Газогенераторные процессы и установки. Гидрогенизация угля

1. Лекция №20

Газогенераторные
процессы и установки.
Гидрогенизация угля
Процессы газификации твердого топлива – это окислительные процессы ТХП твердого
топлива. ОКИСЛИТЕЛЬ: воздух,O 2 ; H 2O; CO 2 , различные смеси, в т.ч. ОГ
высокотемпературного ТТР.
ИМ – топливо + окислитель;
Целевой продукт – генераторный газ, именуемый по названию окислителя;
Роль топлива: технологическое сырье (исходный материал) и энергоноситель.;
Попутные продукты:
смолы (не всегда);
технологические отходы: шлаковые отходы, унос топлива

2.

1. Парокислородная газификация кускового угля под давлением
в шахтном газогенераторе
ШО
Основные зоны по высоте:
I. ЗРО ШО газогенераторного процесса;
догорание С;
H 2O O 2
охлаждение ШО окислителем:
II. Кислородная зона: зона генерации теплоты;
С + O2→CO2 + CO + Qэнд;
верхняя граница зоны: O2ог ≤ 0,1%; Hкз ~ 3dк.
III. Восстановительная зона – зона газификации С:
С + CO2 ↔ 2CO – Qэнд.1;
С + Н2O ↔ H2 + CO – Qэнд.2;
Верхняя граница: tгг ≤ 800°С; Hвз ~ 3 Hкз.
IV. Зона сухой перегонки: зона полукоксования.
V. Предварительный нагрев. при высоком давлении:
получают развитие реакции
Сушка
метанообразования,
VI. Газовый коллектор
например:
CO + 3H2 ↔ CH4 + H2O + Qэкз
2

3.

Требования к топливу:
• кусковое,
• сортированное.
Доработка продуктов газификации:
• конденсация и улавливание смол и воды;
• улавливание H2S;
• улавливание уноса угольной пыли.
Материальный расчет – только в рамках неравновесной модели ГГ-процесса; только
уравнения материального баланса химических элементов: С, H, O, N, S.
Система уравнений получается замкнутой лишь при использовании большого числа
эмпирических параметров газогенераторного процесса, например:
УМБ углерода
Vггс COc2 COc CHc4
22 ,4
12
mсм Cсм m ун C ун mш.о Cш.о Cр
кг С
100 кг топл
3

4. Введение

с
Можно найти Vгг (м3/(кг топлива)), если известны:
c
c
c
1. CO 2 ,CO ,CH 4 ; %
2. mсм , m ун ,mш.о ;
3. Cсм , Cун , Cш.о ;
р
4. C .
2. Воздушная или паровоздушная
газификация угольной пыли
Последовательность зон по ходу движения
нагрев, сушка
сухая перегонка,
полукксование
восстановительная
зона
кислородная зона
4

5.

Постановка задачи материального расчета
равновесного газогенераторного процесса
ИД: 1. Состав угля; состав окислителя.
2. Удельный расход окислителя.
3. Реакции: CO + H2O ↔ CO2 + H2;
(Kp1);
H2S + 2H2O ↔ 3H2 + SO2; (Kp2);
CH4 + H2O ↔ CO + 3H2 (Kp3).
4. Термодинамические параметры процесса: Tгг, ргг
ИВ: VCO ; VCO 2 ; VH 2 ; VH 2O ; VN 2 ; VH 2S ; VSO 2 ; VCH 4 ; Vгг ; м3/(кг угля).
Уравнения МБХЭ: С, Н, О, N, S
5 уравнений
Уравнения закона действующих масс – 3 уравнения, содержащих Kp1, Kp2, Kp3.
Уравнение нормировки:
V j Vгг
Дообработка ГГ:
• охлаждение (РПКГог, КУ);
• улавливание пыли, H2S, SO2;
• Метанирование, при парокислородной газификации под давлением .
5

6. Введение

3. Паро-углекислотная газификация угля
высокотемпературными отходящими газами
max
max
ок
Снимает экологическое ограничение по росту T т.п , T п.г . O2
100%
6

7.

ГИДРОГЕНИЗАЦИЯ УГЛЯ
Принципиальная схема технологии ТЕРМОКОКС-О2 (Исламов С.Р.)
7

8.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!
8