1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Он вводится в реактор в спутном потоке с парокислородным дутьем, при этом в реакционной зоне температура достигает 2000'С. В таких газогенераторах можно перерабатывать все типы углей. Реакции в них проходят с высокой скоростью, что обеспечивает большую удельную производительность. Продуктовый газ практически не содержит метана, смол и жидких углеводородов. Но из-за высокой рабочей температуры расход кислорода в таких газогенераторах больше, чем в газогенераторах со сплошным или псевдоожиженным слоем топлива, и для обеспечения высокого термического к. п.
д. необходима эффективная система утилизации тепла. При эксплуатации подобных газогенераторов следует строго соблюдать режим подачи сырья, поскольку из-за малого количества одновременно находящегося в реакторе угля любое нарушение режима приводит к остановке процесса. Одним из вариантов газификации в режиме уноса является использование водоугольной суспензии вместо сухого пыле- видного топлива. При этом облегчается подача топлива в реактор н отпадает необходимость применения бункерных систем для его загрузки. Обычно газифнцирующими агентами в процессах газификации служат воздух, кислород и водяной пар. Прн паровоздушном дутье отпадает необходимость в установке воздухоразделепия, что удешевляет процесс, но получающийся газ низкокалорийный, поскольку сильно (ьззбавлен азотом воздуха, Поэтому 9! в схемах газификации предпочтение отдают парокислородному дутью и соотношение пара к кислороду определяют условиямк ° проведения процесса.
В процессах гидрогазификации в качестве одного из газифицирующих агентов используют водород и получают при этом высококалорийный газ, богатый метаном. Температура газификации в зависимости от выбранной технологии может колебаться в широких пределах — от 850 до 2000'С. Температурный режим определяется реакционной способностью угля, температурой плавления золы, требуемым составом получаемого газа. В автотермических процессах температура в реакторе контролируется соотношением пар:кислород в дутье. Для аллотермических процессов она лимитируется максимально возможной температурой нагрева теплоносителя.
В различных процессах газификации давление может меняться от атмосферного до 10 МПа. Увеличение давления создает благоприятные условия для повышения температуры в энергетического к. п. д, процесса, способствует повышению концентрации метана в продуктовом газе. Газификация под давлением предпочтительна в случаях получения газа, используемого затем в синтезах, которые проводятся при высоких давлениях (снижаются затраты на сжатие синтез-газа). С увеличением давления можно повысить скорость газификации и единичную мощность газогенераторов. При газификации кускового и крупнозернистого топлива скорость газификации пропорциональна квадратному корню величины давления, а при газификации мелкозернистого и пылевидного топлива — величине давления [96]. В газогенераторах с жидким шлакоудалением процесс проводят при температурах выше температуры плавления золы (обычно выше 1300 — 1400'С). «Сухозольные» газогенераторы работают при более низких температурах, и зола из них выводится в твердом виде.
В составе газа газификации помимо оксида углерода и водорода присутствуют соединения, содержащие серу и аммиак, которые являются ядами для катализаторов последующих синтезов, а также фенолы, смолы и жидкие углеводороды. Эти соединения удаляют на следующей за газогенератором ступени очистки, В промышленных процессах газификации для очистки синтез-газа от сернистых соединений и диоксида углерода применяют методы физического и химического поглощения этих компонентов. В качестве поглотителей используют метанол, пропиленкарбонат, )д)-метилпирролидон, сульфолан и динзопропаноламин, диметил- и полиэтиленгликоли, этаноламины и др.
[95)з Для обеспечения оптимального соотношения СО:Нй в синтез-газе в технологическую схему обычно включают специаль- 92 Рис. 3.5, Схема процесса газификации угля; 1 — сугпка и нзыельчение угля; У вЂ” разделение возду. за; 3 — газификация; 4 — утилизации золы нли шлака; 5 — очистка сырого газа; 6 — конверсия СО; ! — уголь; П вЂ” водяной пар; П! — азот; ! и†кислород; У вЂ” зола илн шлак; У1 — сырой гвз; УП вЂ” очнШенвый газ; У!П вЂ” Нзй, Низ, смолы; !Х вЂ” снвтеагаз; Х вЂ” СОз ный блок каталитической конверсии оксида углерода с водяным паром.
Схема процесса газификации с получением синтез-газа, готового для дальнейшей переработки, приведена на рис. 3.5. Для достижения максимального термического к. п.д. процесса газогенератор должен работать при повышенном давлении, с невысоким расходом кислорода и водяного пара, низкими потерями тепла. Желательно также, чтобы при газификации получалось минимальное количество побочных продуктов и процесс был пригоден для переработки различных углей. Однако некоторые из перечисленных факторов являются взаимоисключающими. Например, нельзя обеспечить невысокий расход кислорода и избежать при этом побочных продуктов.
