Газификация твёрдого топлива.

Высоко-температурная окислительная переработка твёрдого топлива с целью получения горючих газовых смесей, 3 компонента: Н₂, СО, СН₄. В качестве окислителей выступают воздух, воздух, обогащённый кислородом, кислород, водяной пар или их смеси.

где 1-воздушный генераторный газ, 2-водяной генераторный газ,3-полуводяной газ. Окси- водяной газ – это когда вместо воздуха берут технический кислород.

Из твёрдого топлива получается газообразное топливо; Серосодержащее топливо позволяет получить газ без серы, потому что сера перейдёт в сероводород.

Виды идеальных генераторных газов.

1)если окислителем является воздух, то идеально-воздушный газ. Процесс не требует тепла, т.е. дельта Н=218,8кДж, однако минус в том, что %СО=34,7%(процент горючих компонентов).

2)более выгодный процесс, если окислителем будет водяной пар, где реакция идёт с поглощением теплоты дельта Н= 431,4кДж, но «+» в том, что получаются 100% горючие компоненты.

3)

Коэффициент полезного действия газификации.

,где числитель – объём газа и теплота горения 1м³, а знаменатель – теплота, выделившаяся при сжигании 1кг топлива.

Генераторный газ	Состав газа, %			объём	Теплота горения	КПД
	СО	Н2	N2
Воздушный	34,7	-	65,3	5,37	4400	0,72
Водяной	50	50	-	3,73	11770	1
Полуводяной	40,3	18,2	41,5	4,63	7080	1
Оксиводяной	68,9	31,1	-	2,71	12150	1

*Для случая идеального газа, реальный газ отличается побочными реакциями.

В случае воздушного газа:

В случае водяного газа необходимо учесть расход тепла на выделение водяного газа:

Дополнительные затраты тепла на газификацию водяным паром составляет 12,6кДж/кг, т.е. необходимо это учесть при расчёте КПД.

Газификация твёрдого топлива(природного) – гетерогенный процесс, многостадийный, необходимо снизить время на прохождение диффузионной стадии. Оптимальный вариант: использование измельчённого твёрдого топлива, что требует дополнительных затрат.

Типы аппаратов для газификации природного топлива(газогенераторы).

1)Типа Лурги. Крупнокусковое топливо 5-10мм, затраты на измельчение малы. Требований к размерам нет. Топливо загружается в люк, спускаясь переходит в газ, остаётся лишь неокислившаяся из угля зола. Образуются зоны с различными температурами. По мере увеличения температуры, процесс газификации идёт более интенсивно. В верхних слоях идёт полукоксование и появляются не нужные соединения. Снизу выходит шлак, сверху – генераторный газ. Достоинства и недостатки: малые затраты на подготовку топлива, простота конструкции; однако газ содержит элементы коксового газа, т.е. необходима дополнительная очистка, возможно спекание частиц топлив, т.е. в шлаке может оказаться непрореагированный уголь, нельзя использовать топливо размером меньше 5мм, требуется температурный контроль(если температура =1000 градусов или чуть выше – шлак удаляется, но если больше 1300 градусов – происходит жидкое шлакоудаление).

2)Газогенератор Koppers-Totzek. Сырьё – совсем мелкий уголь(меньше 0,1мм), т.е. угольная пыль, смешанная с газифицирующим компонентом. Сверху отводится генераторный газ, снизу – шлак. Достоинства: высокая скорость процесса, малое пребывание частиц в реакторе. Недостатки: шлак может выходить в виде пыли с газом, т.е. нужна дополнительная очистка, дополнительные затраты на сушку и помол топлива, +расход энергии.

3)Газогенератор Winkler. Газификация в псевдоожиженном слое твёрдого материала. Размер частиц 1-5мм, т.е. необходим помол. Среднее время пребывания частиц в реакторе, размер частиц должен быть СТРОГО одинаков.

4)Подземная газификация под давлением.

СО+3Н₂=СН₄+Н₂О

Повышая температуру, повышается давление до нескольких десятков атмосфер, образуется метан.