарай белсенді лайы бар шөгінділер, органкалық заттардың анаэробты метанды іруі болатын бурты – метантенкаға құйылады. Бөлінген газдың құрамында 55% метан болады және оны қазандық қондырғыларында отын ретінде пайдалануға болады. Қатты қалдықтар фильтр-престе нығыздалып, құрғатылады және лайлы аудандарға араластырылады. Лай шөгінділері тыңайтқыш ретінде де және отын ретінде де қолданылуы мүмкін. Жапонияда 55%, ал АҚШ-та 27% лай шөгінділерін жағады. Санкт-Петербургтің тазалау орындарының жүйесінде, лай шөгінділерін қазандық қондырғыларында жағу тәжірибелері айтарлықтай мол.Қазіргі кездегі, қалалар қатты тұрмыстық қалдықтардың (ҚТҚ) көп мөлшерін өндіреді. ХХ ғасырдың аяғында әлемдік деңгейдегі ҚТҚ өндіру 3 млрд т-ға жетті, ал Санкт-Петербургте қоқыс тастайтын жерлерде жылына 4,5 млн м3 ҚТҚ өндіріледі. ҚТҚ – ң құрамына жанғыш заттар – макулатура, тамақ қалдықтары, ағаш кіреді, олардың жану жылулығы 7...12 МДж/кг тең. Қоқыс тастайтын жерлердегі қалдықтар, метанның бөлінуімен жүретін микроорганизмдермен өңделеді. Тазалау орындарын, қоқыс тастайтын жерлерді, мұнай кәсіпшілігін қосқанда, атмосфераға лақтыратын антропогенді қалдықтардың жалпы мөлшері 200 млн т құрайды, егер есімізде болса, метан көміртектің диоксиді сияқты парникті газ болып есептеледі және жер шарының климатының жылынуына өз үлесін қосады. АҚШ-та қоқыс биогазы арқылы жұмыс істейтін бірнеше ЖЭС-тар бар. Қалдықтарды нығыздап, оларға тесігі бар полиэтиленді құбыр енгізеді де, оларды пленкамен жабады. Құбыр арқылы алынғанда газдың құрамында 55% метан болады. Кейбір дамыған елдер қалдықтарды тұрған жерінде өңдеуге дайындалуда. Макулатура мен ҚТҚ-дан алынған әйнектерді өңдеу 50%-ға жетті. Әлемдік тәжірибедегі екіншілік ресурстардың бөлінуінен кейін, арнайы қазандық қондырғыларында ҚТҚ-ны жағу кеңінен қоладанылуда. Швецияда жағылған ҚТҚ-ң көлемі 60%-ға жетті, Швецарияда – 75, ал Жапнияда 80%. Шлактың (ҚТҚ–ң т 300 кг дейін) бірігуі, оны уытты қылмайды және көпке дейін сақталады. Жанудың газ тәрізді өнімдері – көмірқышқыл газы мен су буы. ҚТҚ мен су бөлу жүйесінің лай шөгінділерін бірге жағуға болады. Осы жанудың алғашқы қондырғысы Санкт-Петербургте қолданылды.Синтетикалық отын.Сапасы төмен қатты денеден сұйық және газ тәрізді отын алу процесі Д.И. Менделеев кезінде өңделген. Әлемнің дамыған елдерінде, синтетикалық отын шығаратын ұлттық бағдарламаға көптеп қаржы бөлінуде.