Загрузка…
1 2 3
                     Универсальность способов газификации
                             твердого горючего

Газификация твердого горючего является универсальным способом его переработки. Универсальность способов газификации твердого горючего может рассматриваться в 3-х направлениях .

Во-1-х, способам газификации подчиненны любые твердые горючего, начиная от торфа самых юных бурых углей и кончая каменными углями и антрацитом, независимо от их хим состава, состава зольной части, примесей серы, крупности, влажности и других параметров. Во-2-х, способами газификации твердого горючего можно получать горючие газы хоть какого состава, начиная от незапятнанных водорода (Н), оксида углерода (СО), метана (N) , их консистенций в разных пропорциях применимых для синтеза аммиака, метанола, оксосинтеза, и кончая генераторным газом, который можно использовать для энергетических установок всех типов и хоть какого предназначения. В конце концов, в-3-х, важной особенностью способов газификации твердого горючего являются их масштабные конфигурации. Газогенераторные установки могут обслуживать наикрупнейшие хим комбинаты , выпускающие миллионы тонн аммиака либо метанола в год , пичкать горючим газом наикрупнейшие ТЭЦ и в то же время могут обеспечивать газом маленькие автономные энерго и хим установки (к примеру газогенераторные установки для автомобилей) , поселки и деревни , маленькие хим , машиностроительные либо другие фабрики .
                       Способы газификации жестких топлив
                                    
 (общие принципы)

Процесс перевоплощения твердого горючего в горючий газ известен с 1670 г. За последние 150 лет техника газификации достигнула высочайшего уровня и обширно развивается. В текущее время существует более 70 типов газогенераторных процессов . часть которых употребляется в промышленных масштабах .

Обилие разрабатываемых и действующих процессов находит свое разъяснение. 1-ое заключается в исключительном различии физических и хим параметров жестких топлив различных месторождений: по простому составу, происхождению, содержанию летучих веществ, содержанию и составу золы, влажности, соотношению в угольной массе Н/С, спекаемой углей, их тепловой стойкости. 2-ое — в различии во фракционном составе добываемых углей: крупнокусковой уголь , угольная мелочь , топливная пыль . 3-я причина — разные состав и требование к получаемому конечному продукту : генераторный (энергетический) газ — теплота сгорания (1) — 3800-4600 кДж/нм3; синтез-газ (технологический) для хим технологии — 10 900 — 12 600 кДж/нм3;восстановительный газ (для металлургических и машиностроительных производств) — 12 600 — 16 800 кДж/нм3;городской газ (отопительный) — 16 800 — 21 000 кДж/нм3; синтетический природный газ (обеспеченный газ) для транспортировки на далекие расстояния — 25 000 — 38 000 кДж/нм3.

Не последнюю роль тут играют и неизменные поиски новых технических решений для понижения энергоматериальных  издержек на процесс, издержек на сервис, серьезных вложений, увеличение надежности процесса.

При всем собственном обилии эти процессы делятся на два главных класса. Автотермические процессы газификации , при которых тепло , нужное для проведения эндотермических процессов , для нагрева газифицируемого материала и газифицирующих средств до температуры газификации (900-1200 ‘C) , создают за счет сжигания в кислороде части газифицируемого горючего до диоксида углерода . В автотермических  процессах сжигание части горючего и газификации протекают вместе в едином газогенераторном объеме . В аллотермических процессах газификации сжигание и газификация разбиты и тепло для происхождения процесса газификации подводятся через теплопередающую стену снутри  одного газогенераторного объема либо с помощью  автономно нагретого теплоносителя, который вводится в газифицируемую среду.

Как  автотермические, так  и аллотермические  процессы газификации зависимо от зернистости горючего могут протекать в плотном слое — крупнокусковое горючее, в «кипящем» слое — крупнокусковое горючее, в аэрозольном потоке — топливная пыль. Эти принципы 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 внедрением атомного тепла                         0,9         4,3        62,9       31,9       —                            

(гелиевый теплоноситель, гидрирующая  газификация)
Газификация пылевидного горючего в плазме водяного               1,5         41,8       64,6       0,1       2,0                                        

пара

                                                                                                
продолжение
1 2 3

загрузка…