জৈব জ্বালানী: প্রকার, রচনা এবং শ্রেণীবিভাগ

2024 লেখক: Howard Calhoun | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-02 13:50

ঐতিহ্যগত শক্তি 2 ধরনের জ্বালানী ব্যবহার করে - জৈব এবং পারমাণবিক। XX শতাব্দীর দ্বিতীয়ার্ধ থেকে যে সত্ত্বেও। পারমাণবিক শক্তি খুব সক্রিয়ভাবে বিকাশ করছে, সামগ্রিক কাঠামোতে জৈব জ্বালানীর অংশ বিরাজ করছে। বর্তমানে তাপ ও বিদ্যুৎ উৎপাদনের প্রধান উৎস এটি। মোট, প্রায় দুই শতাধিক প্রকার মানুষ ব্যবহার করে, যার প্রত্যেকটির নিজস্ব বৈশিষ্ট্য এবং সূচক রয়েছে৷

ভিউ

জীবাশ্ম জ্বালানির বিভিন্ন শ্রেণীবিভাগ রয়েছে:

• মূল দ্বারা: প্রাকৃতিক (প্রাকৃতিক); কৃত্রিম (প্রাকৃতিক প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে প্রাপ্ত)।
• ব্যবহারের ক্ষেত্র অনুসারে: শক্তি (বিদ্যুৎ এবং তাপ উৎপাদনের জন্য); প্রযুক্তিগত (বিভিন্ন শিল্প পণ্য উৎপাদনের জন্য)।
• পদার্থের শারীরিক অবস্থা অনুসারে (সবচেয়ে সাধারণগুলি বন্ধনীতে নির্দেশিত হয়): তরল (জ্বালানী তেল); কঠিন (জীবাশ্ম কয়লা); গ্যাসীয় (প্রাকৃতিক গ্যাস)।
• "জীবনকাল" দ্বারা: পুনর্নবীকরণযোগ্য (কাঠ, গাছপালা); শর্তসাপেক্ষে পুনর্নবীকরণযোগ্য, যার সময়কালপৃথিবীর ভূত্বকের মধ্যে জমা হয় কয়েক হাজার বছর (পিট); অ-নবায়নযোগ্য (কয়লা, শেল, তেল, গ্যাস)।

অনবায়নযোগ্য জ্বালানী উত্সের জন্য, সঞ্চয়ের সময়কাল আনুমানিক খরচ সময়ের চেয়ে বহুগুণ বেশি।

প্রাকৃতিক জ্বালানী

প্রাকৃতিক জীবাশ্ম জ্বালানি নিম্নলিখিত গ্রুপে বিভক্ত:

• জীবাশ্ম (অন্ত্র থেকে নিষ্কাশিত): শক্ত এবং বাদামী কয়লা; প্রাকৃতিক গ্যাস; পিট অ্যানথ্রাসাইট; তেল; তেল শেল এবং অন্যান্য।
• কৃত্রিম: পেট্রল; কেরোসিন; শেল তেল; জ্বালানী ব্রিকেট; কাঠকয়লা; হাইড্রোলাইটিক লিগনিন; খাদ্য, কৃষি এবং সজ্জা এবং কাগজ শিল্প থেকে বর্জ্য; জ্বালানি তেল; তেল শেল প্রক্রিয়াকরণ, লোহা গলানো, পাইরোলাইসিস এবং অন্যান্য প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়া থেকে একটি উপজাত হিসাবে প্রাপ্ত গ্যাস জ্বালানী; কাঠ প্রক্রিয়াকরণের বর্জ্য (শুকনো করাত, শেভিং, লম্পি বর্জ্য)।

কৃষি বর্জ্য থেকে জৈব জ্বালানি

কৃষি বর্জ্য থেকে, নিম্নলিখিতগুলি প্রায়শই ব্যবহৃত হয়:

• সূর্যমুখী বীজের ভুসি;
• গমের ভুসি;
• চালের তুষ;
• খড়।

যেহেতু এই উৎসগুলি ছোট, এগুলি প্রায়শই স্থানীয় বয়লারগুলির জ্বালানী হিসাবে ব্যবহৃত হয়৷

