2.1.1. Автотермические процессы

Автотермические способы газификации, широко используемые в про-мышленности, проводятся в стационарном и "кипящем слое", в потоке пыле-видного топлива.

Газификация кускового топлива в стационарном слое является самым старым способом производства газа: смесь воздуха и водяного пара в качест-ве газифицирующего агента применили впервые примерно 150 лет назад.

Газификацию, как правило, проводят в цилиндрической шахте, обору-дованной вращающейся решеткой. В этом случае топливо, подаваемое свер-ху, газифицируется газообразным агентом, поступающим к нему противото-ком. Уголь сначала подсушивают и затем газифицируют при температуре свыше 1273 К. Золу удаляют снизу с помощью вращающейся решетки. Если в качестве газифицирующего агента применяют кислород и водяной пар, можно установить такую температуру, при которой зола удаляется в жидком состоянии.

На рис. 2.3 представлены газогенераторы трех различных типов для газификации угля в стационарном слое. Агрегаты различаются конструкцией отдельных узлов, например решетки, систем шлюзования угля и распределе-ния угля по сечению.

Генераторы с вращающейся решеткой (рис. 2.3, а, б) благодаря про-стейшей конструкции наиболее пригодны для газификации кокса. Обычно промышленные генераторы имеют диаметр до 5 м при высоте слоя топлива 1,3-1,8 м. В непрерывном производстве при использовании воздуха, обога-щенного кислородом, и водяного пара, получают низкокалорийный газ (теп-

3

лотворная способность 5,2 кДж/м) следующего состава (в % (об.)):

СО ………………27,8	СО2 …………… 3,6
Н2………………..12,4	N2 ……………… 56,О

Генераторы с жидким шлакоудалением (рис. 2.3, в) не имеют решеток. Шахта цилиндрической формы к низу переходит в конус и оканчивается ци-линдрической частью, в которой и собирается жидкий шлак. Обычно в каче-стве сырья используют кокс. Смесь водяного пара и кислорода или осушен-ного воздуха, которую применяют в качестве газифицирующего агента, предварительно перемешивают и с помощью форсунок, равномерно распре-деленных по окружности, вводят поверх слоя шлака. Шлак периодически удаляют через выпускное отверстие. Температура выходящего газа (если в процессе используют смесь кислорода и водяного пара) составляет 623-673 К. Производительность процесса при газификации доменного кокса кислоро-

64

33

дом - ~ 15000 м/ч, теплотворная способность 11,8 МДж/м. Газ имеет сле-дующий состав (в % (об.)):

СО………….. 64,6 СО2 ………….. 5,7

Н2 …………… 28,7 N2 …………… 1,0

3³

Расход кислорода в газогенераторе составляет 0,25 м/м неочищенного

3

синтез-газа, а расход пара - 0,3 кг/м.

а бв

Рис. 2.3. Газогенераторы с вращающейся решеткой (а, б) и жидким шлакоудале-

нием (в)

а - 1 - водяная охлаждающая рубашка; 2 - вращающаяся решетка; 3 - чаша

для золы;

б - 1 - шлюз; 2 - водяная рубашка; 3 - мешалка, охлаждаемая водой; 4 - вра-

щающаяся решетка; 5 - чаша для золы

В промышленности реализован также процесс газификации угля сме-сью кислорода и водяных паров под давлением при удалении золы в твердом состоянии. Газификацию осуществляют при давлении 3 МПа парокислород-ной смесью, подаваемой в реактор через вращающуюся колосниковую ре-шетку. Частицы угля размером преимущественно 5-30 мм загружают через шлюзовую емкость в генератор, в котором уголь с помощью распределителя насыпается равномерно по всему сечению шахты.

Широкое применение в промышленности нашли также газогенераторы со стационарным слоем и жидким шлакоудалением. Такие реактора разрабо-тали немецкая фирма Лурги" (рис. 2.4) и позднее английская фирма "Газ

"

Коунсил"(рис. 2.5). Протекающие в верхней части реактора реакции анало-

	65

гичны газификации под давлением с сухим удалением золы. Поэтому на ри-сунке 2.5 изображена только нижняя часть генератора.

Рис. 2.4. Генератор для газификации угля в стационарном

слое под давлением по способу "Лурги"

1 - шлюзовая емкость для угля; 2 - привод питателя; 3 - ре-

шетка; 4 - привод решетки; 5 - водяная рубашка; 6 - шлюзо-

вая емкость для золы; 7 - скруббер-холодильник; 8 - зона сушки;

9 - зона термического разложения; 10 - зона газификации; 11- зона

горения

В этом случае газифицирующим агентом является кислород со столь небольшим количеством пара, что зола остается жидкой. Жидкий шлак соби-рается в днище ванны газогенератора и находится там до момента поворота кислородно-газовой горелки в сторону отверстия в днище ванны. При этом давление понижается и шлак переходит в "закалочную" камеру, в которой осуществляется его гранулирование в воде. Гранулы периодически выгру-жают через шлюзовую емкость, работающую под давлением.

	66

Этот способ эффективен для получения синтез-газа, причем соотноше-ние СО:Н2 в газе можно изменять в широком интервале. Процесс осуществ-ляют при давлении свыше 2,0 МПа.

Рис. 2.5. Газогенератор под давле-

нием с жидким шлакоудалением

1 - под; 2 - поворачивающаяся горелка; 3 -

"закалочная" камера; 4 - шлюзовая емкость

для золы

В газогенераторе со стационарным слоем под давлением и с жидким шлакоудалением обычно получают газ следующего состава (в % (об)):

СО …………… 58,0 СН4 ……………. 9,1

Н2 ……………..25,6 N2 …………….. 1,0

СО2 …………… 6,3