Қоңыр көмір – шымтезектің тас көмірге (құрамында 55...78% көміртегі бар) айналған түрі. ХХ ғасырдың басында тұрмыстық және өнеркәсіптік мақсаттарда пайданылатын, жарық беретін газды өндіру кезінде шикізат ретінде қолданылады. Аталмыш уақытта құрамында СО және көміртегі бар, жану жылулығы төмен газдарды қоңыр көмірді, булы ауаны үрлеу арқылы алады. Жоғарғы температуралы су буын қолдану арқылы құрамында СО, СН4 және Н2 бар, жану жылулығы 12,5 МДж/нм3 дейінгі жанғыш газды алады, оны метеллургияда домен процесінде орнына келтіру үшін қолданады. АҚШ мамандарының айтуы бойынша көмірдің газдануы тозаңкөмірлі энергетикалық қазандықтардағы көмірдің тікелей жануына қарағанда неғұрлым артық. ХХ ғасырдың 90-шы жылдары АҚШ-тағы көмірдің газдануының жиынтық өндірісі жылына 100 млрд нм3 болды. Онда ядролық реактордың жылуын қолдану арқылы көмірді газдандыру схемасы жетілдірілуде. Құрамында жоғары метаны бар газ тәрізді көмірсутектерді алуға арналған, су буымен өңделген қоңыр көмір қабатының жер асты газификациясы әдістері дамытылуда.Синтетикалық сұйық отынның өндірісі алғаш рет Германияда ХХ ғасырдың I-ші жартысында жасалған. II – ші дүние жүзілік соғыс кезінде немістер танкілерін, автомобильдерін, тіпті самолеттерінің өзін осы синтетикалық отынмен қозғалысқа келтіріп отырған. 60-70 жылдары органикалық жанғыш заты бар, сазды тау түріндегі жанғыш (массасы бойынша 60-70%-ға дейін) тақта тасты өңдеу әдісі шығарылған. Жанғыш тақта ең алғаш Санк-Петербург облысында пайда болған. Ылғалдылығы мен күлділігі көп болуына байланысты тақта тастың жану жылулығы көп емес – 5...11 МДж/кг. Тақта тасты термиялық өңдеу кезінде, құрамында 30% сутек, биогаз (15...30% метан, 10% - ға жуық көміртек оксиді бар) және тақта тас майын (мұнай айыру өніміне ұқсас сұйық көмірсутегінің қоспасы), сонымен қатар қымбат химиялық өнімдер, этилен, бензол, фенол алады. ХХ ғасырдың аяғында мұнай мен табиғи газ көп кезінде қоңыр көмір мен тақта тастан алынған синтезделген отынның өндірісі тиімсіз болып көрінген, ал қазір олардың өндірісін жаңартылуда. Қатты отынды синтетикалық отынға өңдеу, жану өнімділігінің күл қалдығын тез төмендетуге мүмкіндік береді.Күн энергиясын белсенді түрде шоғырландыратын өсімдіктердің бірі – қант құрағы (тростник). Қант құрағын этиль спиртіне дейін ашыта отырып, іштен жану қозғалтқыштарына жарамды, синтезделген сұйық отынның тағы бір түрін алады. 80-ші жылдары Бразилияда 400 мың автомобиль спирт отынымен жүрген және сол кезде 5 мың спирт құю станциялары жұмыс істеген. Төмен октанды бензинге 20% спирт құятын болса, ал жоғары октанды бензиндерге қымбат қоспаларды қосу қажет емес.Синтезделген отын өндірісіне шикізат ретінде жүгері мен оның қалдықтарын да қолдануға болады. Жүгерінің көмірсутегісі астық спиртіне ашытылады. Астық спиртін алу процесі өте қарапайым, соңғы жылдары оны самогон аппараттарында қолданған. Энергетикалық отын ретінде қолданылатын спирттерді ағаштан гидролиздеу әдісімен алады. Рапсадан және басқа да майлы дақылдардан дизель қозғалтқыштарында отын ретінде қолданылатын май алады.

