Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

ГАЗОГЕНЕАТОР С САМООБОГРЕВОМ ДЛЯ ВОЗДУШНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ

Дубинин А.М. Филиппов Д.В. Тупоногов В.Г. Ляхов Е.В.
Газификация бурых углей применяется для выработки газа, который в дальней­шем используется в качестве восстановительной атмосферы в металлургии; для энерге­тических целей, а также для получения жидкого топлива. Однако, многие существую­щие технологии газификации предусматривают кислородное дутье, что обуславливает значительные затраты на сооружение и эксплуатацию блоков разделения воздуха.

Одним из наиболее распространенных способов получения газа из углей являет­ся газификация в кипящем слое [1,2]. Воздушная газификация бурых углей в кипящем слое позволяет получить горючий газ без использования кислородного дутья.

В кипящем слое одновременно идут две реакции: 2C + O2 + 3,76N2 = = 2CO + 3,76N2 - частичного горения углерода с выделением теплоты и C + CO2 + + 3,76N2 = 2CO + 3,76N2 - эндотермическая реакция взаимодействия оставшегося угле­рода с диоксидом углерода. Часть продуктов газификации (1-х) поступает на горение со вторичным воздухом, где выделяется теплота: 2CO + 3,76N2 + O2 + 3,76N2 = 2CO2 + + 7,52N2. Продукты газификации и полного сгорания углерода отводятся раздельно.

При идеальном перемешивании твердой фазы в газогенераторе с кипящим слоем стационарную задачу о распределении температуры и концентраций реагирующих компонентов можно описать следующей системой уравнений:

а

где: 

qx0 - теплота экзотермической реакции частичного горения углерода 2C+O2+3,76N2 = C+CO2+3,76N2 , отнесенная к массе исходного углерода, равная 16410 кДж/кг;

qx3 - теплота эндотермической реакции C+CO2+3,76N2 = 2CO+3,76N2 , отнесенная к массе исходного углерода, равная 8031 кДж/кг;

qx1 - теплота экзотермической реакции горения оксида углерода 2CO+3,76N2+O2+3,76N2 = 2CO2+7,52N2 , отнесенная к массе углерода, равная 16507 кДж/кг;

qy ; qвy; qвl ;qв2 -теплота, вносимая в газогенератор с углем, влагой угля, воздухом, по­даваемым на газификацию и горение, отнесенные к массе угля и равные соответствен­но 27, 66, 116, 277 кДж/кг;

qнив у - теплота, затраченная на нагрев и испарение влаги угля, отнесенная к массе угле­рода и равная 1230 кДж/кг;

q3 ; q4 - потери теплоты с химическим недожогом и уносом угля, приняты равными 0,03 и 0,02 соответственно;

Cпг и Cпc - удельные теплоемкости продуктов газификации и сгорания, равные 9,68 и 9,2 кДж/(кгК), отнесенные к массе исходного углерода, соответственно; x - доля продуктов газификации, отводимая из газогенератора для полезного использо­вания, а (1-х) - на сжигание для повышения температуры в кипящем слое;

GC - массовая скорость углерода на входе в кипящий слой, равная 0,12 кг/(с-м );

ρ0пг - плотность продуктов газификации при нормальных условиях, равная 1,51 кг/м3;

CCL - концентрация углерода в слое;

CC0 - концентрация углерода на входе в слой, равная 0,52 кг/м3;

P, P0 - давление в газогенераторе и атмосферное давление, равные 0,1 МПа;

rO2 ; rCO; rCo2 ;rN2 - объемные доли кислорода, оксида углерода, диоксида углерода и азота в продуктах газификации, м33;

K2, K3 - константы скоростей реакций взаимодействия углерода с кислородом и угле­рода с диоксидом углерода, м3/(скг), взяты из [3];

R - универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/(мольК);

t - температура в кипящем слое, oC;

ε - порозность кипящего слоя, равная 0,5.

Расчеты показывают, что при увеличении доли продуктов газификации, идущих на сгорание (1-х) увеличивается температура в кипящем слое и теплота сгорания Q, но количество полезно отводимого продукта газификации уменьшается. Однако, произве­дение B • х • Qir, кВт (где B - производительность газогенератора по продуктам газифи­кации, м3/с) имеет экстремальный характер и достигает максимума 44 кВт при х = 0,925. При этих условиях температура кипящего слоя составляет 815 oC, теплота сгорания продуктов газификации 3629 кДж/м3.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Альтшурер В.С., Сеченов Г.П. Процессы в кипящем слое под давлением. М.: Наука, 1963. 214 с., ил.
  2. Альтшурер В.С. Новые процессы газификации твердого топлива. М.: Недра, 1976. 280 с., ил.
  3. Лавров Н.В. Физико-химические основы горения и газификации топлива. М.: Металлургиздат, 1957. 288с.

Библиографическая ссылка

Дубинин А.М., Филиппов Д.В., Тупоногов В.Г., Ляхов Е.В. ГАЗОГЕНЕАТОР С САМООБОГРЕВОМ ДЛЯ ВОЗДУШНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 11. – С. 39-40;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=26423 (дата обращения: 26.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074