ما هو الوقود الصلب وأشكاله
الوقود الصلب هو مصطلح يطلق على مختلف الأنواع من المواد الصلبة المستخدمة كوقود لإنتاج الطاقة وتوفير التدفئة، وعادة ما تستخرج الطاقة عن طريق الاحتراق.
تشمل أنواع الوقود الصلب الخشب والفحم والخث وأقراص وقود الهكسامين، والكريات المصنوعة من الخشب (انظر الكريات الخشبية)، الذرة، القمح والجاودار والحبوب الأخرى. الصواريخ التي تعمل بالوقود الصلب.
يدخل في تركيب الوقود الصلب الكربون، الهيدروجين، النيتروجين، الأكسجين، الكبريت، وكذلك نسبة من الرطوبة وهذه تؤدي إلى تقليل القيمة الحرارية لأخذها قسماً من الحرارة الناتجة من الوقود، كذلك احتواء الوقود على نسبة عالية من الكبريت يؤدي إلى التاكل، وان عملية احتراق الوقود الصلب ينتج عنها الرماد الذي يمثل بقايا مواد مختلفة.
صور وأشكال الوقود الصلب
الخشب :
الخشب هو مصدر الوقود فريدة من نوعها من حيث أنه هو مورد متجدد.
الكتلة الحيوية :
الكتلة الحيوية هي المواد النباتية التي اتخذت لاستخدامه كوقود. وتشمل النباتات التي تستخدم عادة للحصول على الوقود القمح والقش .
الجفت :
يستعمل الجفت عادة في المواقد بدل الحطب نظراً لتكلفته الشرائية المنخفضة.
الفحم البني :
الفحم البني هو مرحلة اخرى في عملية صنع الفحم. هذا الوقود يحترق بسهولة نسبيا. والعيب هو أنها لن تنتج كميات كبيرة من الرماد.
الفحم الحجري :
ويقسم الفحم الحجري إلى أربعة أنواع رئيسة وهي الفحم تحت الحمري، واللجنيت ويسمى أيضاً بالفحم البني، فحم الأنتراسيت، والفحم الحمري وهذا النوع الأكثر أهمية والأكثر استخداماً، يستخدم بصورة كبيرة في إنتاج الكهرباء، كما أنه يستخدم في تدفئة المباني والمنازل، ويستخدم أيضاً في توليد الطاقة لتحريك محركات الآلات.
البيوماس :
ويسمى أيضاً بالكتلة الحيوية، وهذا النوع من الوقود استخدم لمدة طويلة، ويعّد الأقدم في الاستخدام، كما أن استخدامه لا زال قائماً في الدول النامية، ومن الأمثلة عليه الأخشاب، وورق قشر الشوفان والبندق وغيرها.
الخث :
هذا الوقود عبارة عن مواد نباتية متحللة بشكل جزئي ومتوفرة بصورة كبيرة في المناقع، وبعد استخراج هذه المواد يتم تجففيها ثم تحرق لإنتاج الطاقة، وتستخدم في تدفئة المنازل بصورة رئيسية.
فحم الكوك :
هو مادة كربونية قابلة للاستخدام كوقود بإحراقها، ويتم تصنيعها بالتقطير الإتلافي للفحم الحجري أو الفحم البيتوميني، ويكون شكل الفحم في النهاية على هيئة أحجار سوداء ورمادية جافة لكنها ليست شديدة الصلابة وقابلة للكسر.
فحم مضغوط :
الفحم المضغوط هو فحم يمكن التحكم في اشكاله بصورة أصابع اسطوانية قطرها 3/4 بوصة بطول من 10 إلي 20 سم .ويصنع من مخلفات الفحم الحجري ومن مميزاته انه لا يصدر رائحة أو دخان ويظل مشتعلا فترة طويلة، ويستخدم في المنازل بوصفه سهلاً للاستخدام.
ويستخدم الوقود الصلب في تشغيل أفران المصانع في العديد من الصناعات الأساسية، ومنها صناعة الأسمنت والطوب والجير وغيرها والوقود الصلب يستخدم في العديد من المجالات الصناعية كبديل للعديد من انواع الوقود الحالية المستخدمة في الصناعة خاصة المازوت والسولار والغاز الطبيعي .
وتستخدم الصواريخ التي تعمل بالوقود الصلب عادة للأغراض العسكرية، مثل صاروخ ترايدنت الباليستي العابر للقارات أو صاروخ "إكزوسيت" الفرنسي، وتستخدم أيضا كمعززات للدفع الصاروخي، مثل معززات المكوك الفضائي التابع لوكالة "ناسا" الفضائية الذي يسمى رسميا "نظام النقل الفضائي".
الوقود الاحفوري الصلب
تزخر جدران المصنع بلافتات تحذيرية عن قابلية اشتعال الوقود الصلب، لكن الوقود الذي يجري تصنيعه في قاعدة كورو الفضائية، سيستخدم خصيصا لتشغيل صاروخين مختلفين، هما معززات صاروخ "أريان 5" العملاق، المصمم لنقل المركبات الفضائية الضخمة، مثل الأقمار الصناعية للاتصالات والبعثات العلمية التي ستسبر أغوار الفضاء، والمراحل الثلاثة الأولى من صاروخ فيغا البالغ ارتفاعه 110 أقدام، والذي يستخدم في نقل حمولات أصغر حجما إلى المدار الأرضي المنخفض.
وعلى غرار الألعاب النارية، لا يوجد في المعززات أو المحركات التي تعمل بالوقود الصلب صمامات داخلية أو أنابيب أو أجزاء متحركة، فبمجرد ما يشتعل الوقود الصلب، ينطلق الصاروخ على الفور، ولن تتمكن من إيقافه. ولهذا السبب يتعين تصنيع الوقود في موقع إطلاق الصواريخ، لأن نقل الصواريخ التي تعمل بالوقود الصلب عبر المحيط الأطلسي من أوروبا محفوف بمخاطر متعددة.
وتوضع عناصر الوقود الصلب في جهاز خلط ضخم، يشبه الآلات التي تجدها في المخابز الصناعية، ويعد هذا الجهاز واحدا من أكبر أجهزة الخلط في العالم.
ويتضمن الجهاز شفرات عديدة تدور بسرعة تتراوح بين 500 و1000 دورة في الدقيقة من دون أن تلامس جوانب الوعاء لتلافي خطر الاشتعال. ويخلط هذا الجهاز في كل مرة ما لا يقل عن 12 طنا من الوقود الدافع.
وتصل أوعية الخلط إلى المصنع مملؤة بخليط لزج خامل من الألومنيوم وأكسيد الحديد ومواد رابطة. ثم يُسخن الخليط حتى درجة حرارة 75 درجة مئوية، وأثناء دوران الشفرات يُنثر على الخليط من أنبوب أعلى الوعاء مسحوق فوق كلوريد الأمونيوم. ولكن الشركة لم تفصح عن نسب وعناصر الخليط تحديدا.
وبعد الخلط، يُنقل الوقود إلى مبنى أخر ويخضع لعمليات كيميائية إضافية حتى يأخذ شكل بنية الصاروخ.
وقد صُنع غلاف محرك صاروخ فيغا في أيطاليا، ويتكون من أنابيب مجوفة صغيرة خفيفة الوزن مصنوعة من ألياف الكربون ومبطنة بمادة عازلة.