47.Қазақстандағы биоэнергетиканың қазіргі жағдайы. Қондырғылар. Жоғары температурамен, оттықта отынды жағу кезінде азот оксидінің көп мөлшері пайда болады. Бұл – тұншықтырғыш иісі бар, қоңыр түсті жоғары уытты газ. Егер оттықтағы температураны 1000С дейін және одан төмендетсе, онда азот пайда болмайды. Бұл қайнау псевоожиженом қабатында қатты отынның (тас, қоңыр көмір, тақта тас, ағаш қалдықтары, тұрмыстық қалдықтар және т.б.) жануымен аяқталады.Оттық торында орналасқан ұсақ түйіршікті жанғыш материал, тығыз қабаттың тұрақлығын арттыратын жылдамдықпен, ауамен төменгі жағынан үрлейді. Сұйылту жылдамдығы жанғыш материал мен бөлшектің ірілігіне байланысты, негізінен, ол 0,9...2,3 м/с аралығында болады. «Газ – отын бөлшегі» жүйесінің мүмкін болатын жағдайы 24 суретте көрсетілген.Үрлеу жылдамдығы кезінде кризистік (1 сызба нұсқа) бөлшектері тығыз қабатта араласады. Бұл – қарапайым қабатты оттық. Қайнау қабаты бар оттықтағы (2 сызба нұсқа) біріншілік ауа төменнен беріледі, ұсақталған отын келте түтікше арқылы сол жақтан кіргізіледі. Егер сұйылту жылдамдығы артатын болса, сол кезде қабатта сұйықтың көпіршіктеніп қайнауын білдіретін, бөлшектің үдемелі айналысы жүреді. Ауаның бір бөлігі жанғыш материалды бұрынғыдан да қатты араластыратын көпіршік түрінде болатын қабат арқылы өтеді. Бөлшектер, қабат көлемінде оның толық жануына дейін айналдырады. Бөлшек қабатынан көтерілгендерді жағу үшін оң жағындағы келте түтікше арқылы екіншілік ауа енгізіледі. Ары қарай үрлеу жылдамдығы артқан сайын ұсақ бөлшектердің барлық мөлшері қайнау қабатынан шығарылып, пневмотранспорт жүйесіне ауысады. Осы жағдайда міндетті түрде, сепаратордан өткізілген және қайнау қабатында қайтып оралатын толық жанбаған отынды сұрыптау керек. Оттық жұмысының осындай режимін «айналдырытын қайнаушы қабат» деп атайды.Қабат ішінде бөлініп шыққан жылуды әкететін, жылутасығышы бар құбырлар орналастырылады. Отынның жанғыш бөлшегімен болатын байланыс, жылуалмасудың айтарлықтай интенсификациясына дейін әкеледі. Қайнау қабаты бар оттықта салыстырмалы жану температурасы төмен болуына байланысты, күлдің балқуы жүрмейді, сондықтан қазандықтың жылуалмасу бетіне жабыспайды. Соның нәтижесінде жылуалмасу бетін тазалауға шығын азаяды.Қайнау қабаты - 90% және одан да көп күл бөлшегінен немесе арнайы қосылған инертті материалдан (әктас, доломит, шамотты үгіндіден) тұрады. Сондықтан қайнау қабатында күлділігі өте жоғары материалдарды жағуға болады. Әктасты қосу күкірт диоксидінің қалдығын жылдам төмендетуге мүмкіндік береді. Бұл тұншықтырғыш газ, оттықтан күлмен бірге шығатын қауіпсіз гипске айналады. Қабаттағы отынның концентрациясының артуы өнімде сутек пен СО көміртек оксидінің жануына әкелуі мүмкін.Қайнау қабаты бар оттықтар, әртүрлі рудаларды, күкірт қышқылды өндірістегі колчеданды жағу кезінде кеңінен қолданады. Финляндияда, Швецияда қайнау қабаты бар қазандықтар орман өнеркәсібінің (жаңқа, қабық, үгінді) қалдықтарын пайдалану үшін және фрезерлі немесе кесек шымтезектерді жағу үшін кеңінен қолданылады. АҚШ–та, Англияда, Францияда қайнау қабаты бар қазандықты ЖЭС-те кеңінен қолданады. АҚШ-та қайнау қабаты бар қазандық қондырғыларының қуаты 200 МВт-қа жетті. 25 суретте ВDС (АҚШ) фирмасының айналдырушы қабаты бар оттықтың сызба нұсқасы көрсетілген.Келте түтікшеге 1 біріншілік ауа, шнекті қоректендіргіш 2 арқылы – ұсақталған әктас, келте түтікше 3 арқылы - отын беріледі. Осы көлемде 5 отынның іріктелген бөлшегінің жануы жүреді. Циклонда 6 шығарылған ауаның тазартылады. Ұсталған бөлшектер, қазандықтағы ауыз суын жылытатын ирек – түтікті жылуалмастырғыштар орналасқан бункерде жанады. Жылдам шығаруға арналған қосымша ауа 8 келте түтікше арқылы беріледі.

