1. Газификация низкосортного твердого топлива 2. Снижение температуры уходящих газов

Оглавление
Оглавление
Введение
1.Условная обобщающая классификация методов и технологий
газификации низкосортных твердых топлив……………………………………4
2.Назначение получаемых газов…………………………………………………5
3.Виды газифицируещего агента (виды дутья) и способы
обогащения конечного газа………………………………………………………8
4.Тепловые условия (режимы) газификации……………………………………9
5.Газификация при различных давлениях процесса…………………………..10
6.Основные технологические схемы газификации с надземным расположением оборудования………………………………………………….11
7.Подземная газификация………………………………………………………12
8.Снижение температуры уходящих газов……………………………………14
Заключение………………………………………………………………………15
Литература………………………………………………………………………16

1. Газификация низкосортного твердого топлива
2. Снижение температуры уходящих газов

По экономическим соображениям такие газы используются в основном как химическое сырье и в качестве газов-восстановителей в металлургии. Технология получения рассматриваемого газа базируется на использовании паровоздушного дутья при избыточном давлении с предварительным обогащением воздуха кислородом (до 40%об). Другим способом получения газа является газификация твердого топлива с применением парового дутья и предварительно нагретого до 900-1100℃ твердого теплоносителя (золы, оставшейся после сжигания части топлива в выносной топке. Подобная схема позволяет получать газ, состоящий из СО и Н2 в соотношении примерно 1:1. Газы с высокой теплотой сгорания, приближающиеся по этому показателю к природному газу, получаются при обогащении метаном промежуточного продукта за счет проведения дополнительной газификации при избыточном давлении, благодаря чему интенсифицируется взаимодействие углерода и его оксидов с водородом, образующимся в слое топлива. Продуктом этих реакций является метан. Известно также несколько модификаций многоступенчатых газогенераторов, в которых предусмотрены максимальное извлечение летучих продуктов из топлива и последующая газификация углеродного остатка с применением водород-содержащих газов в качестве газифицирующего агента (гидрогазификация). Также обогащенный метаном газ может быть получен из низко и средне калорийного газа путем гидрирования содержащихся в нем оксидов углерода в выносном реакторе. Газы заданного состава предназначены для непосредственного синтеза химических продуктов и представляют собой смеси водорода с азотом или оксидом углерода в широком диапазоне соотношений, либо технический водород. Основным требованием при этом является обеспечение заданных соотношений целевых компонентов в получаемом газе. Для ориентировочной оценки состава газа, получаемого при тех или иных условиях, используется понятие об «идеальных» генераторных газах – газах, образующихся при взаимодействии чистого углерода и газифицирующих агентов (СОг и Н2О) с получением только горючих компонентов (азот в составе газа воздушного дутья не учитывается). Характеристиками идеальных газов служат их состав ( %об), выход газов (м3/1кг топлива), теплота сгорания (МДж/м3) и коэффициент полезного действия газификации h=Q1/(Q2+Q3), где: - Q1 – количество тепла, которое можно получить при сжигании объема образующегося газа, полученного при газификации 1кг исходного топлива; - Q2 - количество тепла, выделяющегося при сжигании 1кг израсходованного топлива; - Q3 – величина теплового эффекта для случая эндотермического процесса газификации (процесс с поглощением тепла). Типы идеальных генераторных газов: - воздушный газ, получаемый при взаимодействии углерода с кислородом воздуха по экзотермической реакции с выделением тепла в количестве 52300ккал/кмольО2; - водяной газ – продукт взаимодействия углерода с водяным паром по эндотермической реакции: С+Н2Опар→2СО+Н2 – 31700ккал/кмоль; - полуводяной газ, получаемый при паровоздушном дутье по реакциям: - 2С+О2+3,76N2→2CO+3,76N2+52300ккал/кмоль и - С+Н2Опар→2СО+Н2 – 31700ккал/кмоль, причем основное условие равновесия заключается в равенстве выделяемого и поглощаемого тепла по приведенным реакциям; - оксиводяной газ можно получить при парокислородном дутье по реакциям для полуводяного газа без учета N2 (экзотермическая реакция с тепловыделением 52300-31700=20600ккал/кмоль).3.