5.4. Суть процесу газифікації. Використання генераторного газу

Газифікація - високотемпературний процес взаємодії вуглецю палива з окислювачами, який проводиться з метою одержання горючих газів Н₂, СО, СН₄. Окислювачами, які іноді називають газифікуючими агентами, можуть бути кисень (або збагачене ним повітря), водяні пари, діоксид вуглецю або суміш указаних речовин. Залежно від співвідношення вихідних реаген­тів, температури, тривалості реакцій та інших факторів можна одержати газові суміші самого різного складу.

Газифікація відбувається в газогенераторах, шляхом про­пускання повітря через розжарений шар твердого палива, яке знаходиться в газогенераторі. Розрізняють три процеси гази­фікації: прямий, обернений і горизонтальний. Схематично весь шар палива в газогенераторах може бути розділений на чотири зони: горіння, відновлення, сухої перегонки та підсушку (рис. 1.40).

У зоні горіння кисень повітря вступає в реакцію з вугле­цем та воднем палива, внаслідок їх окислення утворюються СО₂ та Н₂О, а часто і СО. Температура в зоні горіння підвищується при цьому до 1200... 1500 °С. Продукти горіння, піднімаючись через зону відновлення (газифікації) і стискаючись з роз­жареним вуглецем, відновлюються до оксиду вуглецю та водню, при цьому температура знижується до 900...1100 °С. Якщо температура знизиться нижче 900 °С, процес газифікації палива припиниться. В зоні відновлення відбувається також розкладан­ня водяної пари, що міститься у паливі.

а б в

Рис. 1.40. Газогенератори з різними процесами газифікації палива:

а – з прямим; б – з оберненим; в – з горизонтальним; І – зона горіння;

ІІ – зона відновлення; ІІІ – зона сухої перегонки; ІV – зона підсушки

У зоні сухої перегонки гарячі газоподібні компоненти діють на тверде паливо. Оскільки кисню в зоні горіння не має, відбувається процес сухої перегонки з виділенням газо- і пароподібних продуктів, смолистих речовин. Паливо перетво­рюється спочатку у напівкокс, потім у кокс. Генераторний газ, який утворюється в другій зоні, піднімається до гори, змі­шується з продуктами сухої перегонки і ця суміш, прямуючи до вихідного отвору, нагріває вищі шари палива до 150-200°С.

Недоліком прямого процесу газифікації є те, що генера­торний газ значно забруднюється продуктами сухої перегонки (смолистими речовинами, органічними сполуками, вугільним пилом тощо). Перед використанням такого газу в ДВЗ, його попередньо обов’язково очищують.

Ці недоліки усунено в газогенераторах з оберненим і гори­зонтальним процесами. В них генераторний газ відводиться з низу газогенератора зразу ж після зони газифікації, а продукти зон сухої перегонки і підсушки, проходячи через зону горіння згорають і не засмічують газ. Це дозволяє значно спростити установку очищення газу, що має велике значення для транспортних машин.

Склад генераторного газу залежить від палива, яке газифікується за умов в яких проходить процес (табл. 1.27).

Генераторний газ, одержаний із різних видів твердого палива, може бути використаний для роботи ДВЗ. Для роботи газогенераторів з метою одержання генераторного газу можна використовувати дрова, торф, деревне, буре та кам’яне вугілля, кокс і напівкокс, брикети з різних сільськогосподарських відходів (тирса, лузга тощо).

Таблиця. 1.27

Склад генераторного газу, % за об’ємом

Паливо	Склад генераторного газу, % за об’ємом						Тепло­та згорання Qн, кДж/м3
	СО	Н2	СН4	СО2	О2	N2
Дрова Деревне вугілля Формований торф Донецький антрацит	28,5 30,5 28,0 27,5	14,0 12,0 15,0 13,5	3,5 2,3 3,0 0,5	8,0 5,0 8,0 5,5	0,5 0,2 0,4 0,2	45,5 50,5 45,6 52,8	5861 5778 6280 5024