Қайнау қабаты бар оттықты қолдану, көмір шахталармен байытатын фабрикалардың маңайында жиналып қалған көп мөлшердегі көмір қалдықтарын пайдалануға мүмкіндік береді. Үйіндінің бос түрінде - қолданылмаған қатты отынның біраз мөлшері бар. Олардың өздігінен жануы атмосфераны түтінмен, күкірт оксидімен және азотпен ластануына алып келеді.Ағаш қалдықтарын жағуҰсақталған ағаш қалдықтарының (жаңқа, қабық, үгінді) құрғақ массасының жану жылулығы 18...20 МДж/кг. Сығу аппараттарындағы механикалық құрғатудан кейін, олардың ылғалдылығы %, ал жану жылулығы 6 МДж/кг болады. Қалдықтар негізінен, иілген желтартқыш торлары бар, қабатты оттықпен жабдықталған қазандық-утилизаторларда жанады. Тордың астына жылы ауа беріледі. Оттық газынан алынған сәулелі жылудың есебінде, иілген торда қалдықтар тұтанады, содан кейін ұшқын заттардың – СО, Н2 көмірсутектерінің бөлінуі мен жануы жүреді. Коксты қалдық - қозғалатын механикалық шынжырлы торда жанады.Қазандықты жағу үшін және ол тұрақты жанып тұруы үшін мазутты немесе газды жанарғылар қолданылады. Қазандықтан шығатын түтінді газдар - қалдықтарды кептіруге қолданылады. Қалдықтардың ылғалдылығы 40% дейін төмендеген жағдайда, ПӘК пен қазандық жұмысының тұрақтылығы артады және мазут пен газдың шығыны төмендейді.Целлюлоза өндірісі бар целлюлоза – қағаз комбинаттарда, азықтық ашытқы мен техникалық спирт негізінде өңделетін, қант пен смола (шайыр) алуға арналған ағаш қалдықтарын термохимиялық өңдейтін технология қолданылады. Осы өндірістің қосымша өнімдеріне полисахаридтері, фенольді топтары бар лигнин, шайыр кіреді. Негізгі лигнин, құрамында 65% су, 21% көміртек, 2% сутек, 1,4% күкірті бар ылғалды масса. Құрғақ массасының жану жылулығы 20 МДж/кг. Целлюлозды қағаз өнеркәсібінен шығатын лигниннің мөлшері – жылына 5 млн тонна.Лигнинді - желдеткіш-диірменмен жабдықталған бу қазандығының камералық оттықтарында жағады. Отын, негізінде жылытылған ауамен және қазандықтан шығарылған ауамен кептіріледі.Лигниннің қасиетіне ұқсас заттарда, құрамында 60% органикалық заттар бар қара сілті болады. Құрғақ сілтінің жану жылулығы – 16 МДж/кг. Сілтіні, қазандықтың камералық оттығында қатты тозаңдатқыштың механикалық форсункасы арқылы тозаңдатады. Тамшыдан буға айналған ұсақ дисперсті ылғал, тұтқыл эксплуатциясы деп аталатын коксталған түйіршіктерге жабысып қалады. Тұтқыл оттықтың астына түседі, сондықтан жану процесінің біраз бөлігі қабатта және біраз бөлігі оттықтың көлемінде жүреді. Осы кезде міндетті түрде оттыққа екі сатылы ауаның берілуі жүреді: біріншілік ауа тұтқыл қабатына, ал екіншілік ауа – форсунка орналасқан аймаққа беріледі. Біріншілік ауаның шығыны жалпы ауаның 50...60%-ын құрайды. Бөлінген жылу біртіндеп, сілтінің пиролиз бөліну реакциясына жіберіледі.Лай тұнбасын жағуға арналған қазандықтарЛай тұнбаларын қайнау қабаты бар арнайы рекуперативті қазандықтарда жағады. Осындай қазандықтарға бөлінген газдардың температурасы 850...9000С. Олардың жылуы қазандыққа берілетін үрленетін ауаны жылытуға қолданылады. Сонымен қатар, жылыту мен ыстық сумен қамтамасыз ету мақсаттарында қолданылатын төмен параметрлі бу өндіріледі.Құрамында 4% жуық құрғақ заттары бар дымқыл лай тұнбасы, бу қазандығында өндірілетін бу есебінде кептіріледі, оған кесектің пайда болуына қабілетті флокулянт қосылады. «Кировэнергомаш» АОЗТ қатысумен шығарылған центрифугада сұйық фаза бөлінеді. Құрамында 30%-ке жуық құрғақ заты бар құрғатылған тұнба 8Мпа дейінгі қысыммен поршеньді сораппен 1, қайнау қабаты бар оттық түріне сәйкес жұмыс істейтін пешке беріледі. Пештің жалпақ торы ірі құммен толтырылады. Тордың астына ауа үрлегішпен 7 тартылған және бу қазандығының регенеративті жылдамдастырғышында 6000С дейін қыздырылған ауа жіберіледі.Тұнбалар қайнау қабатында жанады, 8500С температуралы жану өнімдері утилизатор-қазандығына 5 бағытталады. Қазандықта өңделген бу кәсіпорынға қажетті жылумен қамтамасыз ету жүйесіне және біраз бөлігі дымқыл тұнбаны кептіруге беріледі. Шығарылған газдар 6, күлден және скруббердегі тұншықтырғыш газдардың қоспасынан тазарту жолдарынан өтеді және атмосфераға шығар алдында жылу алмастырғышта тағы да жылытылады. Қондырғының өнімділігі күніне құрғақ заттардың 62 т құрайды. Қазандықты жағуға газды жанарғылар қолданылады. Қондырғы автоматтандырылған, технологиялық процестерінің параметрлерін басқару толықтай есептегіш басқарушы комплекс арқылы жүзеге асады. Қондырғыларды пайдалану, қала маңындағы полигондарда тұрып қалған сулардың тұнбасының түзілуін, қала арқылы жүздеген тонна жағымсыз иісті заттарды тасуды лезде жойылуына мүмкіндік берді. Тазарудан өтетін түтінді газ қазіргі кездегі Европалық нормативтер талабымен сәйкес келеді. Аудандарда ауа мен су тазара бастады. Жану қондырғысының қалдықтары – төмен дисперсті минералды күл. Оны кірпіш, бетон және т.б. қаптайтын материалдар жасауға қолданылады.Қатты қалдықтарды жағуға арналған қондырғылар

