ы проведения
гетерогенных процессов , разработанные в газогенераторной технике ,
получили обширное применение в хим технологии при проведении ,
к примеру , гетерогенных каталитических процессов .
На рис. 1 представлены схемы главных типов газогенераторных процессов,
способы подачи в их угля и газифицирующих средств, изменение
температуры реагентов по высоте обскурантистской зоны для разных методов
газификации.
Автотермические процессы
1.Газогенератор с «кипящим» слоем горючего. Газификацию твердого
тонкодисперсного горючего в «кипящем» слое (газогенератор типа Винклера)
начали изучить с 1922 г. В этом процессе употребляют юные
высокореакционные бурые угли (размер частиц — до 9 мм). Уголь
газифицируют паром в консистенции с незапятнанным кислородом , либо обогащенным
кислородом воздухом , либо воздухом зависимо от требований к
конечному составу газов — генераторный (воздушный) газ ,
азотосодержащий газ для синтеза аммиака , безазотистый газ для синтеза
метанола .
Газогенератор представляет собой вертикальный цилиндрический (шахтный)
аппарат , футерованный изнутри огнеупорным кирпичом . В низу
газогенератора размещена колосниковая решетка с передвигающимся гребком
для рассредотачивания дутья , она же служит для непрерывного удаления из
газогенератора зольной части угля .
После дробления и подсушки сухой уголь поступает в бункер
газогенератора , откуда шнеком он подается в низ шахты газогенератора .
Дутье (кислород , воздух) и пар подаются через водо-охлаждаемые фурмы
газогенератора , расположенные под колосниковой решеткой . Это дутье и
делает «кипящий» слой угля , который занимает 1/3 объема
газогенератора .
Несколько выше «кипящего» слоя горючего подается вторичное дутье для
газификации уносимой в верх газогенератора дисперсной угольной пыли .
Температура газификации держится в границах 850-1100 ‘С в зависимости
от температуры плавления золы горючего во избежание ее расплавления .
Чтоб повысить температуру в газогенераторном процессе и избежать
расплавления золы горючего , в уголь , поступающий в газогенератор ,
добавляют кальцинированную (обожженную) известь .Увеличение температуры
наращивает скорость процесса газификации горючего , содействует его
полноте . В высшей части шахты газогенератора установлен котел-
нтилизатор для обогрева воды и получения пара , применяемого в
процессе . Известь , вводимая в процесс может также служить для
удаления серы из получаемого газа .
После грубой чистки приобретенного газа от топливной пыли , уносимой из
газогенератора потоком газа , в циклоне газ поступает для узкой
чистки от летучей золы в мультициклон .Дальше его очищают от летучей
золы в электрофильтрах и в скрубберах с аква промывкой газа. Давление
в процессе несколько выше обычного ,что нужно для преодоления
сопротивления системы . Температура получаемого пара — 350-500 ‘C , он
может быть применен в другом процессе .
2. Газогенератор с аэрозольным потоком горючего .Газификация в аэрозольном
потоке горючего (газогенератор типа Копперса — Тотцека)
разрабатывается с 1938 г. В 1948 г. был сооружен демо
газогенератор для газификации угольной пыли по этому способу , а
1-ый промышленный газогенератор был введен в эксплуатацию в
1950 г. Газогенераторы подобного типа — это 1-ая попытка сделать
универсальный газогенераторный процесс для газификации твердого
горючего хоть какого типа , от юных бурых углей до каменных углей и
антрацитовой пыли . В таком газогенераторе можно газифицировать также
томные нефтяные остатки нефтяной кокс .
Подготовка угля к процессу заключается в его измельчении до
пылевидного состояния (размер частиц — до 0,1 мм) и сушке (до 8%
влажности) . Угольная пыль пневматически при помощи азота
транспортируется в угольный бункер , откуда шнеками подводится к
смесительным головкам горелочных устройств и дальше парокислородной
консистенцией инжектируется в газогенератор . Парокислородные горелки для
вдувания угольной пыли располагают друг против друга , потому в
газогенераторе создается турбулентный слой встречных перекрещивающихся
потоков взвешенного в парогазовом слое твердого горючего . В этом
турбулентном потоке при температуре 1300-1900 ‘С и происходит
безостаточная газификация поступившего в газогенератор горючего . При
таковой температуре зола горючего плавится и стекает в низ газогенератора
, где попадает в водяную баню и гранулируется , а гранулированный шлак
удаляется .
