КІРІСПЕ. Қазіргі уақытта әлемдік Жылу Электр Станциялары электр және жылу энергиясының 40 %- ын өндіріп отыр

Қ азіргі уақ ытта ә лемдік Жылу Электр Станциялары электр жә не жылу энергиясының 40 %- ын ө ндіріп отыр. [1] болжамдарғ а сә йкес 2020 жылғ а қ арай ә лемдік отын балансында кө мірү лесі 50% болады.

Қ азақ станда электроэнергияның 85 %-ы тозаң кө мірлі ЖЭС-те ө ндіріледі. Қ азақ станда энергетикалық кө мірлердің ү лкен қ орларына ие. Қ азіргі уақ ытта Қ азақ станда жә не ТМД елдеріндегі ЖЭС-тің негізгі отыны тө менгі сапалы кө мірлер болып табылады. Олардың кү лділігі, ылғ алдылығ ы жоғ ары жә не ұ шқ ыштары аз болады.

Болашақ та мұ най мен табиғ и газдармен салыстырғ анда кө мірдің маң ызының артуын экологиялық сапасы мен меншікті жану жылуы тө мен болса да, химиялық заттардың бай кө зі болып табылады. Комплексті ө ң делуінен кейінгі соң ғ ы ө німдерінің потенциалды спектрі жылу энергетикасында, металлургияда, химиямен қ ұ рылыс ө ндірісінде кең інен қ олданыс табуда. Кө мірдің газификациясының технологиясының жасалынуына қ ажет толық ақ параттарды экспериментпен қ атар, процестің оптималды параметрлерін жә не оларды іске асыру ү шін қ ондырғ ыладың конструктивті сипаттамаларын анық тайтын есептік-теориялық ә дістер арқ ылы алуғ а болады.

Кө мір газификациясы процесінің термодинамикалық есептеулеріне арналғ ан кө птеген жұ мыстар ә рекеттесуші заттар заң ына жә не химиялық тепе-тең дік константасын анық тауғ а негізделген ә дістермен іске асырылады.Кө птеген зерттеушілер плазмалық газификация мен кө мір пиролизі процестерінің термодинамикалық есептеулеріне назар аударуда [50; 56]

Бірақ, кө мір газификациясы секілді кү рделі процесс комплектік есептік-теориялық жә не эксперименталды зерттеулерді талап етеді. Қ азіргі бар есептік-теориялық зерттеу ә дістеріне шолу жасау арқ ылы плазмалық газификация процесін зерттеу ү шін химиялық термодинамика жә не электр доғ асымен иницирленетін отындардың кинетикасын ескеретін жылу физикасын қ олдануғ а болатындығ ы анық талды. Кө мір мен тотық тырғ ыштың, ә сіресе осы ауысуларды жү зеге асыруғ а кететін жылу кө зі ретінде тө мен температураны қ оданатын термохимиялық айналымдарының математикалық моделдеуінің жағ дайы керемет емес. Кө мірді газификациялаудың қ азіргі бар толық математикалық модельдері кү й тең деулерімен жә не екі фазалы жү йелердің газодинамика тең деулерімен толық тырылғ ан химиялық кинетика тең деулерін ескереді, кө мір бө лшектерінің тотық тырғ ыштың плазмалық ағ ынындағ ы айналуларын сипаттайды.

Тақ ырып ө зектілігі. Болжамдарғ а сә йкес, 2020 жылғ а қ арай энергетикалық балансында кө мір ү лесі 50 %-ғ а артады. Бұ л ө сім негізінен тө менгі сапалы кө мір ү лесін арттыру арқ ылы жү зеге асады. Қ атты, сұ йық, газ отындардың бірге жануы зиянды бө лінділердің артуына алып келеді. Бұ л ө з кезегінде экологиялық жағ дайдың нашарлауына ә келіп соғ ады. Жоғ арыда айтылғ ан мә селенің перспективті шешімі тө менгі сапалы қ атты отындарды газификациялаудың плазмалы технологиясын қ олдану болып табылады.

Органикалық шикізаттарды ө ң деудің плазмохимиялық процестерінің негізгі ерекшелігі олардың жоғ арғ ы селективтілігі болып табылады: мақ сатты ө німдерді алу барысында қ осымша заттар мен қ оспалардың аз ғ ана мө лшері бө лінеді. Бұ л плазмалы процестерді кө мірі бар, бірақ мұ найдан алынатын химиялық ө німдер тапшы аймақ тарда ө ндірісте қ олдануғ а болады.

Плазмалы газификация ә дісі кө мір тозаң ы қ оспасын тотық тырғ ышпен бірге толық газификация температурасына дейін электр доғ а плазмасымен қ ыздыруғ а негізделген. Бұ л кезде кө мірдің органикалық массасы қ ұ рамында ванадий жә не азот, кү кірт оксидтері, кү л жоқ экологиялық таза отынғ а (СО+Н₂) айналады. Бұ л синтез-газ жылуэнергетикасында отын-газ ретінде, химиялық ө ндірісте, металлургияда, қ ымбат кокс орнына потенциалы жоғ ары тотық сыздандырғ ыш газ ретінде кең інен қ олданылады.

Зерттеудің, объектісі жә не мақ саты. Бұ л жұ мыстың мақ саты тү рлі тотық тырғ ыш ортада тө менгі сапалы қ атты отындардың ішінара жә не толық плазмалы газификация процестерін эксперименталдық жә не есептік жолдармен зерттеу болып табылады. Қ атты отынның плазмалы газификация процесін сандық зерттеу ү шін плазмалы газификатордың кинетикалық есептері ү шін Плазма-Кө мір бағ дарламасы қ олданылғ ан. Бұ л Плазма-Кө мір бір ө лшемді бағ дарламасы арқ ылы алынғ ан нә тижелер Екібастұ з кө мірін жағ атын қ азанының ПК-39-II Рефтинской ГРЭС пешінің ү ш ө лшемді моделін CINAR ICE бағ дарламасын қ олданып жасауғ а қ олданылады. Зерттеу объектісі Куучекинск жә не Екібастұ з тө менгі сапалы кө мірлері болды.

Жұ мыс мақ сатына жету ү шін қ ойылғ ан міндеттер: Кө мір тозаң ды отынның плазмалы кө зі бар цилиндрлі каналдағ ы тотық тырғ ыш ағ ынымен термохимиялық айналуларының, жоғ ары температуралы қ ыздыруының жә не қ озғ алысының кинетикалық есебі.