Газификация пылевидного топлива в потоке.

Единственным среди способов газификации пылевидного топлива, который опробован в промышленном масштабе, в настоящее время, является способ газификации Koppers-Totzek.

В мире работает 20 таких промышленных установок, проектируются и строятся новые.

В способе Koppers-Totzek в качестве сырья используются практически любые угли, твердые или жидкие углеродосодержащие материалы и топлива.

Процесс газификации пылевидного или жидкого углеродсодержаще-го сырья кислородом и водяным паром осуществляется, при атмосферном или повышенном давлении при температур 1400-1500 °С. Твердое сырье должно быть измельчено до частиц менее 0.1 мм. Иногда, в зависимости от вида сырья к нему добавляют частицы более крупного размера. Желательно, чтобы содержание золы в топливе не превышало 40%.

Газогенератор представляет собой горизонтальную камеру (рис. 6.4), футерованную высокотермостойким материалом. При производительности по углю 50 т/ч газогенератор Корреrs-Тоtzек имеет диаметр 3-3,5 м, длину около 7,5 м и объем около 28 м³. Пылевидный уголь потоком азота (или дымовых газов) подают в расходные бункеры, затем шнеком подается на смешение с паро-газовым дутьем.

Из бункеров 1 подсушенное пылевидное топливо шнеками 2 подают через форсунки 3 в горизонтальную реакционную камеру4. В форсунках реактора, топливо смешивается с кислородом и водяным паром. Подача пара организована так, что он обволакивает угольно-кислородный факел, тем самым предохраняя футеровку камеры от шлакования. Зола в жидком виде выводится из нижней части реактора 5, охлаждается и удаляется в виде гранулированного шлака.

РИС. 6.4. Газогенератор Koppers-Totzek: 1-бункера; 2-шнеки; 3-горелочные головки; 4-реакционная камера; 5-камера охлаждения и гранулирования шлака; 6-газослив; I-уголь; II-газ; III-кислород и пар; IV-шлак.

Интенсивная рециркуляция внутри камеры реакционной смеси и продуктов реакции, приводит к установлению равномерного распре
деления температуры.

Температура газификации составляет 1500-1600 °С в зависимости от сырья и температуры плавления золы. Вследствии этого достигается высокая степень превращения углерода, образуется газ с высоким содержанием СО.

Газообразные продукты отводят через верхнюю цилиндрическую часть реактора 5. Затем они попадают в котел-утилизатор, где выра батывается пар высокого давления (до 10 МПа). В рубашке реактора, имеющего водяное охлаждение образуется пар низкого давления.

После котла-утилизатора газ охлаждается и очищается от частичек пыли (золы) в скруббере-холодильнике. Поскольку получаемый в газогенераторе Корреrs-Тоtzekгаз идет почти исключительно на синтез аммиака и синтез Фишера-Тропша, его дополнительно очищают от пыли до содержания 10-0.2 мг/нм³.

Одной из особенностей способа является полное совмещение не только термического разложения, горения и газификации, но и сушки в одной зоне. Продукты горения и разложения (СО₂и Н₂О) принимают участие в процессе газификации в восстановительной зоне факела.

К недостаткам процесса следует отнести:

- более высокий расход кислорода в сравнении с другими методами газификации;

- затраты на тонкое измельчение топлива;

- необходимость бесперебойной подачи топлива, т.к. в противном случае из-за малого времени пребывания в реакционной зоне могут возникнуть взрывоопасные смеси при избытке О₂;

- большой унос пыли и очистка от нее продуктов реакции.

Перспективное развитие процесса состоит в следующем:

1. Разработке вариантов способа при давлении выше 1,5 МПа.

2. Газификации тяжелых нефтяных фракций и композиций сырья при создании универсальных, регулируемых форсуночных устройствах;

3. Совершенствование процессов очистки сырого газа от пыли.

4. Повышение термического КПД с 70-80% до 90% за счет усовершенствования утилизации тепла.

Основные показатели рассмотренных методов газификации приведены в табл. I.1.

Таблица I.1. Основные показатели современных методов газификации твердых топлив.

Показатель	Метод Lurgi	Метод Winkler	Метод Koppers-Totzek
Производительность газогенератора про сухому углю, т/ч по газу, нм3/ч Коэффициент использования углерода, % К.п.д. газификации, % Температура, 0С в зоне реакции газа на выходе Время пребывания топлива в газогенераторе, с Расход угля, кг на 1000 нм3 сухого газа кислорода, нм3 на 1000 нм3(СО+Н2) Выход сухого газа, нм3на 1 т угля Теплота сгорания газа, МДж/нм3 Состав сухого газа, % об. CO+H2S CO H2 CH4 N2	40-75 75000 90 75-85 750-1100 260-430 5000 650-800 210-250 1200-1500 11-16 25-31 17-25 40-42 9-10 0,5-1	20-35 60000 85 65-85 820-1100 900-950 100-500 610-750 300-350 1350-1650 7,5-9,4 17-22 31-35 32-43 0,5-1 1-19	до 40 50000 89 65-85 1300-1700 1100-1200 1 560-660 400-500 1500-1800 10,3-11,7 10-13 50-60 29-34 0,1 1-2

Анализ сравнительных показателей процесса свидетельствует о перспективности развития высокопроизводительных газогенераторов для получения синтез-газа и возможно аппаратов для производства заменителя природного газа.