Газовый поток движется вверх газогенератора , где размещены
подогреватель воды и паровой котел . Приобретенный пар употребляется в
процессе , а газ охлаждается в холодильнике-скуббере , где проходит его
частичная чистка от унесенной потоком газа топливной пыли и золы .
Узкая чистка газа от пылевого уноса происходит в дезинграторе и
влажном (орошаемом водой) электрофильтре . Сухой незапятнанный газ подается
потребителю для использования .
Процесс газификации топливной частички в газогенераторе продолжается меньше
секунды . После чистки приобретенного газа от сероводорода ,
диоксида углерода из системы выдается незапятнанный технологический газ ,
который может быть применен в хим технологии .
Две либо четыре горелки , расположенные друг против друга ,
гарантирует воспламенение топливной консистенции и безопасность процесса в
целом . Интенсивность процесса при высочайшей температуре так высока , что
в маленьком по объему газогенераторе можно получать
50 000 м3/ч и перерабатывать за день 750-850 т угольной пыли .
Аллотермические процессы
1. Газификация угля с внедрением тепла атомного реактора. Чтоб
получить высококалорийный безазотистый газ из угля без издержек углерода
газифицируемого горючего на обогрев газифицируемой консистенции до высочайшей
температуры , употребляют аллотермические процессы .
Тепло для процесса газификации может быть проведено различными способами
,к примеру за счет обогрева теплоносителя теплом атомного реактора .
Теплоносителем в процессе может служить гелий .
Теплоноситель подогревается в ядерном реакторе до температуры 850-
950 ‘C .Нагретый гелий ( 1-ый гелиевый контур ) направляют в другой
теплообменный аппарат , где также циркулирует гелий ( 2-ой гелиевый
контур ). Во 2-м гелиевом контуре подогретый гелий употребляется в
газогенераторе для газификации угля .
Уголь, до того как поступить в газогенератор для газификации водяным
паром , проходит через газогенератор для низкотемпературной газификации
угля ( швелевания ), где из него отгоняются летучие составляющие .
Получено в итоге швелевания обеспеченный (высококалорийный) газ ,
содержащий не считая СО и Н2 метан и другие углеводороды ,после его чистки
от пыли , смолы , газовой воды присоединяется к газогенераторному газу
поступающему из газогенератора , прошедшему пылеочистку и отдавшему
свое тепло в котле — утилизаторе .
Дальше идет чистка газа от диоксида углерода и сероводорода , и
приобретенный газ , содержащий СО и Н2 ( синтез-газ ) , передается для
технологического использования . Если требуется обогатить газ метаном ,
его направляют в метанатор , где протекает реакция гидрирования СО
водородом до метана с образованием воды . После отделения воды
приобретенный синтетический природный газ употребляют в качестве горючего .
2. Газификация топливной пыли с внедрением низкотемпературной плазмы
.В ряде всевозможных случаев требуется получить из угля сходу газ с высочайшим
содержанием СО и Н2 и малым содержанием диоксида углерода , метана и
азота . Этот газ можно получить при очень высочайшей температуре
газификации , порядка 3 000- 3 500 ‘C. Такая температура может быть
достигнута в низкотемпературной электронной плазме . При всем этом
исключается воздействие источника тепла на состав получаемого газа .
Существенно растет интенсивность процесса . Он приблизительно в 10 раз
лучше топочных процессов (циклонные топки с водянистым шлакоудалением
) . Водяной пар в этом процессе употребляется в качестве
плазмообразующего газа , что исключает забалластирования конечного
газа инертным азотом .
В плазмотронах водяной пар нагревают при помощи электронного
разряда до плазменного состояния и при температуре порядка 3 000 — 4
000 ‘C его подают в газогенератор . Сюда же к примеру потоком кислорода
, подают угольную пыль , которая , попадая в плазму ведет взаимодействие с
водяным паром и кислородом . Приобретенный синтоз-газ подают в камеру
остывания и чистки газа от зольных частиц . В процессе отсутствуют
утраты углерода с уносом и шлаком происходит полная стехиометрическое
перевоплощение углерода горючего .
Обычные составы газов приобретенных в автотермических и
аллотермических процессах , приведены в таблице .
Наименование процесса
Состав конечного газа, % большой
СО2 СО Н2 СН4 N2
Автотермические процессы
Газификация тонкодисперсного горючего в «кипящем» слое 19,0
38,0 40,0 2,0 1,0
(газогенератор Винклера, парокислородный процесс)
Газификация пылевидного горючего в аэрозольном потоке
(газогенератор Копперса-Тотцека, парокислородный про- 12,0
56,0 29,4 0,6 2,0
цесс)
Аллотермические процессы
Газификация с применен