2.3 Расчет выхода газа на единицу перерабатываемого топлива

Газ, получаемый при газификации, представляет собой смесь различных газообразных и парообразных компонентов, в основном углеродсодержащих. Парообразные продукты, присутствуют в газопаровой смеси в виде паров воды, смолопродуктов и легких углеводородов, конденсирующихся при положительной температуре (бензиновые фракции и др.).

Выход газа определяют с учетом опытных данных, полученных при газификации топлива в условиях эксперимента на специальных газогенераторах [2]. При этом учитывают выход смолопродуктов и газового бензина (если они, образовавшись, не успевают сгореть в процессе газификации), т. к. химически потенциальное тепло смолопродуктов и газового бензина достаточно велико. Также учитываются потери углерода (горючих) с уносом и провалом.

В общем случае удельный выход (на 1 кг твердого топлива) сухого газа (без паров воды) , нм³/кг, при относительно небольшом содержании водорода в газе, может быть рассчитан по балансу углерода:

где - доля углерода в соответственно: исходном топливе (на рабочую массу), твердом уносе, шлаке, смолопродуктах и газовом бензине. Отношение определяет содержание углерода в компонентах сухого газа с одним атомом углерода, кг/нм³, (здесь - молекулярная масса углерода - 12 кг, 22.4 – объем, который имеет 1 кмоль любого газа в нормальных условиях, нм³); - объемные доли углеродсодержащих компонентов в сухом газе.

Потери углерода с уносом, %, равна , где - потеря рабочего топлива с уносом, зависящая от вида топлива, количества мелочи в нем, и интенсивности процесса газификации (изменяется в пределах 1…8%). С уменьшением среднего размера фрагментов твердого топлива величина возрастает. При переходе к газификации в подвижном (кипящем) слое величина также растет с увеличением интенсивности обдува слоя.

Потери углерода со шлаком (провалом) , %, возникают из-за механического уноса твердых частиц углерода из слоя топлива вместе со шлаком (золой). Величина определяется по балансу золы:

Где x – доля углерода в сухом шлаке, обычно равная 15…25% (в среднем 20%), - минеральная часть топлива (рабочая масса).

Доля углерода, переходящая в смолу и газовый бензин ,%, определяется по формуле:

Где и - выход соответственно смолы и газового бензина, %, и - содержание углерода в смоле и газовом бензине, %. В смоле содержится около 80%, а в газовом бензине около 85% углерода. Выход смолы составляет от 1 до 8%, выход газового бензина - от 1 до 3% в расчете на рабочую массу топлива[2].

Таким образом, количество газифицируемого углерода (в долях), определяется по формуле:

,

где величины заданы в %.

В свою очередь, содержание доли углерода в сухом газе (кг/нм³), определяют, исходя из состава углеродсодержащих компонентов газовой смеси:

,

где СО, СО₂, СH₄, …. – объемная доля углеродсодержащих компонентов в неочищенном газе, %. В нашем случае содержание и т. д. не учитывается ввиду сравнительно малого содержания их в выходящем газе.

Таким образом, выход сухого газа, нм³/кг рабочего топлива определяется по формуле: