Показатели процесса плазменной газификации подмосковного бурого угля и горючего сланца Джамского проявления

Показатели	Подмосковный уголь		Горючий сланец
	Паровоздушная газификация	Пароводяная газификация	Пароводяная газификация
Мощность плазмотронов, кВт	100	55	65
Расход сырья, кг/ч	50	20	25
Расход водяного пара, кг/ч	20	16	21
Расход воздуха, нм3/ч	30,7	-	2
Расход азота, нм3/ч (для защиты электродов)	-	7,3	8
Температура среднемассовая, К	2500	2000	2200
Давление, атм	1	1	1
Состав газа газификации, % об.: азот водород оксид углерода диоксид углерода сероводород кислород	22,00 32,00 34,20 1,40 0,40 -	24,40 31,90 29,30 14,10 0,30 -	18,00 40,74 18,96 8,94 0,57 12,79
Удельный выход СО+Н2, нм3/кг сырья	1,87	0,91	2,15
Расход сырья на 1 нм3 СО+Н2, кг	0,535	1,099	0,465
Степень превращения горючей части сырья в газообразные продукты, %	100	100	95
Энергозатраты на 1 кг сырья, кВтч/нм3	2,00	2,7	2,01
Энергозатраты на 1 нм3 синтез-газа, кВтч/нм3	1,07	2,96	0,93
Энергетический к.п.д. процесса, %	85	78	83

Как следует из представленных данных, плазменная газификация как высокозольного подмосковного бурого угля (А^daf = 30%), так и горючего сланца отличается высокими показателями, как по степени превращения органической части в газообразные продукты и, соответственно в синтез-газ, так и по энергетическому к.п.д., который при использовании отходящего тепла для выработки пара может достигнуть 92%.

Следует отметить также высокую интенсивность процесса, которая, например, для случая паровоздушной газификации равна 720 нм³ (СО+Н₂)/м³ч, что в 5-6 раз превышает этот показатель для традиционных методов газификации.

Состав газа отличается отсутствием в нем оксидов серы и азота, что, как неоднократно отмечалось, является особо ценным показателем с точки зрения экологической оценки.

Соотношение (СО+Н₂)/N₂ в полученном газе, равное "3", легко достигается, что позволило рекомендовать дальнейшее использование полученного синтез-газа в производстве аммиака.

Сравнительный технико-экономический анализ показал, что плазмохимическая газификация паровоздушной смесью имеет лучшие экономические показатели, чем газификация по методу Копперс-Тотцека. Капитальные затраты на создание плазмохимической установки на 48% ниже, чем установки соответствующей мощности, производящей синтез-газ по методу Копперс-Тотцека. Себестоимость синтез-газа, полученного плазменным способом на 13% ниже, чем методом Копперс-Тотцека.

Особый интерес представляет переработка в окислительной плазме горючего сланца Джамского проявления. Плазменная газификация этих сланцев позволила осуществить конверсию их горючей части в синтез-газ с улавливанием рения в газообразных продуктах на специальных фильтрах, с переводом серы сланца в Н₂S и с одновременным концентрированием редких и рассеянных элементов в шлаке.

Характеристика горючего сланца представлена в таблице 4.9.

Блок-схема установки плазменной газификации горючего сланца и углей дана на рис.4.8.

Таблица 4.9

Характеристика горючего сланца Джамского проявления

Показатели	Обозначение	Сланец, % вес.
Влага общая на рабочее состояние топлив	Wr	3,6
Зольность на сухое состояние	Ad	62,0
Содержание общей серы на сухое состояние	Std	4,9
Сера сульфатная	SSO4	0,6
Сера пиритная	SP	2,3
Сера органическая	SO	2,0
Содержание
Углерода	Сdaf	20,6
Водорода	Нdaf	3,4
Азота на сухое беззольное состояние	Ndaf	0,7
Содержание кислорода	Оd	8,4

Рис.4.8

Угольный порошок шнековым питателем (1) производительностью 10-100 кг/ч с потоком транспортирующего воздуха с расходом 0,5-8,0 нм³/ч поступает в реакционную камеру (2), куда встречными потоками через пароперегреватель (3) и плазмотроны (4) подается нагретый газифицирующий агент. В процессе газификации образуются такие соединения, как СО, Н₂, СО₂, Н₂S, Re₂О₇ и т.д. Минеральная часть сланца нагревается до плавления. Расплав струями газов отбрасывается на водоохлаждаемые стенки реакционной камеры и стекает вниз в сборник шлака (9). Отходящие газы вытяжным вентилятором (7), пройдя через фильтр на улавливание рения (5), через циклон (6) выбрасываются в атмосферу через свечу, предварительно дожигаясь до СО₂ и Н₂О. Газ на анализ отбирали калибровочными шприцами из секции прямоточного канала, снабженного отводом. Твердый остаток подвергался техническому, элементному методам анализа; был выполнен также подробный анализ на содержание различных металлов в минеральной части шлака. Характеристика твердой фазы дана в табл.4.10. Распределение металлов в продуктах плазмохимической переработки горючих сланцев представлены в табл.4.11.

Рис.4.7. Блок-схема установки по плазменной переработке горючего сланца и углей.

1 – шнековый питатель;

2 – реакционная камера;

3 – перегреватель пара;

4 – плазмотроны постоянного тока;

5 – фильтр с насадкой для улавливания рения;

6 – циклон;

7 – газодувка;

8 – стенд управления;

9 – сборник шлама.

Таблица 4.10