উৎস

বৈজ্ঞানিক ধারণা অনুসারে, সমস্ত ধরণের জীবাশ্ম জ্বালানী উদ্ভিদের অবশিষ্টাংশ এবং বিদ্যমান অণুজীব থেকে গঠিত হয়েছিল500 হাজার থেকে 500 মিলিয়ন বছর আগে। তাদের জমে থাকা পৃথিবীর ভূত্বকের সেই অংশগুলিতে সংঘটিত হয়েছিল যেগুলি সক্রিয় অক্সিডেশন থেকে সুরক্ষিত ছিল (জলাশয়ের অগভীর উপকূলীয় অঞ্চল, জলাভূমি, সমুদ্রের নীচে)। এই অবশিষ্টাংশগুলির রাসায়নিক গঠনে 4টি প্রধান উপাদান রয়েছে:

• কার্বস;
• লিগনিন (উচ্চতর উদ্ভিদের আন্তঃকোষীয় পদার্থ);
• চর্বি জাতীয় পদার্থ (রজন, মোম, গ্লিসারলের এস্টার);
• প্রোটিন।

ভূমির জলাভূমিতে জমে থাকা উচ্চতর গাছপালা এবং শ্যাওলাগুলির অবশিষ্টাংশগুলি হিউমোলিথ (ফসিল কয়লা) এবং জলাধারের নীচে মাইক্রো শ্যালগা এবং ব্যাকটেরিয়া - স্যাপ্রোপেলাইট গঠনের ভিত্তি হয়ে ওঠে। উচ্চ চাপ এবং তাপমাত্রার প্রভাবে, জৈবপদার্থ রূপান্তরিত হয়েছিল (কোয়ালীকরণ)।

নিম্ন মাত্রার কয়লাযুক্ত হিউমোলাইটকে বাদামী কয়লা বলা হয়। উচ্চ তাপমাত্রায়, হিউমিক অ্যাসিড নিরপেক্ষ হিউমিনে রূপান্তরিত হয়। কয়লায় হিউমিক অ্যাসিডের সম্পূর্ণ অনুপস্থিতি রয়েছে।

মৃদু অবস্থায় স্যাপ্রোপেলাইটগুলিতে, দাহ্য শেল তৈরির সাথে অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বনের পলিমারাইজেশন প্রক্রিয়াগুলি, যা পাতনের সময় তেলের অনুরূপ, প্রচুর পরিমাণে রজন দেয়, প্রধানত অগ্রসর হয়। উচ্চ তাপমাত্রায় স্যাপ্রোপেলের রূপান্তর এবং শিলাগুলির অনুঘটক অংশগ্রহণের ফলে তরল এবং বায়বীয় অবস্থায় হাইড্রোকার্বনের মিশ্রণ তৈরি হয় (তেল, প্রাকৃতিক, সংশ্লিষ্ট গ্যাস)।

কঠিন জ্বালানী

শক্ত জীবাশ্ম জ্বালানী কৈশিক-ছিদ্রযুক্ত ভিন্নধর্মী পদার্থ। তাদের গঠন ধারণ করেছিদ্র এবং ফাটল একটি বড় সংখ্যা. তাপবিদ্যুৎ কেন্দ্রে দহনের আগে, কাঁচামাল 15-25 মিমি (বয়লারে স্তরের দহন) আকারে ক্রাশারে চূর্ণ করা হয় বা আন্ডারবার্নিং থেকে ক্ষতি কমাতে একটি পাল্ভারাইজড অবস্থায় থাকে৷

তরল এবং কঠিন জীবাশ্ম জ্বালানী 5টি দাহ্য রাসায়নিক উপাদানের উপর ভিত্তি করে: C, H₂, O_{2, S. বাহ্যিক (জ্বলন, আর্দ্রতা) এবং অভ্যন্তরীণ (নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেন) ব্যালাস্টের পরে ছাই অবশিষ্টাংশ জ্বালানীর গুণমানকে হ্রাস করে।}

