Геиераторные газы. Процесс безостаточной газификации производят

В газоге нераторах методом продувания воздухом слоя раскаленного горючего. В нижней части слоя происходит сгорание углерода горючего с образованием С02 [201, 202].

В итоге экзотермического процесса, сопровождающегося выделением -—98 ООО ккал/кг-атом спаленного углерода, происходит разогрев слоя топ­лива до температуры порядка 1200°

Продукты реакции проходят через верхнюю зону слоя горючего и взаимо­действуют с углеродом горючего с образованием СО

С 4 Со2′+ з,7бгад= 2со + здая.

В итоге процесса восстановления С02 углеродом горючего до СО получают воздушный газ, состоящий из 34,7% СО и 65, 3% Г^2.

Теплота сгорания безупречного воздушного га«а — 1050 ккал/нм3. Ре­альный воздушный газ содержит некое количество непрореагировав­шей С02 и соответственно наименьшее количество СО.

Теплота реакции восстановления по Гессу, равна

<2 = <2^ — 2()Со = 98 000 - 2-68 000 = —• 38 000 ккал.

В согласовании с этим слой горючего в зоне восстаповления охлаждается. Суммарная теплота реакции образования безупречного воздушного газа равна

С + 02 + 3,76141 = СОа + 3,76Иа + 98 000 ккал + С + СОа + 3,76^ = 2СО + 3,7ГЛТа — 38 000 ккал

2С + Ог + 3,7(Шг = 2 СО 3,76Р1* 4 00 000 ккал

Развиваемая при безупречном процессе температура составляет

, ____________ 60 000___________ , оППо

22,4 (2 СО + 3,76 N2) С

Где С — теплоемкость двухатомных газов в температурном интервале от 0 до 1500°, равная 0,35 ккал/нм3 °С (см. табл. 24).

Температура реального воздушного газа несколько ниже 1000°. Для использования располагаемого тепла воздушного газа устанавливают котлы — утилизаторы, генерирующие пар, либо вдувают в генератор не воздух, а па­ровоздушную смесь. При всем этом за счет использования экзотермического про­цесса окисления углерода кислородом воздуха осуществляется эндотерми­ческий процесс взаимодействия водяного пара с углеродом горючего с обога­щением газа горючими компонентами

С + нго =;со + н2.

Теплота реакции равна

(? = (?с -(

В итоге вдувания паровоздушной консистенции получают смешанный ге­нераторный газ. При газификации кокса, антрацита и других видов тощего горючего смешанный генераторный газ проходит через верхнюю зону горючего, подсушивая его за счет собственного физического тепла, после этого отводится из газогенератора.

Низшая теплота сгорания смешанного генераторного газа при газифи­кации тощего горючего составляет около 1200 ккал/нмя (см. табл. 95).

При газификации битуминозного горючего жаркий генераторный газ из зоны восстановления проходит через слой подлежащего газификации топ­лива и обогащается летучими субстанциями, выделяющимися из горючего нри его нагревании. В итоге этого теплота сгорания газа, генерируемого из торфа и других видов битуминозного горючего, составляет около 1500 ккал/нм3, т. е. приблизительно на 300 ккал выше, чем генераторных газов, производимых из тощего горючего [166].

Примерный состав смешанных генераторных газов и их теплотехниче­ские свойства приведены в табл. 95.

Жаропроизводительность смешанных генераторных газов, забалласти­рованных N2 и С02, на 300—400° ниже жаропроизводителыюсти природных газов.

В02 тах смешанных генераторных газов составляет около 20,0%.

Наличие в генераторном газе азота понижает его жаропроизводительность. Получить генераторный газ высочайшей жаропроизводителыюсти, т. с. без бал­ластирующего азота, можно 2-мя способами:

1) продуванием слоя горючего при генерировании газа не паровоздушной, а парокислородной консистенцией, что, но, связано со значимым расходом энергии на создание кислорода либо обогащенного кислородом воздуха;

2) воплощением повторяющегося процесса производства водяного газа, при котором эндотермический рабочий цроцесс — прохладное дутье (С

4- НаО = СО 4- Н2 — 28 000 ккал) — компенсируется разогревом слоя топ­лива продуванием воздухом в течение второго вспомогательного периода— жаркого дутья. Чередование прохладного и жаркого дутья, т. е. периодичность процесса, усложняет создание газа, а большой объем газов жаркого дутья, содержащих вместе с С02 окись углерода, обусловливает необходи­мость сотворения установок для утилизации потенциалы! ого и физического теп­ла малокалорийных газов.

