mtrci.com

A+ R A-

Газификация твердых топлив

Печать

Газификация твердых топлив - это термохимический процесс преобразования (конверсии) органической части твердого топлива в генераторный газ.

Генераторный газ по свойствам похож на природный газ и может использоваться взамен последнего и как сырье для дальнейшей химической переработки, и в качестве удобного и эффективного топлива для сжигания в горелках всевозможных сушилок, обжиговых и нагревательных печей, котлоагрегатов, в камерах сгорания двигателей различных типов, в газотурбинных и газопоршневых установках.

В качестве сырья для газификации могут выступать практически все углеродсодержащие материалы природного и техногенного происхождения: горючие ископаемые (угли, сланцы, торф),  древесина, отходы переработки сельскохозяйственных культур, отходы лесозаготовки и деревообработки, иные углеродсодержащие отходы производства и потребления.
Газификация углей осуществляется путем химических превращений содержащегося в угле углерода и водяных паров при высоких температурах с образованием смеси горючих газов - монооксида углерода, водорода, метана. Необходимая для протекания реакций теплота выделяется за счет сжигания части угля. Полученный генераторный газ очищается с помощью промышленно освоенных и экономически эффективных процессов. В итоге газификации из угля получают чистый горючий газ и теплоту, которая может быть превращена в работу.

Несмотря на глобальное лидерство нефти и газа как первичных источников энергии, уголь по-прежнему занимает очень прочные позиции и его роль в энергетическом балансе большинства стран будет возрастать. Одним из самых перспективных технологических решений использования углей разного качества является его широкомасштабная газификация.

Технологии газификации углей широко применялись в начале 20-го века и в энергетике и в химической промышленности Германии, где действовали электростанции на газифицированном угле и предприятия по производству моторных топлив из углей. В течение почти всего 19-го и более половины 20-го века генераторный газ был в числе основных энергоносителей цивилизации. Новый всплеск интереса к технологии произошел после нефтяного кризиса 1970-х годов. Сейчас газификацию угля активно применяют Shell, General Electric, Siemens, Mitsubishi. Газификация углей развивается в Китае, где нет дешевых энергоносителей - природного газа и нефти. Несомненными лидерами в плане газификации твердого топлива для децентрализованного электроснабжения являются Индия, Китай и Бразилия. Промышленно развитые страны (США, Швеция, Дания, Нидерланды, Канада и Япония) проявляют действенный интерес к развитию технологий и созданию новых образцов оборудования газификации твердого топлива. Наиболее проработанными технологиями газификации угля являются: газификация в насыпном слое, газификация в кипящем слое (КС), газификация в потоке. Прямой продукт газификации углей (сырой генераторный газ) всегда содержит некоторые количества углекислого газа СО2, воды H2О, метана СН4, оксида озота NО2 и сероводорода H2S. Содержание СО + Н2, являющихся основными источниками энергии при последующем использовании, в сыром генераторном газе составляет до 86,8% (об.). После прохождения через многоступенчатую систему очистки газогенерирующей установки, очищенный топливный газ содержит уже более 96% (об.) СО + Н2. Состав получаемого газа зависит от схемы газогенератора и режима процесса. Скорость газификации  твердых топлив существенно зависит от температуры. С повышением давления увеличивается концентрация СН4.