Виды газифицирующего агента (виды дутья) и способы обогащения конечного газа Газификация в среде воздуха и водяного пара является экзотермическим процессом (протекает с выделением тепла). Применительно к углю в паровоздушной среде удается получить газ с теплотой сгорания 5-6,5МДж/м3[5, с.2-3]. Полученный газ можно использовать следующим образом: - в качестве топлива для производства тепловой и электрической энергии; - как технологическое сырье в химических отраслях промышленности. Газификация в среде кислорода и водяного пара также является экзотермическим процессом. Теплота сгорания газа, полученная с использованием паро-кислородного дутья при атмосферном давлении может достигать Q=12,5МДж/м3[5]. При избыточном давлении 1-2МПа Q=16,5-17,0 МДж/м3. Газификация в среде водорода и водяного пара в сочетании с последующим метанированием (общее наименование – гидрогазификация) используется для повышения теплоты сгорания газа до 21-31МДж/м3 за счет увеличения в нем содержания СН4 до 40-70% и ведется при давлении 7,0-13,5МПа и температуре 930℃. Газификация в среде водяного пара является эндотермическим процессом, требующим подвода тепла для обеспечения необходимых условий для химических реакций. Данных о промышленном или опытном использовании этого способа в литературе не обнаружено. 4.Тепловые условия (режимы) газификацииНизкотемпературная газификация (температура в реакционной зоне до 400℃) и среднетемпературная газификация (температура 400-700℃) применяются в основном при переработке биомассы с получением низкокалорийных газов для сжигания в печах, котельных и газотурбинных установках, в том числе в цикле получения электроэнергии. Примерами высокотемпературных процессов (от700℃) применительно к углю являются[1, с.8-25;4,с.84-110 и др.]: - процесс «ЛУРГИ»: 1000-1200℃ при твердом шлакоудалении, более 1400℃ - при жидком шлакоудалении; - процесс «ВИНКЛЕРА» (1000℃ c твердым шлакоудалением); - процесс «КОППЕРС-ТОТЦЕК» (1500℃ с жидким шлакоудалением)[3, с.309-314]; - гидрогазифицирование – при 930℃[6, с.20-23]; - использование тепла внешнего теплоносителя[6]: плазменная обработка, тепло ядерного реактора и др.; - газификация в расплавах солей, железа, шлака и др. 5.Газификация при различных давлениях процессаПроцессы при атмосферном давлении являются более предпочтительными с точки зрения сложности и металлоемкости оборудования. Однако они ограничены по производительности установки и максимальному значению теплоты сгорания получаемых газов (5,0-6,5МДж/м3 при паровоздушном дутье и до 12,5МДж/м3 при паро-кислородном).Процессы при избыточном давлении позволяют повысить производительность газогенераторов, поскольку при повышении давления в отходящих газах увеличивается содержание водорода и уменьшается содержание окиси углерода. Так, при паро-кислородном дутье с избыточным давлением 1-2МПа теплота сгорания получаемых газов на 36% больше чем в атмосферном процессе. Гидрогазифицирование угля при давлении 7,0-13,5МПа позволяет получить газы с Q=21-31МДж/м3. 6.Технологические схемы газификацииПримером Газификации в плотном слое является процесс «ЛУРГИ» (см.п.4). Основными недостатками этого процесса является сравнительно небольшая скорость разложения водяного пара дутья, необходимость использования водяного пара как охлаждающего теплоносителя, предотвращающего оплавление и спекание золы, а также содержание в газе высших углеводородов и фенолов[1, с.8-25]. Принцип газификации топлива в кипящем (псевдоожиженном) слое – процесс «ВИНКЛЕРА» (см.п.4) – заключается в том, что при определенных скорости дутья и размерах частиц мелкозернистого топлива, лежащих на решетке, весь его слой приходит в движение. Данный процесс обеспечивает высокую производительность и возможность переработки различных углей, а также управление составом конечных продуктов. Однако здесь велики потери непрореагировавшего угля (до 20-30%мас), выносимого из реакционной зоны, что ведет к потере теплоты и снижению энергетической эффективности процесса. Псевдоожиженный слой отличается большой чувствительностью к изменению режима процесса, а низкое давление лимитирует производительность генератора[1, с.35-45]. Газификация в потоке – процесс «КОППЕРС-ТОТЦЕК» (см.п.4) - проводится в присутствии кислорода и паров воды в псевдоожиженном потоке при повышенном давлении. Угольная пыль отделяется в циклонах (внутреннем и внешнем). Пыль из внешнего циклона возвращается в газогенератор. Газ не содержит жидких продуктов, что облегчает его очистку[2, с.29-37]. Благодаря высокой температуре процесса, для газификации могут использоваться угли любого типа, включая спекающиеся. Полученный газ беден метаном и не содержит конденсирующихся углеводородов, что облегчает его последующую очистку. К недостаткам процесса можно отнести повышенный расход кислорода и необходимость тонкого размола топлива. При газификации в прямом процессе (противоточная схема) топливо движется сверху вниз, а газы дутья – снизу вверх. Большинство крупных газогенераторов работают по прямому процессу, когда подаваемое дутье предварительно подогревается при прохождении шлаковой зоны и далее поступает в зону горения топлива при недостатке кислорода. Кислород дутья и углерод вступают в реакции с одновременным образованием СО2 и СО. При газификации в обращенном процессе (попутная схема) топливо и газы дутья движутся попутно – сверху вниз.