ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Противоточная двухстадийная переработка твердого топлива из "Переработка твердого топлива" Важным аспектом переработки твердого топлива в условиях колебаний конъюнктуры и спроса на энергоносители является создание промышленных установок, удовлетворяющих требованиям экономичности и экологичности, гибкости и маневренности. Такая перспектива в немалой степени связана с унификацией энергоносителей. В этом аспекте особенно актуальны два энергоносителя — СО и Н,, промышленное производство которых многообещающе в рамках гибких комбинированных технологий переработки твердого топлива, то есть технологий, обладающих способностью быстро приспосабливаться к изменившимся внешним условиям и устойчивостью к внутренним нарушениям (разладки, отказы) без потери наиболее важных свойств и функций. [c.101] Ресурсы повышения эффективности процессов газификации и сжигания твердого топлива кроются в их противоточной организации. При использовании данного способа исходное топливо газифицируется дымовыми газами для получения горючего газа, а остаток топлива дожигается в котельном афегате для выработки пара. Такая схема существенно ослабляет требования к режиму газификации, а противоточное включение стадий взаимно интенсифицирует протекающие в них процессы переработки топлива. [c.101] Схема переработки топлива с противотоком твердой и газовой фаз между стадиями показана на рис. 4.11. Измельченное твердое топливо подают в газификатор. Остаток горючей массы топлива из газификатора сжигается в топочной камере котельного афега-та. Газифицирующей средой служат дымовые газы из котельного афегата в смеси с кислородсодержащим дутьем. [c.101] Такой режим переработки остатка горючей массы обеспечивает полное выгорание углерода, поступающего в топку со стадии газификации. Тепло реакции используется в котельном афегате для производства пара. [c.102] Для комбитехнологии важным аспектом является распределение потенциала исходного топлива между стадиями переработки. От него зависит соотношение получаемого пара и горючего газа. В рассматриваемой схеме на этот показатель можно воздействовать изменением расхода Р дымовых газов в газификаторе. Действительно, доля газифицированного топлива определяется количеством углерода, затраченного на восстановление двуокиси углерода, поступающей в аппарат с дымовыми газами, и на собственно процесс газификации. При стабилизации заданной температуры в газификаторе объем подаваемых сюда дымовых газов влияет на количество остатка горючей массы топлива, перерабатываемого в котельном агрегате. В свою очередь, величина р регулируется отводом (отдувкой) дымовых газов из котла на выхлоп. Следовательно, отдувка дымовых газов одновременно воздействует на оба показателя комбинированной переработки топлива количество производимого пара и вырабатываемого горючего газа. [c.103] Противоточная схема делает возможным посредством величины р управлять процессом комбинированной переработки топлива в широком диапазоне варьирования нагрузок стадий. Одной границе (Р = 1) этого диапазона соответствует переработка в газификаторе всего количества дымовых газов, отходящих из котельного афегата. Данный случай характеризуется наибольшим выходом горючего газа при минимальной выработке пара. Другой фанице (р = 0) диапазона возможных нафузок соответствует отвод в атмосферу всех дымовых газов. В этом случае потенциал исходного топлива расходуется преимущественно на производство пара, а газификатор находится в режиме минимальной производительности. Обратим внимание на то, что при р = О противоточная схема вырождается в последовательную. [c.103] Другим управляющим воздействием процесса комбинированной переработки может быть содержание кислорода в дутье. От этого параметра зависят интенсивность протекания процессов, состав горючего газа и выхлопа, количество газовой фазы в установке, размеры технологического оборудования. [c.103] Анализ процесса двухстадийной противоточной переработки выполним по результатам термодинамических расчетов с использованием математической модели процесса. [c.103] Математическое описание составим с учетом того, что в диапазоне температур до 2000 К реакции (4.11) и (4.13) практически необратимы. Лимитирующим фактором процесса является реакция восстановления диоксида углерода. Предполагается, что времени пребывания в аппаратах достаточно для равновесного взаимодействия газа с топливом. Для упрощения модели пренебрегаем влиянием на параметры процесса тепловых потерь, а также окислами азота и серы в газах, поскольку их концентрация весьма мала. [c.104] На основании принятых допущений содержание диоксида углерода в дымовых газах котельного агрегата связано с подачей в топку топлива и расходом кислорода, определяемом стехиометрией реакции (4.11), соотнощением У1 = К1= С1,ъ котором D2, К2, С2 соответственно диоксид углерода, кислород и углерод (кмоль). Количество азота в дымовых газах равно 5А2, где 5 = (1 — у)/у, где у — объемная доля кислорода в дутье, подаваемом в газификатор и топку котла. [c.104] Результаты расчетов представлены в табл. 4.1-4.3 и на рис. 4.13. [c.105] Степень восстановления (X) диоксида углерода дымовых газов в газификаторе зависит от р. Однако изменение не столь велико, как изменение других показателей процесса. [c.108] Как следует из рассмотренного, отвод дымовых газов на выхлоп является управлением, с помощью которого осуществляется перераспределение потенциала исходного топлива между стадиями процесса. Еще одним управлением является вид дутья, с помощью которого можно воздействовать на диапазон, в котором происходит изменение этих показателей процесса переработки топлива при варьировании р. При увеличении содержания кислорода в дутье диапазон изменения показателей процесса переработки топлива расширяется. Одновременно изменяется уровень значений показателей. Например, при р = 1 выработка пара при 8 = 0 больше в 2,5 раза, чем при 8= 3,76, а горючего газа при тех же условиях — в 2,9 раза меньше при практически том же содержании СО в газе. В то же время имеет место снижение КПД газификации в 1,14 раза. [c.109] Изложенное позволяет сделать вывод о перспективности противоточной организации схем переработки твердого топлива. Использование в качестве газифицирующей среды кислорода и дымовых газов, а также управление соотношением пар — горючий газ путем отвода дымовых газов на выхлоп придают такой организации комбинированной переработки устойчивость и высокую интенсивность процессов, простоту управления в широком диапазоне температурным режимом стадий, соотношением пар — горючий газ , а также производительностью энергетической установки. [c.111] Вернуться к основной статье