Создатель: Сучков Сергей Иванович

Странички:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

В освоенных больших (до 300 МВт) демо ПГУ с газификацией угля использованы поточные газификаторы с водянистым шлакоудалением на парокислородном дутье («Тексако», «Пренфло», «Шелл») и влажная чистка генераторного газа. 1-ый из нареченных газогенераторов реализует нисходящую газификацию пылеводяной суспензии с организованной сепарацией шлака. Два других базируются на обширно известном способе «Копперс-Тоцек» (горизонтальная встречная газификация потоков пылеугольной аэросмеси в реакторе с факельными оголовками, верхним центральным выводом из него газа и нижним – водянистого шлака). Неоспоримым преимуществами поточных газогенераторов является отсутствие смол в производимом газе и доказанная на практике возможность сотворения большого газификатора угольной пыли, способного обеспечить мощность энергоустановки ~300 МВт. Но другие характеристики пылевого процесса не настолько презентабельны, как при сжигании угля. При поточном методе исключается возможность облагораживания генераторного газа высококалорийными летучими компонентами горючего, так как они выгорают на головной стадии процесса, горючие же составляющие генераторного газа формируются в главном за счет затяжной газификации кокса. Температура газов на выходе из реактора, где заканчивается выгазовка пыли, должна быть выше температуры обычного шлакоудаления (1770 — 1870 К), по другому в переходной зоне температур произойдет зашлаковка по верхностей реактора липкими и размягченными частичками золы. Это сопровождается увеличенным расходованием кислорода и пониженным хим КПД процесса (~72% против ~80% в слоевых газогенераторах с парокислородным дутьем). Обозначенное свойство, в особенности применительно к ПГУ, является принципным недочетом, потому что значимая часть физической теплоты при превалирующей в текущее время «мокрой» чистке генераторного газа пропадает, а другая часть, передающаяся рабочему агенту через стену, может употребляться только в нижнем паротурбинном цикле ПГУ с пониженным термодинамическим эффектом. При вынужденно высочайшей температуре газов за реактором требуется использовать так же массивные радиационные охладители генераторного газа, эффективность теплопередачи в каких в наименьшей степени находится в зависимости от давления процесса, чем в конвективных теплообменниках. Из-за низкой скорости восстановительного реагирования и малого времени пребывания угольной пыли в реакторе поточная газификация осуществляется на облагороженном дутье.

его сходством с доменным процессом (рис. 1). Суть этого способа заключается в последующем. Острое воздушное дутье, к которому может быть подмешан водяной пар и угольная пыль, внедряется через фурмы в нижнюю часть слоя кускового горючего. На выходе дутья из фурм появляется концентрированный высокотемпературный очаг горения (? = 1970–2175К), обеспечивающий расплавление и удаление золы через щелевую проточную летку и форсированную кинетику восстановительных эндотермических реакций в газах, поднимающихся ввысь навстречу опускному продвижению горючего. В верхней зоне происходит выделение из горючего летучих, облагораживающих генераторный газ, но предопределяющих наличие в нем паров смол. При маленьких габаритах реактора температура синтез-газа на выходе умеренна. Обеспечивается фактически неограниченное время пребывания в реакторе кускового горючего. Как показал 1-ый опыт ВТИ, обозначенная организация горнового процесса позволяет на необогащенном дутье использовать горючее с низкой обскурантистской способностью (антрацит) и получать при всем этом довольно высочайшее качество синтез-газа. конструкция газогенератора при всем этом относительно ординарна.

Произнесенное обусловило выбор горнового газогенератора для разработки рассматриваемой технологии ВЦГ, а проведенные позже исследования совсем утвердили этот выбор как базисное технологическое решение. Сразу с этим данная разработка востребовала решения последующих проблемных задач:

? Было надо изучить возможность использования этого способа на других, кроме антрацита, марках углей и видах твердого горючего, экспериментально найти главные характеристики процесса их газификации и границы применимости.

? Необыкновенную делему вызывало наличие смол в составе генераторного газа, очень осложнявшее его чистку при очень больших требованиях к ней у современных газовых турбин.

? В газогенераторном процессе сера горючего на ~ 70% перебегает в H2S и сероводородная коррозия представляет огромную опасность. Требовались исследования коррозионной стойкости разных сталей в среде синтез-газа и их обоснованный выбор для создаваемого оборудования.

?требовалась разработка дешевеньких методов сухой сероочистки синтез-газа.

? Нужно было изучить сжигание генераторного газа в газотурбинной камере горения и отыскать по мере надобности методы угнетения не изучавшихся ранее выбросов оксидов азота при сжигании товаров газификации углей.

