Тепловое разложение древесной породы в шахте газогенератора происходит в хороших критериях по сопоставлению, к примеру, с про­цессом, протекающим в реторте с наружным подогревом. При гази­фикации сухая перегонка древесной породы протекает в токе жарких парогазов, безпрерывно пронизывающих слой щепы. Наличие относительно огромного количества неконденсируемого газа спо­собствует испарению образующихся из древесной породы водянистых про­дуктов. По этой причине процесс пиролиза в шахте газогенера­тора можно отождествить с разложением древесной породы под вакуу­мом. Понятно, что при пиролизе древесной породы под вакуумом уве­личивается удельный выход водянистых товаров, соответствующих для обыденного ретортного процесса, и, не считая того, из древесной породы выходит ряд таких товаров, к примеру углеводов, наличие которых в конденсатах, образующихся при обыкновенной сухой пере­гонке при атмосферном давлении в ретортах с наружным обогре­вом, не наблюдается. При разложении древесной породы в шахте газогенератора безпрерывно и равномерно охлаждаются газ и на­ходящиеся в нем водянистые и парообразные продукты. Потому вторичных процессов, т. е. теплового разложения уже образо­вавшихся товаров, практически не происходит. В газе остаются практически без разложения относительно термически неуравновешенные продукты.

Не считая водянистых товаров, появляется швель-газ, состав кото­рого приблизительно последующий (в %): С02—18; СО—30; СН4—10; СпНт —2; Н2—40. Швель-газ смешивается с газом зоны собст­венно газификации. Выход водянистых товаров, образующихся при газификации, находится в зависимости от полноты окончания процесса теплового разложения отдельных кусков древесной породы до того, как они достигнут высокотемпературных слоев горючего в шахте

газогенератора, что находится в зависимости от размеров и влажности кусков, от породы газифицируемой древесной породы и др.

Размер газифицируемой древесной породы. Древесная порода как сырье для газификации в виде метровых дров либо броска ранее приме­нялась в индустрии для производства газа, применяемого для мартеновских, стекольных, нагревательных и других печей.

Для современных газогенераторных станций употребляется древесная порода в виде щепы. Это по сопоставлению с дровами увеличивает теплотворную способность газа, наращивает удельную произво­дительность газогенераторов, делает комфортным сервис газогенератора и делает возможность полной механизации топ — ливоприготовления и топливоподачи, возможность внедрения для газификации древесной породы высочайшей влажности (более 50% от­носит.). В табл. 6 приведены бывалые данные, характеризующие работу газогенераторов, в каких перерабатывается большая еловая древесная порода в виде поленьев и щепы с относительной влаж­ностью 38%.

Значимой особенностью газификации щепы является низкая температура газа на выходе из газогенератора, повышен­ная скорость процесса сушки и разложения древесной породы и быстро­та вывода парообразных и водянистых товаров из сферы реакции, что в итоге приводит к завышенным выходам водянистых товаров пиролиза древесной породы.

При газификации щепы смола и часть воды выносятся газом из газогенератора в виде мелкодисперсных частиц. Это делает Условия для получения из древесной породы товаров ее теплового распада, которые не могут находиться в данных температурных границах в парообразном состоянии.

500—550 60-100 10—25 3-8

В газе, выходящем из газогенератора, суммарное содержание водянистой и паровой консистенции, получающейся при газификации щепы в промышленных газогенераторах, характеризуется последующими данными (в г/н. Мг):

Воды………………………

Суммарной смолы. Летучих кислот. Древесного спирта.

Мелкие частички смолы, находящиеся в газе, при некото­рых критериях могут быть центрами конденсации воды. Потому в парогазовой консистенции, выходящей из газогенератора при перера­ботке щепы, до 200 г воды (в пересчете на 1 ж3 неконденсируе — мого газа) находится в капельножидком состоянии.

Исходя из произнесенного, можно считать, что при газогенератор­ном процессе на базе щепы имеются предпосылки к частич­ному удалению воды из газифицируемой древесной породы без издержек тепла на ее испарение.

Таблица 6

Характеристики

Газификация еловой древеси­ны в виде

Поленьев

Щепы

Размер древесной породы, мм…………………………………………..

1000

80

Температура газа на выходе из газогенера­тора, °С……………………………………………………………… : : : .

180

78

Теплотворная способность газа, кнал……………………….

Н. м3

1350

1680

Выход сухого газа от веса abs. сухой древ-еси — Н. м3

Яы, …

Кг

1,94

1,6

Выход водянистых товаров от веса abs. сухой древесной породы, %:

Суммарной смолы ……………………………………………

8.4

16

Летучих кислот в пересчете на уксусную.

