Термическая газогенерация и получение жидкого топлива

Газогенерация, или синтез горючих газов из твердых промышленных и сельскохозяйственных отходов, а также из низкосортных твердых видов топлива (бурого угля, торфа, сланцев и т. д.) — одно из перспективных направлений в современной энергетике. Еще в начале 1960;х гг. была разработана технология деструктивной термохимической переработки твердых бытовых отходов (ТБО), а в условиях энергетического кризиса 1970;х гг. в США, Германии, Японии была продолжена разработка технологий пиролиза отходов нефтепереработки и малоценных твердых ископаемых. В современных условиях постоянного удорожания нефти и природного газа, а также введения новых международных экологических стандартов производство пиролизного газа из местных видов твердого топлива и растительной биомассы является достаточно конкурентоспособным, поскольку стоимость отходов примерно в 10—12 раз ниже стоимости залежных нефтепродуктов.

Рассмотрим подробнее особенности технологии высокотемпературного пиролиза твердых отходов и твердого топлива; общие принципы работы пиролизной установки, возможные продукты и технологические параметры были рассмотрены в подпараграфе 4.3.4 данного пособия.

В высокотемпературном пиролизном реакторе осуществляется автотермический метод переработки^[1], при котором используется теплота, выделяющаяся в результате сгорания части топлива внутри реактора. Терми;

ческое разложение представляет собой окислительно-восстановительный процесс и осуществляется в условиях недостатка кислорода (коэффициент избытка воздуха равен 0,3^-0,4) и при давлении внутри реактора, близком к атмосферному. Очаг горения с температурой 1200-П300°С формируется в окислительной зоне шахты аппарата, куда через фурмы (отверстия) подается воздух. Процесс окисления — экзотермический, и выделяющееся тепло обеспечивает устойчивое протекание химических реакций. Загрузка топлива в шахту реактора осуществляется сверху через шлюзовую камеру, а восстановительная зона формируется внизу, на колосниковой решетке, в слое раскаленного углерода. В восстановительной зоне оксиды, образовавшиеся в окислительной зоне, восстанавливаются углеродом в горючие газы — водород, оксид углерода и метан, при этом протекающие реакции — эндотермические. Негорючими компонентами отходящих газов являются азот и диоксид углерода. Для устойчивой работы реактора необходимо равенство количества тепла, выделившегося в окислительной зоне, и тепла, поглощенного в восстановительной зоне. Полученный газ выводится из реакционной зоны, собирается в газгольдере и после фильтрации направляется к потребителю, поэтому при работе реактора не происходит выбросов в атмосферу. Зольный (углеродистый) остаток периодически удаляется из-под колосниковой решетки шнековым устройством.

Газогенераторные процессы различаются в зависимости от способа подачи воздуха и топлива на: прямой, обращенный, смешанный и в кипящем слое. При прямом пиролизе воздух подается противотоком к направлению подачи топлива, при обращенном — топливо и воздух двигаются в одном направлении, в обоих случаях газ выводится через колосниковую решетку. В смешанной схеме используются элементы прямого и обращенного процессов. Принцип кипящего слоя рассматривался подробно в гл. 4, пиролиз протекает аналогично указанному процессу.

Горючие газы, получаемые в результате газогенерации твердых горючих отходов и твердого топлива, успешно используются потребителями для получения тепловой (топки паровых и водогрейных котлов) и электрической энергии (газопоршневые и генераторные установки), в различных промышленных установках для нагрева и сушки. Получаемый газ, в зависимости от способа получения, имеет достаточно высокую теплоту сгорания (90(Н1600 ккал/нм³) и по сравнению с прямым сжиганием твердого топлива является более экологически чистым процессом.

• [1] 2 URL: http://narodnayalternativa.com/shovthread.php?t=82 (дата обращения: 27.03.2014).