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

лотворного генераторного газа. Газ этот и воздух нагре­ ваются в регенераторе 7. Вертикалы обогревают только верхнюю часть камер, пример«о на 5 м от верха печи. Максимальный нагрев сланца до 650°С достигается лишь на уровне газоотборных окон 3 и даже несколько ниже их за счет продолжающегося выравнивания температуры топлива по сечению камеры и благодаря частичному окислению его кислородом воздуха, поступающего, как было указано, в нижнюю часть камеры через разгрузоч­ ное устройство.

В горючий газ переходит примерно 50% тепла исход­ ного сланца. Выход его достигает 320—360 м3 на 1 т сланца, при этом получается еще до 50—60 кг смолы и до 25—30 кг газового бензина [10]. Состав газа в зна­ чительной степени зависит от количества воздуха, пода­ ваемого на догазовку твердого остатка, и от температу­

Газ этот достаточно высокотеплотворен. Он произво­ дится на двух крупных сланцехимических комбинатах и транспортируется на дальние расстояния для газоснаб­ жения ряда промышленных городов. Предварительно из него извлекается газовый бензин, и он очищается от сероводорода (см. далее, гл. 7).

Смола, в которую переходит более 10% потенциаль­ ного тепла сланца, широко используется в качестве тех­ нического антисептика (пропитка шпал), а также в про­ изводстве электродного кокса. Газовый бензин идет на производство бензола и его гомологов.

В качестве отопительного газа для камерных печей используется генераторный сланцевый газ, для производ­ ства которого имеются специальные газогенераторы.

Полукоксование сланца при нагреве его до 450—470°С осу­ ществляется в туннельных печах. Мелкокусковой сланец подогре­ вается непосредственно в специальных технологических вагонетках, передвигаемых толкателем по всей длине туннеля (длина 67 м, диа­ метр 2 м). Туннель делится на три неравные по длине камеры: под­ сушки, полукоксования и тушения. В них одновременно размещается 21 вагонетка. Обогрев сланца, находящегося в вагонетках, осуществ­

50

ляется с внутренним подводом тепла, так как нагретым газовый теплоноситель, подается вентилятором снизу непосредственно через вагонетку и заполняет всю камеру полукоксования.

В качестве теплоносителя используются летучие продукты полу­ коксования, отсасываемые вентиляторами и прогоняемые ими через калориферы для нагрева до требуемой температуры 500°С. При на­ греве парогазовой смеси до таких температур в калориферах проис­ ходит частичное разложение содержащихся в ней тяжелых смол, что обеспечивает высокое качество смолы, выдаваемой в виде основного

сланца), зато теплота сгорания его доходит почти до 38 000 кДж/нм3, в основном за счет большого содержания предельных и непредель­ ных углеводородов.

Обогрев калориферов туннельных печей требует отдельного про­ изводства низкокалорийного отопительного газа, что осуществляется в таких же газогенераторах, как и для камерных печей.

Схема сухой перегонки (полукоксования) сланца в туннельных печах здесь не приводится, так как хотя эти печи и работают сейчас в Эстонской GCP, давая до 20% всей продукции полукоксо­ вания сланца в республике, но вновь они не сооружаются.

Весьма перспективный метод переработки сланца с получением легкой смолы и олефинсодержащих газов разработай в Энергетическом институте им. Г. М. Кржи­ жановского при участии ученых Эстонии. Установка для полукоксования сланца с твердым теплоносителем, пе­ рерабатывающая 500 т сланца в сутки, уже несколько лет успешно эксплуатируется в Эстонии. Технологиче­ ская схема этой промышленной установки показана на рис. 3.6 [10].

Дробленый до 10—20 мм сланец термически разла­ гается в реакторе 8, представляющем собою медленно вращающийся барабан диаметром 3,5 м и длиной 6,5'м. Предварительно сланец, поступая из бункера 1, прохо­ дит подсушку в сушилке 2, где используется физическое тепло «бедного газа», выходящего из технологической аэрофоитанной топки 10 с температурой 800°С. Высота этой топки 12 м, диаметр (максимальный) 2 м. Перед сушилкой «бедный газ» проходит котел-утилизатор 3 и

циклон 4.

Твердым теплоносителем является твердый остаток; разложения. Твердый остаток в результате его циркуля­ ции в системе технологическая топка — реактор по су­ ществу превращается в мелкодисперсную сланцевую: золу с небольшим содержанием кокса, раскаленную до; 750—800°С.