2,1

3,5

Метилового спирта…………………………………………..

0,9

0,7

Удельная интенсивность газификации на едини­цу сечения шахты газогенератора в пересчете

Ма abs. сухую древесную породу, …………………………………….

М^шс

85

190

Время пребывания древесной породы в шахте газогене­ратора, часы……………………………………………………………….. : :

28

3

При газификации щепы различной степени измельчения так­же меняются выходы водянистых товаров. Так, при применении сухой еловой щепы размером 60—70 мм выход суммарных смол составлял 24%, летучих кислот 3,5% и древесного спирта 3% (от веса abs. сух. древесной породы). При газификации этой же древе­сины в виде щепы размером 20—25 мм выход водянистых товаров возрос и соответственно составил 31, 4,2 и 3,3%.

Черта работы газогенераторов

Данные о среднем составе лесохимикатов, приобретенных при этих опытах газификации щепы, приведены ниже.

Состав лесохимикатов в %

Смола

Летучие кислоты

Древесный спирт

Растворн — | мая в воде

Нераство­римая в воде

Уксусная

Муравьи — | ная

I I

[ пропино — вая

Метиловый | спирт

[ альдегиды (формаль — | дегид)

Кетоны (ацетон)

И е — t — 3 zt §■1 -&S tn t-

Аллиловый спирт

53

47

62

20

18

21

9

14

30

26

Влажность газифицируемой щепы. В табл. 7 приведены опыт­ные полузаводские даиные, характеризующие воздействие влажно­сти щепы, приобретенной из еловых дров, на выход товаров гази­фикации древесной породы.

113

Таблица 7

Данные о воздействии влажности щепы

Характеристики

Еловая

Щепа

Сухая

Сырая

Влажность щепы (отн.), %…………………………………………

20,0

52,0

Средние размеры щепы, мм……………………………………….

17,0

16,0

Выход газа в пересчете на abs. сухую древеси­ну, н. м3/кг………………………………………………………………………………

1,5

1,8

Температура газа в горловине газогенерато­ра, °С………

90

76

Расход воздуха (дутья) в пересчете на abs. сух древесную породу, н. м3/кг……………………………………………………………………

1,0

1,2

Температура дутья, °С……………………………………………..

9

11

Состав газа, %:

С02

6,0

8,3

СО

29,5

26,5

СН4

1.7

2,8

Н2

7,8

10,0

02

0,8

0,6

N2

54,2

51,8

Выход водянистых товаров в % от веса abs. сух. древесной породы:

Летучих кислот в пересчете на уксусную. .

4,2

2,7

Водорастворимой смолы…………………………………..

14,1

7,5

Нерастворимой в — воде смолы…………………………..

10,6

6,5

Метилового спирта…………………………………………

0,5

0,8

Эфиров…………………………………………………………..

1,0

1,0

Обскурантистской воды…………………………………………..

21,1

20,6

С повышением влажности газифицируемой щепы уменьшает­ся выход водянистых товаров при одновременном увеличении выхода газа. Стоит отметить огромное воздействие влажности щепы на выход водорастворимой смолы. Она оказалась наименее термически устойчивой по сопоставлению, к примеру, с нераствори­мой, отстойной смолой. При завышенной влажности щепы для испарения всей воды необходимо подогреть периферийную часть от­дельных кусков до относительно более высочайшей температуры. При разложении центральных слоев кусочка выделяющиеся продукты пиролиза будут встречать на собственном пути подогретую пе-

■8 А. К. Славянский

Риферийную поверхность, что безизбежно вызовет их пиролиз, а как следует, уменьшит общий выход водянистых химикатов. Пр^ исследовании процесса газификации сырой древесной породы нередко находили в раскаленной зоне газогенератора обугленные снару­жи кусочки древесной породы при наличии посреди не только лишь не разло­жившейся, но нередко к тому же сырой древесной породы. Эти наблюдения наглядно подтверждают, что при газификации более увлажненной древесной породы развивается вторичный процесс—пиролиз водянистых товаров древесной породы, что безизбежно приводит к уменьшению их выхода. Смоляной кокс, образовавшийся при пиролизе жид­ких товаров (приемущественно водорастворимой смолы) вме­сте с древесным коксом, газифицируется в зоне фактически газификации. Это приводит к удельному увеличению расхода воздуха на единицу начального древесного горючего, а следова­тельно, к увеличению общего выхода газа. Повышение выхода газа при газификации более сырой древесной породы отчасти происхо­дит также за счет газа, образующегося при пиролизе водянистых товаров.