Қатты өнеркәсіптік және қаланың тұрмыстық қалдықтарына маклатура, буып – түйілетін материалдардың қалдықтары, ағаштар, маталар, тамақ қалдықтары, әйнек және т.б. жатады. Полигон қоқыстары көптеген аймақты алуда, олар тұншықтырғыш және жағымсыз газдардың, қауіпті ортаның негізгі көздері болып табылады. Санкт-Петербургте жылына полигон жеріне 4,5 млн м3 қатты қалдықтар шығарылады. Қалдықтар әртүрлі зиянды заттардан тұрады, олар: мышьяк, ртуть, кадмий, қорғасын, органикалық уландырғыштар, гиоксиндер және т.б. Бұл зиянды заттар жаңбыр суы арқылы жер асты суларына өтеді.Кейбір мемлекеттерде қатты қалдықтарды жағуға арналған қондырғылар жасалған. Жапонияда оларды 80%-ға дейін, Швецияда 60% жуығын жағып жібереді. Қалалық қатты қалдықтардың жану жылулығы 7...12 МДж/кг аралығында өзгеріп отырады. Құралдарының максималды өлшемі 1 м-ге дейінгі ұсақтауға және реттемей-ақ жағуға арналған, АҚШ-та жасалған қондырғыны (27 сурет) қарастырайық. Қалдықтардағы ылғалдылық мөлшері орташа есеппен 23%, инертті заттар мен күлдің мөлшері 20%. Қалдықтарға пайдаланылған майды, пластмассаны, химлабораториядағы қалдықтарды, кесілмеген қақпақтарды және басқа да резинотехникалық заттарды, қалада тұрып қалған сулардың лай тұнбаларын қосуы мүмкін.Қатты заттар газификаторға 1 бункер арқылы жүктелген құрылғы 8 арқылы беріледі. Аппараттардағы қалдықтардың деңгейі тұрақты түрде тексеріліп тұрады. Қалдықтар қабаты 6 өз салмағының қозғалысы арқылы кептіру зонасына 5 жылжиды, содан кейін пиролиз зонасына 4 жіберіледі. Жануға арналған 10000С температура мөлшерінде жылытылған ауа келте түтікше арқылы 3 газификатордың төменгі бөлігіне беріледі. Коксты тұнбалардың жану аймағында және жанбайтын заттардың 2 балқу аймақтарында сұйық шлак пайда болады, ол суытатын қабылдағышқа 14 гидрозатвор арқылы үздіксіз беріліп отырады.Газификатордан шығатын газ ағыны қатты қалдықтардың жануынан 90% жылуды тартып әкетеді. Газ ағанының негізгі компоненттері – СО, СО2, Н2 көмірсутегісі және су буы. Осы газдардың жану жылулығы 5...7МДж/нм3 аралығында. Газ екіншілік жану 13 камерасында жанады, жағуға арналған ауа келте түтікше 10 арқылы беріледі. Екіншілік жану камерасының температурасы 1150...13000С. Газ ағынының іріктелген жанбайтын бөлшектері осы кезде, құйылу жүйесі 15 арқылы шығарылатын сұйық шлак түзе отырып балқиды.Аппаратқа берілетін ауаны жылыту үшін бөлінетін газдардың шығынының 15% пайдаланатын регенеративті жылытқыш қолданылады. Қалған 85%-ы 6 МПа қысымға дейінгі қаныққан буды өндіретін қазандыққа жіберіледі. Қазандықтар және ауаны регенеративті жылыту жүйесінен шығатын газдардың температурасы 2600С болады. Олар электрофилтрмен және скруббермен жабдықталған газ тазалау жүйесіне түседі. Тазалаудан өткен шығарылған газдардың құрамында 70% , 10% , 5% және 15% су буы болады. Шлактар тұншықтырғыш заттары бар әйнек тәрізді қара масса түрінде болады. Олар қатты қалдықтардың кіріс көлемінен 10 есе кіші көлемге ие және оларды жол құрылыстарында қолдануы мүмкін.Осы қондырғының бірінші түрі 70 жылдары АҚШ-та шығарылған. Ол күніне 68 т қатты денелерді өңдеген. Осындай қондырғылар Люксембургте, Францияда да шығарылған. Қосымша энергоресурстардың қолданылуынсыз, қатты қалдықтардың термиялық ыдырауы мен шлактануы, сонымен қатар қалалық қоқыс жерлерін азайту арқылы және атмосфера ауасы мен жер асты суларын ластанудан сақтау арқылы, экологиялық маңызды мәселелерді шешуде айтарлықтай өз үлесін қосуда.

