Доклад

по
теме

«Газтфикация

углей»

Выполнил
учащийся

10
класса В

Козлов
Максим

Лицей
№1

1998
г.

В
связи со сложной
экологической
ситуацией
современная
разработка
отыскивает новых

решений
хим,
энергетических
заморочек, заморочек
добычи природных
ископаемых.

Одним
из таких технологических
решений является
широкомасштабная
газификация

твердого
горючего.
Почему конкретно
твердого горючего,
если в современных

индустрии
и энергетике
господствующее
положение
занимают нефть
и природный

газ.
Научные прогнозы
демонстрируют,
что глобальная
добыча нефти
и природного
газа

достигнет
собственного максимума
через 20 — 30 лет, а
потом начнется
неминуемое,
в

глобальном
масштабе, понижение
их добычи. Заметим
кстати, что в
США эта

закономерность
уже действует.
Так, добыча
природного
газа в США в
1975 г.

Составляла
558 миллиардов. м3,
а в 1986 г. снизилась
до 473 миллиардов. м3.Расчёты,
проведённые

учёными
различных государств,
демонстрируют,
что реальных
припасов нефти
на Земле хватит

на
40 — 50 лет, природного
газа — на 30 — 40 лет,
припасов же угля
хватит на 200 — 250
лет.

Эти
прогнозные
оценки исходят
из экономически
извлекаемых
припасов угля,
на самом

деле
их существенно
больше. Прогнозные
припасы угля,
доступного
к разработке,

оцениваются
в 2,5 -3 трлн. тонн.
Если исходить
из современной
каждогодней
мировой

добычи
угля (приблизительно
3 миллиардов. тонн), то
его хватит на
1000 лет, а если
учесть

развитие
техники добычи
горючих ископаемых,
к примеру подземную
газификацию,
то

даже
при увеличении
добычи угля
до 6 миллиардов. тонн
в год этих припасов
хватит более
чем на

500
лет. А ведь не
исключено
открытие новых
залежей угля.
Эти числа находятся
в

полном
согласовании
с заключениями
исследователей,
считающих, что
геологические

припасы
угля составляют
90 — 97 % от общих ресурсов
горючих ископаемых
планетки, на

долю
же нефти и газа
приходится
только 3 — 10 %.В Рф
припасы угля
составляют
90 % от

припасов
всего органического
горючего страны
и 53% от глобальных
припасов угля,
т.е. они

фактически
неистощимы.
Вот почему
задачки роста
добычи и переработки
твёрдого

горючего
в нашей стране
получают
исключительное
народнохозяйственное
значение.

В
чем все-таки сущность
более
широкомасштабных
и экологически
применимых
способов

переработки
твёрдых горючих
ископаемых.

Сжигание
и газификация
твердого горючего

Когда
в промышленных
печах либо в
топках термических
электрических станций
сжигают нефть,
природный газ
либо твёрдое
горючее, получают
жаркий
дымовой газ.
Высочайший
термический потенциал
этого газа
нужно
использовать
сходу, к примеру
для нагрева
воды с целью
получения пара,
для нагрева
металла либо
для других
термических процессов.
Приобретенный
жаркий газ
нереально
хранить либо
передавать
на огромные
расстояния
— он остынет .
Этот газ , после
использования
его термического
потенциала
, выбрасывают
через дымовые
трубы в окружающую
среду .

Когда
газифицируют
уголь, получают
горючий
газ, который
можно хранить,
транспортировать
на огромные
расстояния.
Этот газ просто
очистить от
таких вредных
примесей, как
соединения
серы, он может
быть применен
не только лишь как
горючее, да и
как хим
сырьё для
различных
синтезов в
зависимости
от применяемых
газифицирующих
уголь средств.
Чем все-таки отличаются
эти два способа
переработки
твердого горючего
— сжигание и
газификация
, дающие настолько
различные конечные
продукты ? В
основном только
одним: процесс
сжигания горючего
проводится
с излишком
кислорода —
разработка
сжигания, а
процесс газификации
проводится
с недочетом
кислорода и,
как следует,
с излишком
углерода — разработка
газификации.

В
первом случае
выходит
дымовой газ,
в каком весь
углерод горючего
перебегает в
диоксид углерода.
Он содержит
также диоксид
серы , лишний
кислород и
много азота
из воздушного
дутья . Во 2-м
случае состав
газа , получаемого
при газификации
углей , очень
разнообразен
и находится в зависимости от
критерий проведения
процесса газификации
(давления ,
температуры
, концентрации
в применяемом
дутье кислорода).
В случае газификации
твердого горючего
при недочете
кислорода сера
горючего перебегает
в сероводород.
Если состав
дымового газа
достаточно постоянен
, то состав газов
газификации
твердого горючего
можно резко
разнообразить
.

Дымовой
газ тяжело
очистить от
содержащихся
в нем оксидов
азота и серы,
потому что это
связано с большенными
расходами
вещества и
энергии. Процессы
чистки генераторных
газов

от
сероводорода,
пылевидного
уноса отлично
освоены и проводятся
с большой полнотой
и относительно
экономно,
а оксиды азота
в их фактически
отсутствуют.
Из-за дымовых
выбросов возникают
разрушительные
кислотные
дождики, а в итоге
чистки генераторных
газов от сероводорода
возникает
подходящая народному
хозяйству сера.
Так разная
разработка
переработки
угля приводит
в одном случае
к экологически
неприемлемым
конечным результатам
, в другом — к
экологически
незапятнанным .

Какими
же приемами,
какой технологией
достигаются
такие результаты?
Какова разработка
газификации
угля.

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 истинное
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 при
помощи автономно
нагретого
теплоносителя,
который вводится
в газифицируемую
среду.

Как
автотермические,
так и аллотермические
процессы газификации
в зависимости
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 в
зависимости
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 подымается
ввысь 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
   этом исключается
   воздействие источника
   тепла на состав
   получаемого
   газа . Существенно
   увеличивается
   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 с
помощью электронного
разряда до
плазменного
состояния и
при температуре
порядка 3