Отрицательное воздействие завышенной влажности древесной породы на выход водянистых товаров в особенности существенно сказывается при увеличении размеров газифицируемой щепы. В зимнее вре­мя, когда влага находится в древесной породе отчасти в виде льда» выход водянистых товаров также снижается.

Порода газифицируемой древесной породы. Выход товаров гази­фикации и их состав находится в зависимости от породы древесной породы. Результаты соответственных опытов приведены в табл. 8. Из этих данных видно, что выход летучих кислот и метилового спирта из древе­сины лиственных пород выше выходов из хвойной древесной породы.

Бывалые данные о воздействии породы древесной породы на выход про­дуктов подтвердились производственными показателями, достиг­нутыми на промышленных газогенераторах.

Так, выход летучих кислот из березовой щепы оказался в 1,5 раза огромным, чем из еловой, а выход смол из березы был меньше, чем из ели, приблизительно на 20%.

Производительность газогенератора. Почти всегда высота слоя горючего в газогенераторе определяется конструк­тивными размерами последнего. Это означает, что слой щепы в шахте поддерживается очень вероятным. Отсюда вре­мя пребывания горючего в газогенераторе определяется его про­изводительностью, т. е. количеством древесной породы, загружаемой в шахту в единицу времени.

Чем больше время пребывания щепы в газогенераторе, тем больше гарантий, что все три соответствующих для газификации древесной породы процесса будут полнее завершаться.

При повышении производительности газогенератора умень­шается время пребывания горючего в шахте, потому производи­тельность газогенератора после некого предела отрицатель­но сказывается на удельном выходе водянистых товаров. В табл. 9

Таблица

Данные о газификации щепы в опытнейшем газогенераторе

Порода газифицируемой дренесины

Характеристики

Ель

Сосна

Береза

Бук

Осина

Ольха

Влажность щепы, %……………………………..

20

19

32

14

13

13

Размеры щепы, мм………………………………

17

14

15

17

14

11

Выход газа от веса abs. сух. древе-

Н. м3

1,51

1,46

1,30

1,42

1,30

1,69

Кг

Выход водянистых товаров в % от веса abs. сух. древесной породы:

Смол (суммарных) …..

24,7

28,3

30,5

20,9

23,0

21,9

Летучих кислот в пересчете на уксусную……………………………………

4,2

3,9

9,2

7,7

6,4

5,8

Метилового спирта………………………

0,5

0,5

1,5

1,2

0.8

1,1

Обскурантистской воды………………………

21,1

22,3

25,6

21,1

23,9

23,7

Таблица 9

Данные о газификации щепы из осиновых дров

Опыт

Характеристики

Производительность газогенератора по abs. сух.

TOC o «1-3» h z Кг! час 2000 1200

Щепе, —:— …………………………………………………………………………..

167 1С0

Время пребывания щепы в газогенераторе,

Часы………………………………………………………………………………. 2,0 3,0

Влажность газифицируемой щепы, % . . . …………………. 23,8 22,3 Выход газа ® пересчете на abs. сух. древеси­ну, л^— 1,31 1,09

Кг

Выход водянистых товаров в % от веса abs. сух. древесной породы:

Смол (суммарных)………………………………………….. 16,4 20,8

Летучих кислот в пересчете на уксусную. 5,7 6,2

Метилового спирта…………………………………………. 0,7 0,7

S* us

указаны производственные характеристики, приобретенные при газифи­кации щепы из осиновых дров.

Конструкция газогенератора. Для газификации различного твердого горючего в промышленной практике используют специ­альные газогенераторы. В их конструкции предусмотрены детали и узлы, предназначение которых определяется свойством начального горючего (зольностью, влажностью, содержанием летучих ве­ществ, степенью измельчения и пр.) и требованиями, предъявля­емыми к газу потребителями (давлением и температурой газа, его теплотворной способностью и составом и пр.). Современные газогенераторы для щепы также имеют некую специфику, зависящую приемущественно от параметров древесного горючего. Подачу воздуха в газогенератор создают через колосниковую решетку центрального дутья и через фурмы массивного периферий­ного дутья, установленные в стене шахты. При обычной работе через фурмы периферийного дутья подается 80—90% воздуха, нужного для процесса, и только 10—20% через дутьевую головку центрального дутья. При таком методе пода­чи воздуха в шахту газогенератора обеспечивается равномер­ность дутья по всему сечению газогенератора, чем предупреж­дается местное выгорание и обвал горючего, обычно сопровож­даемый сильными хлопками.

Повышением поперечника шахты газогенератора в высшей части добиваются уменьшения скорости газа на выходе его из слоя горючего, что уменьшает унос древесной мелочи и щепы в газо­провод.