কঠিন জ্বালানির বৈশিষ্ট্য

দহনযোগ্য জৈব জ্বালানির প্রধান প্রকার, তাদের গ্রেড এবং একটি সংক্ষিপ্ত বিবরণ নীচের সারণীতে উপস্থাপন করা হয়েছে৷

জ্বালানির ধরন	ব্র্যান্ড এবং জাত	বৈশিষ্ট্য
বাদামী কয়লা	1B, 2B, 3B (আর্দ্রতা ক্ষমতার উপর নির্ভর করে)	নিম্ন গ্রেডের জ্বালানী; উচ্চ হাইগ্রোস্কোপিসিটি এবং আর্দ্রতা; নিম্ন যান্ত্রিক শক্তি; অস্থির যৌগের উচ্চ ফলন; কার্বন সামগ্রী হ্রাস; স্বতঃস্ফূর্ত দহনের প্রবণতা বেড়েছে; ক্যালোরিফিক মান 7-20 MJ/কেজি।
কয়লা, অ্যানথ্রাসাইট	D, 1G, 2G, 1GJ, 2GJ, 1J, 2J, 1K, 2K, 1KO, 2KO, 1KS, 2KS, 1OS, 2OS, TS, 1SS, 2SS, 3SS, 1T, 2T, 1A, 2, 3A	ঐতিহ্যবাহী জ্বালানী; উচ্চ ক্যালোরি মান (25 MJ/kg পর্যন্ত); উচ্চ কার্বন সামগ্রী; নিম্ন হাইগ্রোস্কোপিসিটি এবং আর্দ্রতা; উচ্চশক্তি; অস্থির উপাদানের ফলন ৩-৪০%।
পিট	মিলিং; গোঁড়া	স্থানীয় ধরণের জ্বালানী; উচ্চ আর্দ্রতা; অস্থির যৌগের উচ্চ ফলন; স্বতঃস্ফূর্ত দহনের প্রবণতা; শুকানোর পর ক্যালরির মান – 8 MJ/কেজি।
তেল শেল	হুমাইট-সাপ্রোপেলাইট; sapropelite kukersites (উৎপত্তি অনুসারে শ্রেণীবিভাগ)।	সর্বোচ্চ অস্থির বিষয়বস্তু; অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল জ্বালানী; গড় ক্যালোরি মান – 4.6-9 MJ/kg; নিম্ন গ্রেডের জ্বালানী, স্থানীয় প্রয়োজনে ব্যবহৃত হয় এবং উচ্চ-শক্তির জ্বালানি (শেল অয়েল, বায়বীয় জ্বালানি) উৎপাদনের জন্য কাঁচামাল হিসেবেও ব্যবহৃত হয়।

আদ্রতার প্রভাব

উচ্চ আর্দ্রতা দাহ্য পদার্থ জ্বালানো কঠিন করে তোলে, চুল্লির তাপমাত্রা কমায়, তাপের ক্ষতি বাড়ায়। দীর্ঘ ভূতাত্ত্বিক বয়স দ্বারা চিহ্নিত জ্বালানীগুলির গঠনে সামান্য জল থাকে (লিগ্নাইট, পিট)।

আদ্রতা বিভিন্ন ধরনের আছে:

• শোরপশন, কঠিন এবং বায়বীয় পর্যায়গুলির সীমানায় জমা হয়;
• কৈশিক (ছিদ্র);
• অতিরিক্ত (টুকরোগুলির বাইরের পৃষ্ঠে পাওয়া যায়);
• হাইড্রেটেড (স্ফটিক হাইড্রেটের সমন্বয়ে গঠিত)।

শুকানোর মাধ্যমে কঠিন জীবাশ্ম জ্বালানি থেকে প্রথম ৩ ধরনের আর্দ্রতা দূর করা যায়105 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায়, পরেরটি - শুধুমাত্র রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে যখন 700-800 ডিগ্রি সেলসিয়াসে উত্তপ্ত হয়। পরিবহন এবং বহিরঙ্গন সঞ্চয় করার সময়, জলের পরিমাণ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেতে পারে, যা জ্বালানির গুণমানকে অবনমিত করে।

