Общие сведения о технологии газификации угля

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

УДК 662.7

Н.М. Гафуров

студент 3 курса факультета энергонасыщенных материалов и изделий (ФЭМИ) Казанский национальный исследовательский технологический университет

Р.Ф. Хисматуллин

лаборант-исследователь научно-исследовательской лаборатории «ФХПЭ» Казанский государственный энергетический университет

г. Казань, Российская Федерация

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ

Аннотация

В статье рассматриваются общие сведения о технологии газификации угля и способах их осуществления.

Ключевые слова

Газификация угля, процесс химического взаимодействия, синтез-газ, теплота сгорания

Газификация - один из старейших промышленных термических реакционных процессов (газификация угля в Англии промышленно применялась с 1835 г.). Это высокотемпературная (750 - 1800°С) конверсия (химическое превращение, частичное окисление) твердого углеродсодержащего вещества с целью получения продуктов реакции - горючей газовой смеси (оксид углерода, водород, азот, диоксид углерода и небольшие количества углеводородов). Получаемая газовая реакционная смесь называлась (с 20-30-х годов XX в.) генераторным газом, конверторным газом и позже синтез-газом, сингазом, синтин-газом. Термин синтез-газ, синтиновый газ - это газ для синтеза, исходный газ для синтеза углеводородов путем каталитического гидрирования (водородом) оксида углерода (смесь СО и Н2) при высоких давлении и температуре. В нефтяной литературе часто применяется в более узком специальном значении как синтез (получение) углеводородов из оксида углерода и водорода применением синтезов Фишера-Тропша [1].

Процесс газификации эндотермичен (с поглощением тепла), требует сжигания части перерабатываемого топлива или подвода от внешнего источника тепла для осуществления процесса. Газификация - это чрезвычайно гибкий высокотемпературный процесс химического взаимодействия (но не горения) углерода топлива с окислителями с целью получения горючего газа - СО, Н2 и СН4. При этом нежелательной сопутствующей продукцией являются сернистые соединения, твердые частицы смолы, углистое вещество, зола и др., которые попадают и в реакционный газ (в дальнейшем требуется тщательная очистка газа от этих примесей). В качестве окислителей (дутье) используют чистый кислород или воздух, обогащенный кислородом, водяной пар и диоксид углерода. В зависимости от соотношения исходных реагентов, температуры процесса, продолжительности реакции и других факторов можно получать реакционные газовые смеси самого разного и заданного состава (или заданной теплоты сгорания) [2].

Вариантов классификации газификации очень много: по компонентам окислителя-дутья (пар-воздух, пар-кислород, пар); по характеру слоя перерабатываемого сырья (стационарный слой, движущийся кипящий слой); по давлению (атмосферное, повышенное до 3 МПа); по температуре (от 700 до 1200°С и выше); по способу золо- и шлакоудаления (сухой, жидкий); по способу подвода тепла (непосредственно или через стенку); по способу получения реакционного газа заданного состава и с заданной теплотой сгорания (низкой 6-7 МДж/кг, средней 12-18 МДж/кг и высокой 30-35 МДж/кг). Состав синтез-газа, следовательно, и его теплота сгорания, определяются в значительной степени температурой, давлением процесса и составом применяемого дутья [3].

Газ с низкой теплотой сгорания образуется при использовании воздушного или паровоздушного дутья. В газе много балласта (азота до 40-50 об. %), поэтому такой газ имеет низкую теплоту сгорания, применяется только в топках промышленных печей или котлов.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

Газ со средней теплотой сгорания получают в процессах паровой или парокислородной газификации твердых топлив под давлением 2,0-2,5 МПа. По составу он представляет смесь оксидов углерода, водорода и небольшого количества метана: СО2 - 30-35 %, СО - 10-13, Н2 - 38-40, СН4 - 10-12%. По экономическим соображениям такие газы применяются ограниченно [4].

Газ с высокой теплотой сгорания, приближающийся по этому показателю к природному газу, в настоящее время в промышленных масштабах не производится, однако технология его получения в ряде случаев отработана на достаточно крупных опытно-промышленных установках.

Газификации может быть подвергнуто большинство твердых горючих ископаемых (угли, горючие сланцы, торф), а также биомасса различного происхождения (древесина, сельскохозяйственные отходы и др.). Например, высокотемпературная газификация углерода в присутствии водяного пара (первая стадия) и кислорода воздуха (вторая стадия) позволяют получить синтез-газ с содержанием около 50-53% Н2 и 36% СО.

Список использованной литературы:

1. Синтетические моторные топлива. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://enciklopediya-tehniki.ru/tehnologiya-dobychi-gaza-i-nefti/sinteticheskie-motornye-topliva.html.

2. Химические превращения в ходе сжигания и газификации топлива. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://tesiaes.ru/?p=8180.

3. Щепалов А.А. Тяжелые нефти, газовые гидраты и другие перспективные источники углеводородного сырья. Учебно-методическое пособие. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. - 93 с.

4. Существующие методы газификации твердого топлива. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://tesiaes.ru/?p=8101.

© Гафуров Н.М., Хисматуллин Р.Ф., 2016

УДК 662.7

Н.М. Гафуров

студент 3 курса факультета энергонасыщенных материалов и изделий (ФЭМИ) Казанский национальный исследовательский технологический университет

Р.Ф. Хисматуллин

лаборант-исследователь научно-исследовательской лаборатории «ФХПЭ» Казанский государственный энергетический университет

г. Казань, Российская Федерация

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ Аннотация

В статье рассматриваются современные методы и эффективные способы газификации угля.

Ключевые слова Газификация угля, газогенератор, синтез-газ, теплота сгорания

Известны самые разнообразные системы аппаратурного оформления процесса газификации различного сырья (антрацит, кокс, бурый уголь, торф, древесина и др.). В начале XX в. использовались в основном газогенераторы с жидким удалением шлака, а в настоящее время наиболее распространена газификация по методу «Пурги» (Германия) - в плотном слое крупнозернистого сырья при повышенном давлении. Тип газогенератора - противоточный с вращающейся колосниковой решеткой. Используется уголь с частицами размером не менее 5 мм и до 30 мм и влажностью 8-15%, слой угля стационарный на вращающейся колосниковой решетке, с которой образующийся слой золы и шлака срезается ножом и