Файл: Варанкин, Ю. В. Газовое хозяйство заводов учеб. пособие.pdf

лезно вводить небольшое количество окислителя. Совме­ щение нагрева и деструктирующего воздействия окисли­ теля интенсифицирует процесс газообразования, что позволяет рекомендовать этот прием для регулирования выхода и состава газа.

Потенциальные возможности получения горючих га­ зов путем скоростного нагрева различных видов пыле­ видного твердого топлива до 800°С с применением твер­ дого или комбинированного теплоносителя, а также ха­ рактеристика пиролизного газа приводятся в табл. 6.1. Как видно пз этой таблицы, газ скоростного пиролиза топлив гумусового происхождения с нагревом парогазо­ вой смеси до 800°С имеет теплоту сгорания около 15 000 кДж/м3. Основными горючими компонентами такого газа являются окись углерода, водород и метан. В связи с тем что газ пиролиза горючих сланцев 'Отличается высоким содержанием углеводородов, теплота сгорания его по­ вышается до 30 000 кДж/м3.

Газы, характеризуемые данными табл. 6.1, являются высококачественным промышленным топливом, а газ пи­ ролиза сланцев можно использовать также и для извле­ чения олефинов.

Энергогазохимпческое применение топлива создает предпосылки для централизованного газоснабжения предприятий, удаленных от месторождений природного газа, и позволяет существенно повысить эффективность применения топлива в народном хозяйстве.

Технологическая схема мощной парогазовой установ­ ки с комплексным энергогазохимическим использовани­ ем бурого угля Бородинского месторождения показана на рис. 6.3 [9].

Предварительная подготовка угля — его измельчение (грубый размол) и подсушка производятся в шахтной мельнице 1. Далее подсушенная угольная пыль (№ = 5 — 8%) подвергается термической переработке -в реакторе циклонного типа 2 путем высокоскоростного нагрева в тангенциальном потоке двухфазного теплоносителя. В качестве теплоносителя используется .газовзвесь' раска­ ленных коксовых частиц, разогрев которых осуществля­ ется в пневмотранспортной трубе 3 в результате частич­ ного окисления транспортирующим воздухом.

Осажденный в циклоне 4 теплоноситель шнековым питателем вводится s циклонный реактор. Для закручи­

118

вания потока коксогазовой взвеси в реакторе 2 через центральный канал шнека вдувается небольшое количе­ ство рециркулирующего газа или окислителя. Совмест­ ное вихревое движение в потоке способствует интенсив­ ному перемешиванию угля с теплоносителем и обеспе­ чивает скоростной нагрев частиц угля до заданной

Рис. 6.3. Схема парогазовой электростанции с газоэнергетическнм использованием бурого угля.

температуры. Образующиеся парогазовые продукты пи­ ролиза отводятся через центральный патрубок реактора, охлаждаются в теплообменнике 5 и направляются в си­ стему конденсации и улавливания химических продуктов (см. гл. 7).

Пиролизный газ после окончательной очистки в ко­ нечном скруббере-холодильнике 6 передается внешним потребителям или используется в газовой турбине. Твер­ дый коксовый остаток, оседающий в нижней части цик­ лонного р.еактора, частично циркулирует в тракте твер­ дого теплоносителя, а избыток его вместе с запыленны­ ми газами из турбины 10 вводится для дожигания в топ­ ку парогенератора 11. Воздух в камеру горения 9 пода­ ется компрессором 7, а газ пиролиза — газодувкой 8.

119

Потенциальное тепло исходного бурого угля распре­ деляется между газом (22—26%), химическими продук­ тами (3—5%) и коксом (70—72%). К. и. д. циклонного реактора 95—96% [9].

Технико-экономические расчеты показали, что комп­ лексное применение камско-ачинского бурого угля по описанной схеме для ,производства газа, бензольных уг­ леводородов, выработки тепловой и электрической энер­ гии иа электростанции мощностью 1,2 тыс. МВт позво­ ляет снизить капитальные затраты на 2 млн. руб. и сэко­ номить 2—3% топлива по сравнению с прямым сжига­ нием угля в топках парогенераторов. Себестоимость вырабатываемого газа и сырого бензола будет в 2—2,5 раза меньше, чем на коксохимических заводах.

Преимущества комплексного энергогазохимического применения высокосернистого мазута путем его предва­ рительного пиролиза или газификации рассмотрены в гл. 5. Технологические схемы применения на электро­ станциях устройств с высокоскоростным пиролизом, опи­ санных в настоящей главе, рассмотрены в специальной литературе [45, 46].

Остаточный гал

Рис. 6.4. Схема энерготехнологического применения природного газа.

Исходным сырьем для энерготехиологпческого комбинирования может служить и природный газ с высоким содержанием метана. Советскими учеными разработан п осуществлен метод получения формальдегида (СН2'0) — важного сырья для промышленности ор­ ганического синтеза иа основе неполного окисления метана кисло­ родом воздуха в присутствии гомогенного катализатора — окислов азота.

По этому методу (рис. 6.4) природный газ смешивается с воз­ духом в отношении 1: 2 по объему, п смесь нагревается в трубчатой

120

Г л а в а 7. ОСУШКА И ОЧИСТКА ГОРЮЧИХ ГАЗОВ

§ 7.1. Характеристика примесей в горючих газах

Горючие газы, как природные, так и искусственные, в зависимости от способа добычи и производства могут содержать различные примеси, наличие которых затруд­ няет транспортирование и использование газового топ­ лива потребителями.