Поэтому в каждом конкретном случае требуется выбирать оптимальное сочетание параметров процесса. В настоящее время разработано более 50 типов газогенераторов, однако промышленное применение нашли только четыре из них: газогенераторы «1пгяЬ, «Мпк)ег», «КоррегзТо1хек» и «Техасо». Основные показатели процессов газификации, осуществляемых на базе этих аппаратов, приведены в табл. 3.8 [95, 971. Процесс «1.игдЬ был впервые применен в промышленных масштабах в 193б г, в Германии.
В 1952 г, было создано второе поколение газогенераторов этого типа, и к настоящему времени в разных странах сооружено более 100 установок с генераторами «1.цгдЬ, Производительность единичного аппарата возросла с 8 до 75 тыс. мз7ч по сухому газу.
В газогенераторах «1.пгдЬ кусковой уголь вводится в реакционную зону через герметизированный загрузочный бункер- и газнфицируется в противотоке парокислородной смеси. Последняя подается под решетку, которая поддерживает слой угля; через эту же решетку выводится сухая зола. Объемное- соотношение пар: кислород выбирается таким, чтобы температура слоя угля была ниже температуры плавления золы. В охлаждающей рубашке генератора образуется насыщенный водяной пар. Уголь, поступающий в газогенератор, последовательно проходит три зоны нагрева.
В первой зоне — верхняя часть реак- 93 Таблица 3.8. Характеристика современных промышленных газогенераторов Газогенератор Показатель Характеристика угля: тип Все угли, кроме кок- сующихся 6 — 40 Лигниты н суббиту- миназные 0,1 — 8 Все угли 0075 (70%) 01 — 10 До 8 До40 размер частиц, мм содержание влаги, % (масс.) Состояние угля в ре- акторе До 30 До 12 Стационар- Псевдоиый слой ожижеииый слой 2,0 — 3,0 0,12 — 0,21 Режим уноса Водоугольиая суспензия в ре жиме уиоса 3,5 — 4,0 1600 2000 1100 1200 1 — 3 ч 60 — 90 90 — 96 99 99 35,2 75 42,2 6,0 55 140 зз 12 0,76 0,24 0,55 0,50 0,88 3,1 0,50 1,90 5,9 0,85 0,30 0,64 20 39 ЗО 1О 0,7 2,0 ЗΠ— 50 35 — 46 13 — 25 1 — 1,8 1,О 55 — 66 21 — 32 7 — 12 0,1 0,5 55 зз !1 0,1 0,5 11,5 10,6 — 11,8 11,5 9 — 13 75 — 85 75 45 — 75 75 — 85 Нез учета содержания серазстьж ссединеена.
Рабочее давление, МПа Максимальная тем- пература в газогене- раторе, 'С Вид дутья Состояние золы Время пребывания угля в газогенерато- ре Степень конверсии углерода, %с Максимальная еди- ничная мощность га- зогенератора: по углю, т/ч ОМУ по газу, тыс. мз/ч Расход, т/т ОМУ: кислорода пара Объемное отношение пар/кислород Состав сырого газае, % (об,)г СО Нз СО, СИ, С.Й Среднее отношение Нг: СО в газе Теплота сгорания газа (высшая), МДж/и' Тсрмическнй к п. д. газогенератора, % е!.згм «ушешег» тсчзех «техасо» «Ксррегз- Парокислородное Сухая Н(накнй шлак 20 — 40 мин 0,5 — 1О с ! — 10 с тора — при температуре 350'С он сушится горячими газами, в средней — при температуре 600'С уголь подвергается полукоксованию с образованием газов, смолы и полукокса.
В третьей зоне, расположенной у основания газогенератора„ при температуре 870'С в результате реакций топлива с паром н кислородом образуется газ, который практически не содержит метана. Газ проходит слой угля снизу вверх, при этом его температура снижается, и в более холодных зонах реактора начинают протекать реакции образования метана. Таким образом, в получаемом продуктовом газе содержатся непредельные углеводороды и смолы, что требует обязательной очистки газа и обусловливает высокий расход воды для охлаждения и удаления нежелательных компонентов. Газ также содержит повышенное количество метана (до 8 — 12о/о (об.)1.
Процесс газификации методом «1пгпЬ отличается высокой степенью конверсии углерода, достигающей 99%. Термический к. п. д. газогенератора составляет 75 — 85о/з. Преимуществом процесса «(.пгпЬ является также то, что он проводится при повышенном давлении, что значительно увеличивает единичную производительность газогенератора и позволяет снизить затраты на сжатие газа при его использовании в дальнейших синтезах. Процесс «зЧ1пЫе㻠— первый промышленный процесс газификации угля.
Максимальная единичная мощность действующих газогенераторов этого типа в настоящее время составляет 33 тыс. мз газа в час. Процесс основан на переработке угля в псевдоожиженном слое при атмосферном давлении. Температура в слое поддерживается на 30 — 50'С ниже температуры размягчения золы, которая выводится из реактора в сухом виде. Газогенератор «тЧ(пЫег» представляет собой аппарат, футерованпый изнутри огнеупорным материалом, псевдоожиженный слой создается продуванием парокислородной смеси через измельченный уголь. Более крупные частицы угля газифицируются непосредственно в слое, а мелкие частицы выносятся из.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