Состав безупречного водяного газа — 50% Н2 и 50% СО.

В реальном водяном газе содержится 50% Н2, 40% СО, 5% С02и 5% 1Ч2.

Низшая теплота сгорания водяного газа около 2500 ккал/нм3, т. е. значи­тельно ниже теплоты сгорания коксового и в особенности природного газов. Но жаропроизводительность водяного газа, обусловленная высочайшей тем­пературой горения Н2 и СО, составляет около 2200°, т. е. превосходит жаропро­изводительность коксового и природного газов.

К. п. д. установок водяного газа, работающих без использования тепла газов жаркого дутья, — 50%, а при утилизации отбросного тепла — норядка 80%.

Недочетом генераторных газов является их высочайшая цена и ток­сичность.

До развития индустрии природного гааа смешанные генератор­ные газы обширно использовали в качестве горючего для промышленных печей, а водяной газ — для производства водорода по конверсионному и же- лезо-паровому способам и для воплощения очень высокотемпературных процессов.

В текущее время эти виды искусственного газообразного горючего в рай­онах, присоединенных к газопроводам, изменены более дешевеньким и нетоксич­ным природным газом [204].

Доменные газы. В процессе выплавки чугуна в домнах в итоге продувания воздуха через слой кокса происходит образование доменного газа, по составу близкого к воздушному газу, получаемому в газогеперато — pax. Доменный газ, кроме С02, образующийся в итоге сгорания кокса в воздухе, содержит также двуокись углерода, которой азот не сопутствует. Дополнительное образование С02 в доменном газе обосновано 2-мя фак­торами:

1) частичным окислением углерода горючего не кислородом воздуха, а кис­лородом руды в процессе ес восстановления

С + FeO = Fe + СО,

СО + FoO = Fe + С02;

2) диссоциацией известняка, вводимого в доменную печь с целью связы­вания серы и перевода ее в шлак

СаСОа = СаО + С02.

В итоге образования С02, не сопутствуемой азотом, R02max Домен­ного газа превосходит С02тах генераторных газов и углерода (т. е. выше 21%). Еще больше увеличивает R02Iljax доменного газа вдувание в печь обогащен­ного кислородом воздуха. Совместно с тем подмена в доменном процессе кокса природным газом, осуществляемая на металлургических заводах СССР в большенном масштабе, понижает R02max доменного газа.

В итоге воздействия перечисленных причин R02max доменного газа испытывает значимые колебания и почти всегда равно 24— 26%.

Примерный состав доменного газа приведен в табл. 95. Величину В02тах доменных газов при содержании в их водорода наименее 2,5% предложено определять по формуле

В02 гаах = 23,3 + 0,0188 ROa, а при большем содержании водорода по формуле ROamax= 23,1 +0,0149 R022.

Теплота сгорания доменных газов находится в зависимости от соотношения горючих ком попрптов к балласту, т. е. определяется отношением

СО + На

СО;>-{- N2

Потому с повышением степени использования СО и Н2 для восстанов­ления окислов железа в печи теплота сгорания газа снижается.

Повышение содержания кислорода в дутье, естественно снижая содер­жание азота в доменном газе, увеличивает его теплоту сгорания. Теплота сго­рания доменного газа колеблется в значимых границах: большей ча­стью от 800 до 1000 ккал/нм3 [166, 205].

Примерные обобщенные теплотехнические свойства доменных га­зов: Јmax — 1500°; ^max—1470 Р — 600 ккал/нм3; R02ma3t — 24,5%; В —

0,98.

Так как жаропроизводительность доменного газа невысока, исполь­зовать его для отопления мартеновских печей в консистенции с коксовым газом не­рационально. Действенные области внедрения доменного газа: воздухо­нагреватели доменных печей, коксовые печи, низкотемпературные ПЄЧІІ и сушилки, котельные установки. Необходимо подчеркнуть высшую токсичность до­менного газа. Ресурсы доменного газа прямо пропорциональны количеству используемого в доменных печах горючего.

Расход горючего на единицу выплавляемого чугуна систематически сни­жается в итоге увеличения температуры дутья, роста мощности доменных печей и усовершенствования технологического процесса. Но резвый темп роста выплавки чугуна в стране обусловливает повышение рас­хода металлургического горючего.