Примеси искусственных газов более сложны. Помимо вышеупомянутых, в искусственном газе могут быть ча­ стицы пылевидного топлива, сажи и золы, окислы серы, сероорганические соединения, аммиак, окислы азота, не­ которые углеводороды и т. п.

Перед подачей газа к потребителям необходимо про­ изводить его осушку, обеспыливание и в некоторых слу­ чаях очистку от токсичных и агрессивных примесей.

§ 7.2. Осушка горючих газов

Влага находится в горючих газах обычно в виде пе­ регретого пара. Простейшим методом выделения влаги из газа является его охлаждение. При понижении тем­ пературы ниже точки росы влагосодержание газа сни­ жается, а избытки водяного пара конденсируются и вы­ падают в виде воды, а при охлаждении искусственных газов также частично выделяются смола и аммиак. Кон­ денсат затем отделяется от газа в соответствующих сепарационных. установках.

Поверхностные холодильники являются простейшими

1 2 2

устройствами для первоначальной осушки горючих га­ зов; они устанавливаются в местах получения искусст­ венных и естественных горючихгазов. Более тщательную осушку, если это требуется, осуществляют методом пони­ жения содержания влаги жидкими или твердыми сор­ бентами, материалами, обладающими гигроскопически­ ми свойствами.

На рис. 7.1 представлена одна из схем осушки при­ родного газа, в которой в качестве жидкого поглотителя

Рис. 7.1. Схема абсорбционной осушки газа диэтнленглнколем.

влаги (абсорбента) используется 95—98%-ный водный раствор диэтиленгликоля (ДЭГ). Осушка газа осуществ­ ляется в абсорбере 1 тарелочного типа. Насыщенный ДЭГ регенерируется, освобождается от влаги в дес-ор- бере 5 с относящимся к нему испарителем 6.

Вышедший из абсорбера ДЭГ содержит до 6—8% влаги, которую надо выделить, чтобы можно было снова использовать этот раствор в качестве поглотителя. Осу­ ществляется это простым подогревом «асыщенного раст­ вора. Водяные пары начинают выделяться в десорбере 5 из ДЭГ при его распыливании после нагрева в подогре­ вателе 2. Этому способствует дополнительный нагрев его до температуры кипения воды в испарителе 6, обогре­ ваемом горячим паром.

Освобожденный от поглощенной им ранее влаги (ре­ генерированный) ДЭГ возвращается' в абсорбер 1 через подогреватель 2, холодильник 3 и сборный бак 4, а водя­ ные пары, извлеченные из него в десорбере 5, конденси­

123

руются в холодильнике 7. Часть конденсата возвращает­ ся в десорбер на орошение, а в основном он выбрасы­ вается. Увлеченное сорбентом небольшое количество газа отсасывается вентилятором 8 из конденсата, а затем выбрасывается или сжигается.

Глубокое извлечение влаги из горючих газов дости­ гается и применением установок с твердыми сорбентами

Рис. 7.2. Схема адсорбционной осушки газа.

[18]. В качестве твердого регенерируемого поглотителя используются мелкозернистый силикагель, алюмогель или синтетические цеолиты.

Схема такой установки показана па рис. 7.2. После отделения капельной влаги и механических примесей в сепараторе 1 газ направляется в один из адсорберов 2 (на схеме — в левый), где пары влаги улавливаются слоем адсорбента. После осушки газ поступает в магист­ раль. Периодическая регенерация колонн адсорбционной установки производится путем продувания газом, пред­ варительно нагретым в подогревателе 8. Увлажненный в процессе регенерации в холодильнике 4 газ освобожда­ ется от водного конденсата в сепараторе 5 и возвраща­ ется в основной поток газа. Адсорберы просты в эксплу­ атации и обеспечивают глубокую осушку газа [18].

§ 7.3. Обеспыливание горючих газов

Существенное значение для транспортировки газа и его последующего сжигания в различных топочных уст­ ройствах имеет очистка от взвешенных твердых частиц.

1 24

Природные газы перед подачей в магистральные га­ зопроводы необходимо тщательно обеспыливать, так как тонкодисперсиые минеральные частицы являются причи­ ной повышенного износа компрессорного 'Оборудования, арматуры и регулирующих устройств. В равной степени

это относится и к искусственным газам. Доменный газ, например, отличается чрезвычайной запыленностью, до­ ходящей до 60—90 г/м3, в то время как его использова­ ние в большинстве промышленных печей не допускает содержания пыли более 15—20 мг/м3, а для сжигания этого газа в коксовых печах содержание пыли должно быть уменьшено до 10 мг/м3, т. е. в десятки раз по срав­ нению с исходным.

125

Сложную задачу представляет очистка от пыли тех горючих газов, которые получаются при термической, переработке мелкофракционного или пылевидного топ­ лива в газогенераторах с псевдоожиженным слоем либо в камерах термического разложения установок энерго­ газохимического применения топлива.

Простейшими устройствами для сухой грубой очистки газов от пыли являются различные сепараторы (цикло­ ны) (рис. 7.3). Все они используют различие плотности газа и твердых частичек пыли, и сепарационный эффект создается либо при резких (на 180°) поворотах потока газовзвеси, либо под действием центробежной силы в цилиндрических циклонах. Последние, будучи объедине­ ны надлежащим образом в батареи, могут обеспечить улавливание частиц пыли размером более 0,1 мм.

Тонкую фильтрацию можно осуществлять в слоевых фильтрах или в мокрых пылеуловителях (скрубберах), одна из простейших конструкций которых изображена на рис. 7.4. В цилиндрическом корпусе скруббера газо­

126