48.Геотермальді энергияны тұрғын үйлерді жылытуға пайдалану.Қазіргі заманғы жер қойнауынан жылу алушы өкілдермен сәйкес келесі процестер жиынтығымен байланысы.1.Элементттердің радиоактивті ыдырауы: планеталық заттардың алғашқысы болып, жартылай ыдырау периоды мен жерді аз түрлендіру периоды бар элементтері балқиды; қазіргі уақытта көп жасайтын элементтердің ыдырауы жалғасуда. Радиоактивті ыдыраудан бөлінетін жалпы жылу мөлшері (0,6-2,0)*10³1 Дж бағаланады.

2. Жердегі ағынға және Жердің тежеуіне әкелетін, Күн мен Айдың тартылыс тартылыс әсері. Жердің тіршілік уақытында осы фактор бойынша радиогенді 30%-ке жуық жылу бөлінді.

3. Жер метериалының гидравикалық диформациясы кезінде тығыз ядро мен сәл тығыз қабықшасы пайда болады және (1,5-2,0)*1031 Дж жылу бөлінеді.

4. Жердегі тік және көлденең ірі блоктардың орын ауыстыруы тектоникалық процестерді тудырады және олардың серпінді диформациясы жыл сайын 3*1031 Дж жылу бөлуіне әкеледі.

5. Жер қойнауындағы жылуды химиялық жолмен айналдыу 1,2*1031 Дж жылу бөлуге әкеледі деп жорамалданады.Жердің центрінде температура 4000-5000 К аралығында болса, ал жер бетіне жақын орналасқан магма ошағында температура 1200-1500 К-ге жетеді. Жердің сыртқы және ішкі аймақтарындағы орташа жылу ағынының тығыздығы 6*10-3 Вт/м2 құрайды. Осыған сәйкес температура градиенті 30 К/км-ге жуық. Жердің жаңа қабаты бар ауданарда температура градиенті 200 К/км болғандағы жылу ағыны 0,3 Вт/м2 жетуі мүмкін.Жердің геотермиялық ресурсы.Геотермиялық ресурстар төрт топқа жүйеленеді:

1) жер асты құрғақ бу – бұл ресурстар тез ортаға бейімделеді, бірақ сирек кездеседі;

2) жер асты ылғалды бу – кең таралған, бірақ коррозияға және құрамындағы тұз мөлшерінің ұлғаюына байланысты ортаға бейімделу қиындықтар тудырады;

3) жер асты ыстық су – ресурстары үлкен және негізінен жылулық шаруашылықта жылу беру мақсатында қолданылады;

4) құрғақ тау жынысының жылуы – ресурстары үлкен, бірақ қолдану технологиясы әлі алғашқы сатыда.Жиналған термиялық су мінездемесі бойынша жарықшалы жыныстар және қыртыс түзеді. Термиялық судың жарықшалы жынысары таудың қабатты аймақтарында кездеседі және жергілікті термиялық қайнар көзімен және температурасы 370 К-нен жоғары бугидротермиясымен сипатталады. Термиялық судың қыртысы құрлықтық платформаларда, қисық майысқан жерлерде және тау ойыстарында болады. Мұндай бассейндер жүз мыңдаған және миллиондаған шаршы километр аудандарды алып жатуы мүмкін.Минералдық деңгейі бойынша айырмашылығы: минералдық деңгейі төмен (10 г/л-ге дейін) термиялық су қолданысында алдын ала дайындықты қажет етпейді; минералдық деңгейі орташа (10-35 г/л) термиялық су тазартуды қажет етеді; жоғары термализациялы (35-200 г/л және жоғары) термиялық су екі контурлы сызба нұсқада қолданылады.Үлкен геотермиялық ресурстардың ең келешегі бар зоналары тынық мұхиттың және жерорта теңізінің жанар тау белдеулік зонасы болып табылады, жердегі барлық жұмыс жасап тұрғандардың 80% осы аймақтарда орналасқан. Аталған аудандарда 1-2 км тереңдікте 100-ден астам геотермиялық жүйе зерттелді, оның көпшілігінің температурасы 450 К, 20 ауданында 510 К, 6 ауданында 570-тен жоғары болса, ал Кампи Флегрей (Италия) геотермиялық жүйесінде 738 К болды.Бугидротермиясында аз мөлшерінде температурасы 500 К-нен жоғары бу басым болады, ал қалған жүйелерде су басым болады. Геотермиялық ресурстардың белсенді қолданысы қошаған ортаға кері әсерін тигізуі мүмкін. Негізгі жағымсыз факторлар мыналар: ұңғыманың шысындағы шу деңгейінің жоғарлауы; су қоймасына құрамында тұздың мөлшері жоғары термиялық судың берілуі кезіндегі ластануы; қоршаған ауаның жолай қосынатын газдармен (H2S, CH4, NH4) ластануы; қоршаған ортаның жылулық ластануы; градирлі булану кеіндегі ылғалды ауаның жоғарлауы.