খনিজ অমেধ্য

সমস্ত ধরণের কঠিন জ্বালানীতে খনিজ অমেধ্য থাকে, প্রধানত নিম্নলিখিত যৌগগুলি নিয়ে গঠিত:

• সিলিকেট;
• সালফাইডস;
• Ca, Mg এবং Fe এর কার্বনেট লবণ;
• ফসফেটস;
• ক্লোরাইড;
• ক্যালসিয়াম এবং আয়রন সালফেট।

জীবাশ্ম জ্বালানীর দহনের সময়, তারা উচ্চ-তাপমাত্রার রূপান্তরের মধ্য দিয়ে যায়, যার ফলস্বরূপ কঠিন অ-দাহ্য ছাই থেকে যায়। নিম্নলিখিত প্রতিক্রিয়াগুলির কারণে এটির গঠন মূল পদার্থ থেকে খুব আলাদা:

• আয়রন অক্সাইড লবণের অক্সাইডে রূপান্তর;
• সিলিকেট যৌগের ডিহাইড্রেশন;
• কার্বনেটের পচন, CO_{2, অক্সাইডের গঠন;}
• সালফার যৌগের অক্সিডেশন, সালফার ডাই অক্সাইড নির্গত;
• ক্ষার ধাতব লবণের বাষ্পীভবন।

ছাই অবশিষ্টাংশের চূড়ান্ত গঠন জীবাশ্ম জ্বালানী দহনের অবস্থার উপর নির্ভর করে। উচ্চ তাপমাত্রায়, এটি গলে যেতে পারে এবং একটি তরল অবস্থায় (স্ল্যাগ) পরিণত হতে পারে। ছাইয়ের কিছু অংশ অস্থির দহন পণ্যের সাথে চুল্লি থেকে সরানো হয়, যা দূষণ, স্ল্যাগিং এবং চুল্লি সরঞ্জামের ক্ষয়কারী পরিধানের দিকে পরিচালিত করে।

তাপীয় পচন

কঠিন জীবাশ্ম জ্বালানি পোড়ানোর সময় পচনের বিভিন্ন পর্যায়ে পড়ে:

• বারটিনেশন (300 °সে পর্যন্ত তাপমাত্রা, কার্বন ডাই অক্সাইড এবং কার্বন মনোক্সাইড, হাইড্রোজেন এবং হাইড্রোকার্বন, পাইরোজেনেটিক জল নির্গত হয়);
• আধা-কোকিং (400-450 °С, দাহ্য গ্যাসের প্রধান আয়তন নির্গত হয়);
• কোকিং (700-1100 °C, উদ্বায়ী যৌগ মুক্তির প্রক্রিয়ার সমাপ্তি)।

জীবাশ্ম জ্বালানির দহন পণ্যকে যথাক্রমে বার্টিনেট, সেমি-কোক, কোক বলা হয়।

সর্বনিম্ন ক্যালোরির মান উচ্চ-ছাই শেল, ভেজা পিট এবং বাদামী কয়লার জন্য এবং সর্বোচ্চ হল অ্যানথ্রাসাইটের জন্য। নিম্ন ক্যালরির মান, যেখানে জলীয় বাষ্প বায়ুমণ্ডলে চলে যায় এবং ঘনীভূত হয় না, কঠিন জ্বালানির জন্য 4.6-26 MJ/kg।

তরল জ্বালানী

জ্বালা শিল্পের জন্য তরল জীবাশ্ম জ্বালানি তেল থেকে পাওয়া যায় এর থার্মোকেমিক্যাল পচন ব্যবহার করে। জ্বালানি তেল বড় সুবিধাগুলিতে ব্যবহৃত হয় (তাপ বিদ্যুৎ কেন্দ্র, বয়লার হাউস) এবং গার্হস্থ্য উদ্দেশ্যে, পেট্রোলিয়াম পণ্যগুলির পাতন ভগ্নাংশ (পেট্রোল, কেরোসিন, ডিজেল জ্বালানী, ডিজেল জ্বালানী) ব্যবহার করা হয়৷

