11. Газификация угля. Физико-химические основы процесса

Практическое применение газификации началось с 1830г., когда получили водяной газ путем подачи пара в слой кокса.

В основном газификацией углей получают:

1. Синтез-газ для последующей его переработки в химические продукты, включая моторные топлива.

2. Горючий газ как заменитель природного газа

3. Генераторный газ как топливо для энергоустановок.

Способы газификации можно классифицировать по следующим признакам.

1. По состоянию топлива в газогенераторе: в неподвижном слое твердого топлива, в потоке пыливидного топлива, в псевдоожиженном слое.

2. По способу подвода тепла в реакционную зону: автотермические (тепло получают сжиганием части угольного вещества)и аллотермические (требуемое тепло подводят извне с помощью твердого или газообразного теплоносителя)

3. По организации реакционных потоков: прямоточные и противоточные.

Физико-химические основы процесса

При всем многообразии способов газификация характеризуется одними и теми же реакциями:

С+О2 = СО2 + 409 кДж/моль

С+2Н2СН4 – 74,9 кДж/моль (гидрогазификация)

С+СО22СО – 162 кДж(реакция Будуара)

С+Н2О = СО+Н2+131,46 кДж/моль (паровая газификация)

СО+Н2О = СО2+Н2 – 41,16 кДж/моль (паровая конверсия СО)

СО+3Н2 = СН4 + Н2О – 206,28 кДж/моль (метанирование)

Реакции газификации протекают при таких высоких температурах, когда образование высших углеводородов практически исключается.

С помощью термодинамической функции этих реакций можно рассчитать равновесный состав газов в зависимости от температуры, а также температуру, при которой достигается равновесие, в зависимости от состава газифицирующего агента. Графики имеют теоретическое значение, ибо в реальных условиях расчетные составы газов не достигаются.

12. Условия осуществления процесса газификации угля. Сырье и продукты газификации.

Газификация угля представляет собой термохимический процесс, при котором углерод, взаимодействуя с кислородом (свободным или связным), превращается в горючий газ.

Сырье, используемое для газификации, может быть разделено на след группы:

1. неспекающиеся и практически не дающие смолу (кокс, полукокс, антрациты, тощие каменные и бурые угли)

2. спекающиеся и дающие смолу каменные угли

3. неспекающиеся и дающие смолу бурые угли

4. торф, древесина, растительные отходы.

Газификацией углей получают:

1. Синтез-газ для последующей его переработки в химические продукты, включая моторные топлива.

2. Горючий газ как заменитель природного газа

3. Генераторный газ как топливо для энергоустановок.

13. Способы осуществления процесса газификации, оборудование и кпд газификации.

Способы газификации можно классифицировать по следующим признакам.

1. По состоянию топлива в газогенераторе: в неподвижном слое твердого топлива, в потоке пыливидного топлива, в псевдоожиженном слое.

2. По способу подвода тепла в реакционную зону: автотермические (тепло получают сжиганием части угольного вещества)и аллотермические (требуемое тепло подводят извне с помощью твердого или газообразного теплоносителя)

3. По организации реакционных потоков: прямоточные и противоточные.

Оборудование:

Газификацию угля осуществляют в газогенераторах самых разнообразных конструкций: слоевой газиыикатор с прямым процессом,с обращенным процессом.,с вращеющейся решеткой, с удалением жидкого шлака., газогенератор для процесса под давлением.

КПД газификации показывает долю тепловой энергии подвергнутого газификации угля, заключенную в полученном газообразном топливе. Данная величина определяется по ф-ле:

_г= q_r/q_y = Q^г_x V_г/Q_y

q_r- количество теплоты, которое может быть получено при полном сжигании 1 м3 газа.

q_y- количество теплоты в угле, израсходованном на получение 1 м3 газа.

Q_y – теплота сгорания угля

Q^г_x- теплотворная способность газовых продуктов сухой перегонки топлива

V_г- объем газа продуктов сухой перегонки топлива

Для учета тепла, вводимого с дутьем, используют термические КПД газификации,который рассчитывается по формуле:

_т = q_r/(q_y+ q_д) , где q_д- тепло дутья