Отбирать газ из шахты газогенератора лучше сверху, т. е. че­рез крышку газогенератора. Для большей равномерности отбора газа по сечению шахты имеется две горловины. Для газифика­ции щепы можно советовать два типа газогенераторов: меха­низированный (рис. 24) и облегченной конструкции (рис. 25). У механизированного газогенератора имеется крутящаяся чаша для удаления золы, наличие которой, в особенности в древес­ных отходах, бывает высочайшим. У газогенератора облегченной конструкции золу убирают вручную либо с помощью воды, т. е. гидравлических устройств. Для разравнивания щепы в шах­те газогенератора можно советовать крутящиеся гребки, укрепленные на валу, делающем 1—5 об/мин. Предстоящее усо­вершенствование газогенератора может быть по полосы устройства шахты с пароводяной рубахой.

Интенсивность газификации древесного горючего с начальной влажностью 20—30% составляет приблизительно 500—600 кг/м2 час.

В нижней части газогенератора фактически газификации под­вергается, как уже понятно, не щепа, а продукт ее сухой пере­гонки •—древесный уголь. Если сопоставить интенсивность газифи­кации этого угля с современной промышленной интенсивностью газификации, к примеру, ископаемых углей и сравнить удель­ную подачу воздуха в шахту газогенератора для того и другого

Рис. 24, Механизированный промышленный газогенератор:

/ — шахта газогенератора; ‘2 — крутящаяся чаша для удаления золы 3 — колосниковая решетка для центрального дутья; 4 — фурмы перифе рийного дутья; 5 — загрузочная коробка для щепы; б — горловина дл> отвода газа

Вида горючего, то из этих данных будет видно, что генераторы, к примеру, на антраците работают с интенсивностью, приблизительно на 60—80% большей, чем газогенераторы на древесном горючем.

Рис. 25. Промышленный газогенератор облегченной конструкции: I — шахта газогенератора: 2— крышка газогенератора; 3— кольцевая опора; 4— стойка; 5 — коллектор периферийного дутья; 6 — колосниковая решетка центрального дутья; 7 — фурма периферийного дутья; 8 — горловина для отвода газа; 9 — воздухопровод цен­трального дутья; 10 — сборник конденсата пара; // — зольная чаша; 12 — задвижка; 13 — разравннватель щепы; //—привод

Если в газогенераторе древесного питания обеспечить интен­сивность подачи дутья такую же, как в антрацитовом либо буро — угольном, и учитывать, что древесный уголь обладает существенно

Более высочайшей обскурантистской способностью по сопоставлению с иско­паемыми углями, то можно удвоить и утроить производитель­ность древесного газогенератора.

На опытнейшем газогенераторе были доказаны эти сообра­жения: достигнута интенсивность газификации щепы до 2000 кг 1м2 час (по abs. сухой древесной породе).

Вещественный баланс процесса газификации сухой и маленькой щепы при сухом дутье при интенсивности процесса 500 кг/м2 час Представлен в табл. 10.

Таблица IV

Вещественный баланс процесса газификации

(на 100 кг рабочего горючего)

I С I Н | О | N | Зола I Всего

Статьи баланса—— i— ‘ .

I в килограммах

Приход:

Древесная порода abs. сухая………………………….

35,70

5,03

39,87

—

0,80

81,4

Влага древесной породы………………………………..

—

2,00

16,60

—

18,6

Дутье……………………………………………….

—

22,10

72,0

—

94,1

Всего ….

35,70

7,03

78,57

72,0

—

194,1

Расход:

Газ……………………………………………………

22,68

1,12

36,70

72,0

—

132,50

Суммарная жижка………………………………

6,90

3,37

24,60

—

—

34.87

Суммарная отстойная смола

5,32

0,90

4,70

—

—

10,92

Конденсат очищенного газа….

0,80

1,68

12,20

—

—

14,68

Зола……………………………………………..

—

—

—

0,80

0,80

Отклонение……………………………………….

—

-0,04

+0,37

—

—

+0,33

Всего ….

35,70

7,03

78,57

72.0

0,80

194,1

Термический баланс газогенератора при этих критериях последующий:

Статьи баланса | %

Приход:

Теплотворная способность щепы…………………………………………………………..

100

Расход:

Теплотворная способность газа……………………………………………………………

43

Теплотворная способность водянистых ‘органических товаров гази­

Фикации…………………………………………………………………………………………..

40

Теплосодержание воды, газа, водянистых органических товаров

17

И утраты тепла в окружающую среду…………………………………………………..

Всего……………………………

100

119