Пост опубликован: 10.08.2012

ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Газификацией твердого топлива называется процесс превращения его в газообразное топливо путем неполного окисления органической части топлива кислородом, воздухом или другими соединениями, содержащими кислород, например водяным паром.
В результате газификации получается генераторный газ — воздушный, если окислителем является воздух, водяной, если окислитель — водяной пар, смешанный, если в качестве окислителя используется смесь воздуха с водяным паром.
Генераторные газы применяются не только как топливо, но и как химическое сырье для производства синтетических продуктов — аммиака, спиртов, жидкого топлива.
Газифицировать можно все виды топлива — дерево, солому, торф, бурые и каменные угли, антрацит, горючие сланцы, кокс, полукокс, древесный уголь.
При производстве газов стремятся вести процесс так, чтобы получались газы, содержащие максимально возможное количество горючих компонентов, т. е. с возможно большей теплотворной способностью. Направлять процесс газификации в желаемую сторону можно, только изучив физико-химические закономерности, которым подчиняется этот сложный гетерогенный процесс.
Основными факторами, влияющими на скорость и равновесие приведенных выше реакций, являются температура и давление. Большое значение имеют также скорость дутья, активность и величина поверхности топлива и другие факторы, поскольку в гетерогенных процессах на скорость химических реакций воздействуют скорость диффузии, адсорбционная и десорбционная способность поверхности топлива.
Определение величины констант равновесия, необходимых для расчета процесса газификации, производится экспериментальным (по анализу получающихся продуктов реакции в момент
Из таблицы следует, что экзотермические реакции образования окиси и двуокиси углерода (1) — (3) практически можно считать неравновесными, поскольку равновесие этих реакций смещено в сторону образования окиси и двуокиси углерода даже при очень высоких температурах газификации — 1300-1700° С (значения lg Др велики и отрицательны) . Одновременно протекающая эндотермическая реакция (4) является обратимой, так как с повышением температуры равновесие сдвигается в сторону образования окиси углерода, причем для полного восстановления двуокиси углерода в окись углерода (при 1 ат) необходима температура выше 1000° С, что следует из приведенных на рис. 20 кривых равновесия этой реакции.
Из этой же диаграммы видно, что с повышением давления выход окиси углерода понижается, так как реакция сопровождается увеличением объема (согласно принципу Ле-Шателье). Эндотермическая реакция взаимодействия углерода с водяным паром (5), которая является основной при производстве водяного газа,- также обратимая реакция. Равновесие ее смещается в сторону образования водорода и окиси углерода с повышением температуры и понижением давления.
Экзотермические реакции (7) и (8) протекают с уменьшением объема. Поэтому равновесие этих реакций сдвигается в сторону образования метана с понижением температуры и увеличением давления, что используется в промышленности для производства газа с высокой теплотворной способностью в газогенераторах, работающих под давлением.
Производство воздушного генераторного газа характеризуется высокими температурами в зоне газификации (до 1500° С), что создает большие затруднения, связанные с плавлением золы и температурным воздействием на обмуровку газогенератора. Поэтому воздушный процесс ведут в газогенераторах с жидким шлакоудалением, которые по своей конструкции напоминают доменные печи.
К недостаткам воздушного генераторного газа относится также его низкая теплотворная способность. По этим причинам обычно (если не ставят целью получение газа с высоким содержанием СО, например для синтезов) получают паровоздушный генераторный газ. Количество вводимого водяного пара практически составляет 450-500 углерода, что дает возможность снизить температуру газификации примерно до 1000°С благодаря процесса образования водяного газа по реакции (5). При газификации мелкого кокса паровоздушной смесью получается газ примерно такого состава. Паровоздушный генераторный газ является наиболее дешевым и распространенным видом генераторного газа.

Читайте так же:

    Комментарии запрещены.