При выплавке 80 млн. т. чугуна в год и выходе доменного газа порядка 3500 м3/т чугуна ресурсы доменного газа в стране составляют округло 250 миллиардов. м3, что соответствует по теплу приблизительно 30 миллиардов. м3 природного газа и практически вдвое превосходит припас тепла в коксовом газе.

Газы подземной газификации. Д. И. Менделеев, ознакомившись с по­жарами угольных пластов, которые длятся время от времени годами, пришел к мысли о способности воплощения подземной газификации углей. В конце прошедшего столетия оп предложил: «Пробурив в пласту несколько отвер­стий, одни из их должно назначить для введения, даже вдувания воздуха, другие для выхода, даже вытягивания (к примеру инжектором), горючих газов» [58, стр. 542].

Идею подземной газификации высоко оцепил В. И. Ленин.

Для претворения в жизнь этой идеи были сделаны станции подземной газификации: Подмосковная, Горловская в Донецком бассейне, Южно-Абин- ская в Кузнецком бассейне и др. Был отработан процесс подземной газифика­ции углей с получением газа с теплотой сгорания от 700 до 1200 ккал/нм3. Таким макаром, мысль подземной газификации, представлявшаяся многим умопомрачительной и мистической, оказалась полностью осуществимой.

Но необходимость широкого развития подземной газификации углей в данный период стала наименее животрепещущей вследствие коренного конфигурации газового баланса страны в связи с открытием массивных месторождений высо­кокалорийного природного газа.

Газы с очень низкой жаропроизводительностью. К числу газов с очень низкой жаропроизводительностью, затрудняющей их внедрение, при­надлежат: ваграночные газы; газы жаркого дутья генераторных станций водяного газа; газы, получаемые в процессе выжига кокса и регенерации катализатора на нефтеперерабатывающих заводах; газы сажевых заводов.

Ваграночные газы получают в итоге продувания воздухом раска­ленного слоя кокса в вагранках. Таким макаром, они по существу принадле­жат к числу воздушных генераторных газов, но отличаются от ппх повышен­ный содержанием С02 и соответственно пониженными содержанием СО, теплотой сгорания и жаропроизводительностью. Ваграночные газы вслед­ствие нх низкой температуры горения нередко выпускают в атмосферу без ис­пользования. Это ведет к потере горючего и загрязнению воздушного бассейна ядовитой окисью углерода.

Способом неопасного использования ваграночных и других газов с низ­кой жаропроизводительностью является их сжигание вместе с природ­ным газом. Й02 шах газов коксовых вагранок составляет 20,5%. При подмене части кокса природным газом Н02тах ваграночного газа приметно понижается.

Газы жаркого дутья, получаемые в процессе разогрева слоя горючего в ге­нераторах водяного газа, близки по составу и теплоте сгорания к ваграноч­ным газам. Их внедрение осложняется периодичностью процесса горя­чего дутья и конфигурацией состава газов в течение краткосрочного периода жаркого дутья, но совместно с тем в большой степени облегчается высочайшей температурой газов — 700—1000°.

В текущее время вопросы использования тепла обозначенных газов утра­тили свою остроту в связи с подменой водяного газа природным, но опыт, скопленный при использовании газов жаркого дутья, представляет инте­рес для утилизации тепла других отбросных газов.

В процессе регенерации катализатора на заводах нефтеперерабатывающей индустрии прибегают к выжиганию кокса, отлагающегося на поверх­ности катализатора. При всем этом получают газы, вместе с С02 содержащие СО и другие горючие составляющие.

На заводах, производящих сажу для резиновой индустрии из природного газа и нефтепродуктов, получают газы последующего состава: С02 5—8; СО 3-4; Н2 9—12; 02 1—2; N3 75-76%.

Теплота сгорания сухих газов — порядка 700 ккал/нм3, а температура —250°. Газы сажевых заводов содержат до 50% водяного пара, соответствен­но снижающего теплоту сгорания и жаропроизводительность мокроватых газов.

Похожие записи:

• ГАЗЫ БЕЗОСТАТОЧНОИ ГАЗИФИКАЦИИ ТВЕРДОГО Горючего
• НЕГОРЮЧИЕ ГАЗЫ
• Разновидности газообразного горючего
• ГАЗЫ СУХОЙ ПЕРЕГОНКИ ТВЕРДОГО Горючего
• ПОДСЧЕТ РАСПОЛАГАЕМОГО ТЕПЛА Товаров СГОРАНИЯ