Көптеген елдерде геотермиялық эксплуатациялаудан кейінгі қоршаған ортаны тазартуға бағытталған зерттеу жұмыстары жүргізілуде. Дыбысты өшіргіштер, қыртыстағы суды қолдану үшін шайқау әдістері, зиянды газдарың ауға шығарылмауына жол бермеу әдістері жасалуда.Саңылаудағы құрғақ бу оқшаулағыштан өткеннен кейін қатты затпен бірге турбинаға жөнелтіледі және осыдан шыққаннан кейін араластырғыш типтегі конденсаторға жіберіледі. Градирде конденсат салқындатылады. Салқындатылған конденсаттың бір бөлігі турбинадан шыққан буды конденсациялауға жұмсалады, ал қалған бөлігі кері қарай қыртысқа жөнелтіледі. Мұндай сызба нұсқаның шынайы мысалы 1979 жылға дейін эксплуатацияға енген ГеоЖЭС блогы «Гейзерлер» болады. Араластырушы типті конденсаторы бар құрғақ буда жұмыс жасайтын ГеоЖЭС-тің сызба нұсқасы. Жоғарыдағыдан айырмашылығы, турбинадан кейін бу беттік типтегі конденсаторға бағытталады, ал ілеспелі газдар эжекторға беріледі және күкірт сутегінен тазартылады. Бұл сызба нұсқамен жұмыс жасайтын ГеоЖЭС-тің блогы «Гейзерлер» 1979 жылдан кейін эксплуатацияға енген.Геотермиялық ортада су болған жағдайда қолданылады. Су-булы қоспа бу мен суды айыратын оқшаулағышқа түседі және турбинаға бағытталады, ал тұзды су қыртысқа кері жіберіледі.Кеңейткішті қолдану сызбаны қиындатады, турбинаға екі бу жібергіш қолдану керек болады, бірақ саңылаудан көтерілген тұзды судың масса бірлігіндегі электрэнергиясын өндіруді елеулі (15-20%) жоғарлатуға қол жеткізеді.Судың кеңейткішінің екінші сатысы тұздылықты қолдану дәрежесін бұдан да ұлғайтар еді, бірақ сызбаның өте қиындап кету салдарынан бұл нұсқа экономикалық тұрғыдан тиімсіз, әрі іс-жүзінде қолданылмайды. Айдағыш және кеңейткіш сызбасымен қуаты 50 МВт болатын жапондық ГеоЖЭС Хочербару және қуаты 40 МВт болатын Эль Сальвадор станциясы (Сальвадор) жұмыс жасайды.Геотермиялық орта аралық жылуалмастырғышта басқа жұмыс денесіне жылу беретін екі контурлы цикл. Екі контурлы циклдың артықшылықтары: 1) тұздықтағы жылуды толығырақ қолдану және аз температурада оның пластқа жіберілуі;

2) төмендетілген температурадағы геотермиялық ортаны қолдану мүмкіндігі;

3) геотермиялық ортаның агрессивті компоненттері турбинаға, конденсаторға және басқа да құрылғыларға түспейді, бұл олардың эксплуатация уақытының ұзақтығын қамтамасыз етеді;

4) ілесетін зиянды газдар қоршаған ортаға түспейді.

Екі контурлы цикл қолданысындағы мәселелерінің бірі ол геотермиялық ортада қысым түсіруге арналған жүктемелік сорап қондырғысының қажеттілігі және оны аралық жылуалмастырғыштағы бір фазамен қамтамасыз етуі болып табылады. Мұндай сораптардың жұмыс жасау ұзақтығы төмен болады, өйткені оның орналасқан оротасы жоғары агрессивті орта болады.