51

Улавливание пыли из парогазовой смеси произво­ дится в специальном устройстве 9, состоящем из ряда циклонов. Отсюда парогазовая смесь направляется на охлаждение. Если .жидкие продукты, выделяемые из па­ рогазовой смеси, требуют дополнительной очистки от зо­ лы, это осуществляется впоследствии центрифугирова­ нием. Циклон 6, откуда выбрасываются в атмосферу дымовые газы, охлажденные в сушилке 2, служит для улавливания подсушенного сланца и направления его в реактор. Циклон 7 улавливает раскаленный твердый теп­ лоноситель и также направляет его в реактор.

На установках полукоксования такого типа легко поддерживается тот режим, который требуется для за­ данного распределения горючей массы топлива между смолой и газом и который нужен для получения продук­ тов желаемого состава. Подбор температуры разложе­ ния в реакторе достигается тем, что часть горючего твер­ дого теплоносителя (золы) может быть выведена из си­ стемы, минуя циклон 7, через циклон 5.

Таблица 3.4

Выход продуктов и примерный состав газа полукоксования эстонских сланцев на установке УТТ-500 [41]

53

При нагреве в реакторе сланца до 480—530°С более 80% органического его вещества переходит в газообраз­ ные и жидкие продукты.

Втабл. 3.4 приведены данные для двух температур­ ных режимов полукоксования, когда основным продук­ том переработки является смола, а газ играет роль вто­ ричного продукта. Состав газа при обоих режимах отли­ чается незначительно. Газ содержит до 200 г/нм3 газо­ вого бензина и почти не содержит сероводорода. Теплота сгорания его превосходит теплотворность природного газа, он почти нетоксичен и является отличным топли­ вом для промышленности и газоснабжения.

Получаемая смола (около 170 кг/т сланца) исполь­ зуется в основном для химической переработки.

Внастоящее время проектируется сооружение агре­ гатов производительностью 3300 т сланца в сутки «а одной из крупных электростанций Эстонской ССР. При переработке на таком энерготехнологическом комбинате 16 млн. т сланца в год по смоляному режиму около 25%

и др.), и на электростанции с установленной мощностью 1,5 млн. квт будет выработано около 7 млрд, квт-ч электроэнергии [40].

54

Г л а в а 4. ПОЛУЧЕНИЕ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ ПУТЕМ ГАЗИФИКАЦИИ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ

§ 4.1. Принципы газификации твердого топлива

Технология безостаточной газификации твердого топ­ лива для получения генераторного газа основывается на взаимодействии углерода с окислителем в свободном (02) или связанном (С02, Н20) состоянии.

Газ, полученный в результате взаимодействия угле­ рода с кислородом воздуха по уравнению

2 С + 0 2+3,76 N2=2CO+3,76 N2+246 447,

называется идеальным воздушным газом. Теплота сгора­ ния такого газа 4000 кДж/м3.

Впромышленных газогенераторах в зону окислитель­ но-восстановительных реакций подается также водяной пар.

Входе взаимодействия углерода топлива с кислоро­ дом дутья (воздуха или водяного пара) в шахте генера­ тора протекают следующие основные первичные реак­ ции:

55

в килоджоулях [34].

Реальный генераторный газ имеет более сложный со­ став и применяется в качестве топлива, обладающего определенными преимуществами по сравнению с твердым топливом, из которого он получен. Газ этот до развития в нашей стране газоснабжения природным газом широко использовался на предприятиях машиностроения, про­ мышленности стройматериалов и в химической.

При газификации таких видов твердого топлива, как торф, сланцы и бурые угли, помимо генераторного газа, образуется, так же как и при полукоксовании, некоторое количество жидких продуктов, в том числе и смола, ко­ торая, как мы видели уже на примере разложения горю­ чих сланцев, может представлять определенный промыш­ ленный интерес. Образование этих жидких продуктов (смолы, пирогенетической воды) обусловливается тем, что обязательным элементом схемы газификации топли­ ва в слоевых газогенераторах является его полукоксо­ вание.

Для уяснения этого рассмотрим рис. 4.1, на котором изображена принципиальная схема работы газогенера­ тора для газификации угля в плотном слое с твердым шлакоудалением. При рассмотрении схемы простейшего генератора хорошо может быть прослежена последова­ тельность этапов газификации топлива в плотном слое.

Топливо загружается в генератор, сверху и примерно ' на 3/4 заполняет его шахту 1. Снизу через коническую колосниковую решетку подводится дутье (паровоздуш­ ная смесь) под давлением, необходимым для преодоле­ ния сопротивления всего слоя газифицируемого топлива. В нижней зоне //, примыкающей к колосникам и назы­ ваемой окислительной, происходит горение топлива с преимущественным образованием С02 и Н20. Темпера­ турный режим в этой зоне и ниже ее устанавливается

взависимости от вида топлива, тугоплавкости его золы

ивида дутья.

Твердым остатком газификации являются зола и шлаки, выжигаемые в зоне /. Удаление их осуществля-

56