Тандем - 2, шлакоблочные станки, бетоносмесители


Производство оборудования и технологии
Рубрики

Парогазова установ ка з внутрішньоцикловою газифікацією вугілля

Технології внутрішньоциклової газифікації вугілля для ПГУ — один з найперспективніших напрямів розвитку енергетики. На їх основі вирі­шують проблеми, пов’язані з підвищенням ККД існуючих ТЕС і потре­бою охороняти навколишнє середовище від шкідливих викидів. До пере­ваг цих технологій можна віднести: високу економічність (ККД ПГУ мо­же досягати 46-50 %); екологічну чистоту (ступінь зв’язування SO2 біль­ше 97 %, а N0* — більше 90 %); можливість роботи в маневровому режи­мі; широкий діапазон використання палива різного ступеня метаморфіз­му, зокрема високосірчистого і солевмісного палива.

Газифікатор, що працює під тиском, органічно вписується в схему ТЕС, яка працює за парогазовим циклом. Це пояснюється наявністю в циклі потрібної кількості водяної пари, стисненого повітря і, якщо треба, кисню.

Парогазовий цикл з газифікацією вугілля можна умовно поділити на чотири стадії:

1) виробництво паливного газу за рахунок реагування вугілля з висо­котемпературною парою або пов ітрям (або чистим киснем);

2) очищення отриманого паливного газу;

3) згорання газоповітряної суміші (за реалізації технології газифікації);

4) застосування теплоти продуктів згорання ГТУ і паливного газу пі­сля газифікатора у виробництві водяної пари, що використовують як ро­боче тіло в ПТУ, а також, якщо треба, як одну зі складових процесу гази­фікації.

Процеси, що відбуваються на першій стадії (у газифікаторі), опису — ють такими реакціями:

C+CO2 = 2CO, AH = +172,5 кДж/моль (реакція Будуара);

С+Н20 = CO+H2, AH = +131 кДж/моль (реакція водяної пари);

C+2H2 = СН4, AH = -74,9 кДж/моль (реакція гідрогенізації); (8.3)

СО+Н20 = Н2+CO2, AH =-41,2 кДж/моль (реакція водяного зсуву);

C0+3H2 = СН4 + Н20, AH = -206,2 кДж/моль (реакція метанізації).

Основний внесок у процес газифікації роблять ендотермічні реакції Бу дуара і в одяно ї пар и.

У разі автотермічної газифікації вугілля потрібну кількість теплоти для протікання наведених вище реакцій забезпечують за рахунок частко­вого спалювання вихідного палива (парціального окиснювання) — реакцій неповного і повного горіння фіксованого вуглецю (і летких):

Подпись: (8.4)С +1/202 = СО, AH = -110,5 кДж/моль; С + 02 = С02, AH = -393,5 кДж/моль.

Процеси газифікації вугілля можна класифікувати за калорійністю отр иманого газу.

У процесі повітряної (або пароповітряної) газифікації утворюється низькокалорійний паливний (або вугільний) газ з теплотою згорання

3.. .7 МДж/м3. Такий газ доцільно спалювати поблизу місця його од ер — жання без транспортування на далекі відстані.

У процесі кисневої (або парокисневої) газифікації (під тиском до 3 МПа) утворюється середньокалорійний синтез-газ з теплотою згорання

10.. .16 МДж/м. Такий газ можна спалювати як поблизу місця його одер — жання, так і тр анспор ту вати.

Висококалорійний газ (або замінник природного газу) можна одержа­ти в результаті кисневої (або парокисневої) газифікації вугілля під висо­ким тиском (понад 10 МПа) або в результаті переробки синтез-газу. Ви — сококалорійнийгаз може мати теплоту згорання 20…40 МДж/м.

Газифікатори поділяють на апарати газифікації вугілля в нерухомому шарі, киплячому шарі, потоці і розплаві (рис. 8.3).

Найперспективнішою схемою виконання газифікаторів з нерухомим шаром уважають газифікатори з протилежним напрямком руху потоків вугілля і газифікуючого агента. Температура проведення процесу газифі­кації в таких апаратах у зоні спалювання коксозольного залишку вища за температуру плавлення золи (тому такі апарати працюють з рідким шла- ковидаленням і з обертовою колосниковою решіткою). Температура отриманого газу на виході з реактора вища на 200…300 °С від температу — р и конденсації смол.

image65

Рис. 8.3. Основні типи реакторів газифікації вугілля: а — газифікація в нерухомому шарі 800 …1 600 °С; б — газифікація в киплячому шарі 800 …1 000 °С; в — поточна га- зифікація 1 500.1 900 °С; г — газифікація на базі розплавленого металу 1 500 °С

В апаратах з киплячим шаром за рахунок створення псевдозріджено- го шару вдається проводити газифікацію вугілля при температурах, мен­ших за температуру плавлення золи, і забезпечувати сприятливі умови для тепло — і масообміну (практично постійну температуру по висоті ша­ру ). Через знижену температуру процесу зменшуються викиди оксидів азоту і сір ки в навколишнє середовище і такі апарати пр ацюють з сухим золовидаленням. Крім того, сірка в шарі може зв’язуватися як із золою, так із вапняком (або доломітом), який уводять у шар.

Гази фікатори з киплячим шаром мають такі різновиди: зі стаціонар —

ним киплячим шаром; з киплячим шаром, що розширюється; з цирку —

лювальним киплячим шаром. Вони різняться концентрацією твердої фа­з

зи у верхній частині реактора (від 0,4 мг/м для стаціонарного шару; до 1,5 мг/м3 для шару, що розширюється, і 1,5…15 мг/м3 для циркулюваль- ного киплячого шару). Останні два типи газифікаторів працюють з цир- кулювальним киплячим шаром, що сприяє підвищенню інтенсивності газифікації.

Потокові гази фікатори поділяють на апарати зі спадним і східним потоком. Через високу температуру процесу газифікації пилоподібних частинок вони мають найвищу порівняно з іншими апаратами продукти­вність реакційного об’єму. В отриманих у процесі газифікації газах не містяться смоли і феноли.

Щоб забезпечити потокову газифікацію вугілля, треба підтримувати високі температури реагування (1 400…2 000 °С). Тому більшість пото­кових газогенераторів працюють або їх проектують на кисневому або па­рокисневому дутті (особливо, якщо використовують низькореакційне тверде паливо). Через неможливість зв’язування сірки в газогенераторі потрібне глибоке очищення газу від сірчистих сполук.

Газифікацію в розплаві солей або металів роблять в апаратах, що працюють як на кисневому, так і на повітряному дутті. Цей спосіб гази­фікації вугілля відрізняється від інших жорсткими вимогами до забезпе­чення температурного рівня ванни розплаву. Такі установки можуть пра­цювати тільки в базисному режимі. Через високу температуру процесу потрібне глибоке очищення отриманих газів від сполук сірки і азоту.

Внутрішньоциклову газифікацію вугілля можна проводити за мето­дом Лургі у щільному шарі (рис. 8.4), за методом Вінклера у киплячому шарі (рис. 8.5).

image66

Рис. 8.4. Принципова схемаПГУ з внутрішньоцикловою газифікацією вугілля за методом Лургі

image67

Рис. 8.5. СхемаПГУ з внутрішньоцикловою газифікацією в киплячому шарі

При відповідному рівні очищення газів після газифікатора можливе також успішне застосування ГПУ з внутрішньоцикловою газифікацією палива.

Оставить комментарий