49.Жел турбиналарын пайдаланудың қоршаған ортаға әсерін есептеңіз. Ең алдымен оның жұмысы теледидар желісіне кері әсерін тигізді. Бірнеше жыл бұрын Оркнейский аралындағы (Ұлыбритания) тұрғындардан ерекше шағым түсе бастады. Төбешікте салынған жел станциясы теледидар желісінің жұмысына күшті кедергі болып, тіптен теледидар экраныныдағы кескіндерді көрсетпей тастайды екен. Олар жел қондырғысынан қуатты теледидарлық ретрансляторы сияқты шешімдер тапты, яғни теледидар дабылын күшейту. Берілген мәліметтер бойынша, қуаты 0,1 МВт болатын жел энергетикалық қондырғысы 0,5 км-дегі теледидар дабылын бұзады екен.Жел қондырғысының тағы бір кемшілігі интенсивті инфрадыбыстық шуды шығарудың қайнар көзі болып табылады, ол адам ағзасына кері әсерін тигізеді, әрдайым еңсенің түсуі мен себепсіз қолайсыздыққа әкеледі. АҚШ-та жел қондырғысының үлкен мөлшердегі эксплуатациясы кезінде, осы шуға төзе алмай станция орналасқан аудандардағы құстар мен аңдар орын ауыстырады, бұдан жел станциясы орналасқан территория адамға да, құстарға да, аңдарға да өмір сүруге қолайсыз болып келеді деп тұжырым жасалынады.Бірақ осы энергия түрінің негізгі кемшілігі жел жылдамдығының өзгергіштігі – бұл төмен интенсивтілік, яғни жел қондырғысын орнату үлкен территорияны қажет етеді. Мамандардың есептеуі бойынша, қолайлы жел дөңгелегінің диаметрі 100 м болуы керек. Осындай геометриялық өлшемде және Жел дөңгелегінің аудан бірлігіндегі энергия тығыздығы 500 Вт/м² (жел жылдамдығы 9,2 м/с) болғанда жел ағынынан 1 МВт-қа жуық электр қуатын алуға болады. 1 км² ауданға 2-3 қондырғы орнатылады және олар бір-бірінің жұмыс эффектілігін төмендетпеу үшін, әрқайсысының арақашықтығы өзінің биіктігінен үш есе үлкен болуы керек.Бағалау үшін 1 км² ауданда 3 қондырғы орнатылған және 1 км² ауданнан 3 МВт электр қуаты алнады деп алайық. Бұдан шығатыны, электр қуаты 1000 МВт болатын жел станциясын салу үшін 330 км²-қа тең аудан керек. Бір жылдағы жел элекртостанциясын жылу электростанциясымен салыстырсақ 2-3 есе кіші болады. Салыстыру үшін қуаты 4000 МВт болатын Курск АЭС-н алсақ, оның ауданы қосымша құрылыстарымен, су айдыны - салқындатқышымен, тырғындар ауданымен қоса алғанда 30 км², яғни электр қуаты 1000 МВт-қа 7,5 км² сәйкес келеді. Басқа сөзбен айтсақ 1000 МВт-тағы жел станциясын қазіргі заманғы АЭС екі реттік санға озып отыр.Келтірілген қуатты жел электростанциясын құруға кеткен жер ресурстарының шығынының бағасы, біріншіден, қондырғыны орнату аймағын мұқият таңдау, ол үшін ауылшаруашылығына жарамсыз, керексіз тастанды жерлерді пайдалану; екіншіден, шағын адандар немесе тұқрғындық пунктерінде энергияны тұтыну үшін аз қуатты жел станцияларын құру сұрағын қою. Мұндай электростанцияларды құру жекелеген ауылдарды және әртүрлі ауылшаруашылық жұмысын энергиямен қамтамасыз етуде тиімді болып келеді.Осындай кемшіліктерге қарамастан, ғалымдар желэнергетикасын үлкен масштабта дамыту керек деген көз қарасты ұстануда. Біздің елімізде соғысқа дейін колхоздар мен совхоздарда 8000-нан артық желқондырғылары жұмыс жасаған. 1930 жылы ЦАГИ желқозғалтқыш базасы бөлімінде Орталық желэнергетикалық институт құрылды, 1938 жел энергетикалық қондырғылады құрастыру бюросы ұйымдастырылды. Соғысқа дейінгі және соғыстан кейінгі жылдары да үлкен мөлшерде (10 мың данаға жуық) жел қондырғылары құрастырылды және шығарылды. Жел энергиясын пайдаланудың интенсивті жұмысы шет елдермен жүргізіледі. Сонымен, жел энергиясының артықшылығы мен кемшілігі келесідей: Жер атмосферасындағы жылу балансына байланысының болмауы, отегін пайдаланып, көмірқышқыл газын және тағы басқа ластаушылардың шығарып, әртүрлі энергия түрлеріне (механикалық, жылулық, электрлік) айналуы мүмкін, бірақ жел дөңгелегінің ауданына келетін энергия тығыздығы төмен болады; күндік және мезгілдік жел жылдамдығын болжай алмау, жел станциясының немесе өндірілген энергияна аккумуляциялаудың резервтелуіне әкеледі; адамның және жануардың тіршілік ортасына, теледидар байланысына және құстардың мезгілдік келуіне кері әсерін тигізеді. Отандық және шет елдік тәжірибе бойынша үлкен қуаттағы жел энергетика қондырғысының техникалық жүзеге асырылуы және эксплуатациясы аграрлық сектордағы үлкен жайылымдарды және ауылдарды жоюға мүмкіндік береді.