Производство и распределение генераторного газа.
Генераторный газ - искусственно разработанное топливо с заданным хим. составом и заданной концентрацией главного горючего компонента.
Для получения генераторного газа используют газогенераторы, в которых твёрдое топливо переводится в газообразное состояние. Разработано множество конструкций газогенераторов.
Схема газогенератора.
вода
топливо
барабан
-
сепаратор
IV
III
II
Паровоздушная I
Смесь
шлак
воздух
I - зона окисления. Все первичные реакции можно свести к следующему механизму:
II - зона - восстановительная. Реакции идут при температуре 1000 - 1200оС.
III - зона обогащения продуктами коксования. В этой зоне свободного кислорода нет и движущийся газ обогащается парами смолы и другими газообразными компонентами.
IV - зона подогрева. Температура газа 300 - 400оС.
Состав
газа по высоте
шахты существенно изменяется.
В результате можно получить газ следующего
состава: СО
-
;
Н2
-
;
СН4
-
;
СО2
-
;
Н2О
-
;
N2
- остальное. Теплота
сгорания
генераторного газа
Для снижения СО в газе, необходимо организовывать дутьё пара с добавлением кислорода. При подаче только пара процесс газификации затухает, т.к. снижается выделение тепла. Максимальный тепловой эффект достигается при подаче пара в кислород 5/1.
Для получения более калорийного газа с высоким содержанием метана используют газогенератор Копперс – Тотцека. Газ получается следующего состава:
СН4 – 40 – 50%;
СО – 1 3%;
Н2 – 20 – 30% ГЕНЕРАТОРНЫЙ ГАЗ
УГОЛЬНАЯ ПЫЛЬ НА ОЧИСТКУ
+
N2
ПАР Р
= 3 – 4 МПа
t=1000оС
О2
ЗОЛА
Воздух и продукты его разделения.
Воздух представляет собой смесь газов:
N2 – 78.9%; О2 – 20%; СО2 – 0,03%; Ar – 0,93% (аргон); Nе – 0,0018% (неон); Не – 0,000524%(гелий).
В металлургической промышленности используются циклоны низкого давления для ожижения воздуха, разработанные Капицей П.Л в 40 ых годах. Цикл был разработан в связи с резко возросшим производством стали в годы ВОВ.
Использование низких давлений снижает громозкость оборудования, однако требует обеспечение низких температур перед блоком расширения или блоком детандирования и обеспечения изоляции блока.
В реальных условиях блок выполнен в виде металлического короба, внутри которого расположено оборудование блока, всё это засыпано порошковой изоляцией.
Цикл ожижения воздуха Капицы П.Л. реализуется по следующей схеме:
Воздух с параметрами вточке 1 изотермически сжимается от Рн до Рокр.среды (Рт)
Рт для цикла Капицы 0,5 – 0,7 МПа.
Изотемическое сжатие обеспечивается за счёт отвода тепла в окружающую среду охладителем. С параметрами точки 2 воздух поступает в регенеративный теплообменник, в котором прямой поток '' М '' охлаждается обратным потоком '' П ''. в цикле РТ1 и РТ2 выполнены в виде регенератов в которых кроме теплообмена происходит и массообмен, при этом на насадке регенератора из прямого потока вымораживается Н2О, СО2. Обратный поток выносит вымороженные продукты в окружающую среду. После РТ1 часть потоков в количестве m направляется в детандер ДТ, после расширения смешивается с обратным потоком n.
Прямой поток в количестве 1-m с параметрами точки 7 охлаждается в РТ2 в процессе 7-3, при этом происходит охлаждение газа, т.е. энергия расходуется на фазовый переход.
Процесс 3-4 – это процесс дросселирования на дроссельном вентиле ДВ, при этом жидкость переходит в состояние насыщенного пара и поступает в отделитель жидкости ОЖ, где разделяется на сухой насыщенный пар (точка 6) и перегретый пар.обратный поток с параметрами в точке 6 смешивается с расширенным в детандере потоком и после регенератора выбрасывается в окружающую среду.
m 2 КМ
РТ1 1
1
- m
М
7
П
РТ2 ДТ
3
ДВ
4
6
5
Преимущества схемы:
-
низкая степень повышения давления, следовательно малая металлоемкость конструкции;
-
высокая производительность .
Недостатки схемы:
-
необходимость качественной изоляции;
-
низкая доля сжиженного продукта на каждый килограмм воздуха поступающего в цикл;
-
большие удельные затраты электроэнергии на единицу продукта (по сравнению с циклами высокого давления).