জ্বালানী তেল, তেলের মতো, একটি জটিল আঠালো যৌগ। এর রাসায়নিক গঠন নিম্নলিখিত সীমার মধ্যে পরিবর্তিত হয় (শতাংশ হিসাবে):

• কার্বন – ৮৬-৮৯;
• হাইড্রোজেন - 9, 6-12;
• সালফার - 0, 3-3, 5;
• অক্সিজেন এবং নাইট্রোজেন - 0, 5-1, 7.

জ্বালানী তেলের প্রকার

জ্বালানী তেলের শ্রেণীবিভাগ নিম্নরূপ:

• সালফার উপাদান দ্বারা: কম সালফার (<0, 5%); কম সালফার (0.5-1%); সালফার (1-2%); উচ্চ সালফার (2-3.5%)।
• সান্দ্রতা দ্বারা (বন্ধনীতে রয়েছেব্র্যান্ডগুলি): হালকা বা নৌ (F5, F12); মাঝারি (40V, 40); ভারী (100, 200 এবং 100V); কয়লা এবং শেল (শেল এবং কয়লা প্রক্রিয়াকরণের সময় গঠিত)।

তরল জ্বালানীর ক্যালোরিফিক মান 39-41 MJ/kg এর মধ্যে পরিবর্তিত হয়।

গ্যাস জ্বালানী

বায়বীয় জ্বালানীর সংমিশ্রণে নিম্নলিখিত পদার্থগুলি অন্তর্ভুক্ত থাকে:

দাহ্য পদার্থ, অক্সিজেন, বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু) গ্যাস;

জলীয় বাষ্প;

রজন;

ধুলো।

নিম্নলিখিত ধরনের জীবাশ্ম জ্বালানি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়:

• প্রাকৃতিক গ্যাস। প্রধান উপাদান মিথেন। ব্যবহার করার আগে, গ্যাসটি শুকানো হয়, ক্ষয় করা হয় এবং হাইড্রোজেন সালফাইডের ক্ষতিকারক অমেধ্য অপসারণ করা হয়।
• অ্যাসোসিয়েটেড গ্যাস তেল উৎপাদনের সময় মুক্তি পায়। তরল পর্যায় থেকে হাইড্রোকার্বন পৃথকীকরণ বিভাজকগুলিতে সঞ্চালিত হয়। প্রাকৃতিক গ্যাসের তুলনায় মিথেনের ভগ্নাংশ কম এবং ভারী হাইড্রোকার্বন বেশি। এই বিষয়ে, জীবাশ্ম জ্বালানির দহনের সময় আরও তাপ নির্গত হয়।
• তরল গ্যাস। প্রধান উপাদানগুলি হল প্রোপেন এবং বিউটেন, সেইসাথে ভারী হাইড্রোকার্বনের অমেধ্য। 20 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা এবং বায়ুমণ্ডলীয় চাপে, এটি একটি বায়বীয় অবস্থায় নেয়। যখন চাপ বৃদ্ধি পায় বা তাপমাত্রা হ্রাস পায়, তখন গ্যাসটি তরল পর্যায়ে চলে যায়, যা তার পরিবহনের জন্য ব্যবহৃত হয়। এই ধরনের জ্বালানির কাঁচামাল হল তেল পরিশোধনের সময় প্রাপ্ত গ্যাস এবং গ্যাস যুক্ত।
• কোক ওভেন গ্যাস। এটি সময় গঠিত একটি উপজাতকয়লা কোকিং প্রাথমিক পণ্যটি ক্ষতিকারক অমেধ্য, অ্যামোনিয়া, সুগন্ধযুক্ত হাইড্রোকার্বন থেকে শুদ্ধ হয়। 1 টন কয়লা থেকে আউটপুট 3000 ঘনমিটার পর্যন্ত।
• ব্লাস্ট ফার্নেস গ্যাস। এটি ব্লাস্ট ফার্নেসগুলিতে ফুঁ দেওয়ার সময় কোক এবং লোহার আকরিকের মিথস্ক্রিয়াগুলির ফলে গঠিত হয়। ফলন – 2200-3200 m3 প্রতি ১ টন ঢালাই লোহা।