? Требовалось отыскать обычной и экономной системы подготовки горючего, возможность обеспечения которой заложена отсутствием размола основной части газифицируемого горновым способом горючего.

? Для использования тонкодисперсных углей требовалось создать малозатратные способы их агломерации.

? Нужным шагом разработки являлась всеохватывающая апробация главных технологических решений на экспериментальной установке.

? Требовалось также создать всеохватывающую методику расчета процесса в горновом газогенераторе и провести с ее применением презентабельные расчетно-аналитические исследования и проектных разработки пгу с предложенной технологией для оценки их эффективности.

во 2-ой главе рассмотрены результаты исследовательских работ горновой газификации углей и горючих отходов.

, МВт/м3) охарактеризована возможной теплотой прореагировавшего в единицу времени горючего, приходящегося на единицу площади горна:

— теплота сгорания подан-

– масса уловленного уноса

– коэффициент улавливания уноса в системе чистки, ?– продолжительность опыта, с; FГ – площадь горна.

при давлении в опытах p = 0,45 – 0,5 МПа (abs.) составили 20 – 25 МВт/м2, что соответствует удельному расходу углей 2,7 – 4,2 т/(м2ч). Качество генераторного газа оказалось выше, чем у узнаваемых газогенераторов на воздушном дутье. Qid синтез-газа, составившая в рассматриваемых опытах 4,30 – 5,36 МДж/м3, закономерно повышалась с снижением степени метаморфизма газифицируемого горючего. это разъясняется подходящим повышением в нем летучих веществ, которые в данном методе газификации обогащают генераторный газ, хотя с снижением степени метаморфизма угля толика конверсии прореагировавшего углерода горючего в СО2 вырастает, а в СО – понижается (рис.3). В исследовательских работах выявлен ряд нужных параметров горнового газогенератора:

— растопка газогенератора на бурых и юных каменных углях совершается просто и мобильно – средством вдувания жаркого дутья;

– при широком изменении нагрузки газогенератора состав синтез-газа изменяется слабо, при всем этом регулировка нагрузки осуществляется очень просто – за счет из-

Таблица 1

Результаты исследовательских работ горновой газификации углей и горючих отходов

Наименование Канско-ачинский (березовский) бурый уголь Тарбагатайский уголь* Кузнецкий тощий уголь Антрацит Окатыши из АШ на бетоните Окатыши из АШ на извести и ССБ-60%, кусковой антрацит-40% Окатыши из АШ на извести и ССБ-70%, кусковой антрацит-30% Брикеты из АШ на газогенераторной смоле Брикетированные отходы электродно-графитного производства Нефтяной

Теплота сгорания поданного горючего Qir МДж/кг 21,7 22,4 27,5 29,4 23,4 25,1 24,8 26,3 27,4 36,0

Влажность поданного горючего Wr, % 11.0 15.6 2.2 4.4 2.2 2.6 2.5 1.6 – 0,37

Зольность угольной шихты Аd, % 4.1 16.0 16.4 6.8 27.0 20.2 24.6 18.2 12.7 0.27

Давление в реакторе (abs.) р,МПа 0.49 0.45 0.49 0.46 0.4 0.45 0.5 0.35 0.4 0.46

Теплонапряжение сечения горна по теплу газифицированного горючего qf, МВт/м2 25.5 21.7 20.3 22.2 20.0 20.6 21.1 19.0 19.2 23.2

Температура в ядре горения ?ф, К 1915 1 1955 2005 2055 1975 2015 2025 2025 2060 2080

Температура газа за реактором ?р, К 945 800** 1130 1075 11230 1105 1060 1040 1070 1050

Состав сухого генераторного газа, %:

N2 (расч.)

, г/м3 (при н.у.) 32 10 21 13 108 72 76 28 65 18

*Тарбагатайскому углю присвоена марка БЗ, но по большинству черт он соответствует длиннопламенным углям.

**Пониженная температура разъясняется применением особых мер против спекания этого угля.

менения расхода дутья; расход кускового горючего, поступающего в реактор самотеком, поддерживается при всем этом автоматом;

– степень разложения водяного пара в горновом процессе по данным особых исследовательских работ составляет 80 – 90%, так что даже умеренное количество пара в составе дутья значительно увеличивает качество синтез-газа.

– кроме кускового горючего ? = 5-50 мм в горновой газогенератор в составе дутья можно подавать существенное количество угольной пыли (рис.4), но для предотвращения лишнего уноса признано целесообразным ограничивать эту часть горючего на уровне 30 % от общего его расхода.

? остается приблизительно неизменной.

рис.4. Изменение состава, теплоты сгорания (а) и запыленности генераторного газа (б)