গ্যাস জ্বালানির ক্যালোরিফিক মান তার রাসায়নিক গঠনের উপর নির্ভর করে এবং এটি 4-47 MJ/m3 এর মধ্যে। প্রায় সব ধরনের দাহ্য গ্যাস বাতাসের চেয়ে হালকা এবং ফুটো হওয়ার সময় সিলিং এর নিচে জমা হয়। ইগনিশনের জন্য প্রয়োজনীয় বাতাসের মিশ্রণে সর্বনিম্ন ঘনত্ব হল পেন্টেন (আয়তন অনুসারে 1.4%)।

স্পেসিফিকেশন দেওয়া হয়েছে

বিভিন্ন ধরণের জ্বালানীর বৈশিষ্ট্যের তুলনামূলক বিশ্লেষণের জন্য, প্রদত্ত বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যবহার করা হয়, যা কার্যকরী জ্বালানীর গুণমানের সূচকের সাথে তার নির্দিষ্ট নিম্ন ক্যালোরিফিক মানের অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়৷

মূল গণনা করা সূচকগুলি হল:

• আর্দ্রতা;
• ছাই সামগ্রী;
• সালফার এবং নাইট্রোজেন সামগ্রী।

জ্বালানি এবং শক্তি শিল্পে, ব্যবহৃত জ্বালানীর দক্ষতা তুলনা করতে রেফারেন্স ফুয়েলের ধারণাও ব্যবহৃত হয়। এটি এমন একটি জ্বালানী যার কাজের অবস্থায় দহনের সর্বনিম্ন নির্দিষ্ট তাপ হল 7000 kcal/kg। প্রতিটি ধরনের জ্বালানির জন্য, রেফারেন্স ফুয়েলের জন্য এই মানের সাথে দহনের অন্তর্নিহিত নির্দিষ্ট তাপের অনুপাত হিসাবে মাত্রাবিহীন তাপ সহগ গণনা করা সম্ভব।

যখন জীবাশ্ম জ্বালানি সম্পূর্ণরূপে পুড়ে যায়, তখন ট্রায়াটমিক গ্যাস (কার্বন ডাই অক্সাইড এবং সালফার ডাই অক্সাইড) গঠিত হয়গ্যাস) এবং জল। দহনের সাথে জড়িত পদার্থের ব্যবহার (1 মোল জ্বালানীর জন্য) বায়ুর সাথে সরবরাহ করা সমস্ত অক্সিজেন প্রতিক্রিয়া করবে এমন শর্তের ভিত্তিতে সূত্র দ্বারা গণনা করা হয়। এই ধরনের সমীকরণগুলোকে দহনের বস্তুগত ভারসাম্য বলা হয়।

বাস্তব অবস্থায়, গণনাকৃত মানগুলি সহগ ব্যবহার করে সংশোধন করা হয়, যেহেতু সম্পূর্ণ দহনের জন্য সবসময় বেশি বাতাসের প্রয়োজন হয়। দহন পণ্যের তাপমাত্রা নির্ধারণ করতে, জারণ বিক্রিয়ার তাপের ভারসাম্য সংকলন করা হয় (প্রতি 1 কেজি তরল বা কঠিন জীবাশ্ম জ্বালানী বা বায়বীয় জ্বালানির জন্য প্রতি 1 মি3)। পদার্থবিজ্ঞানের দৃষ্টিকোণ থেকে, তাপ ভারসাম্য সমীকরণ শক্তি সংরক্ষণের নিয়ম লেখার একটি রূপ ছাড়া আর কিছুই নয়।