Горновая газогенераторная установка
р.
р.
Описание

Использование в качестве первичного источника энергии твердого топлива в мировой энергетике занимает значительную долю от общего количества потребляемых энергоресурсов и составляет по оценке экспертов в мире в целом более 40%, что неизбежно приводит к значительному увеличению антропогенной нагрузки и ухудшению экологической ситуации.
Помимо этого, уголь обладает еще такими недостатками, как высокая доля негорючего балласта и низкая калорийность. Компенсировать недостатки угольных технологий на объектах тепло- и электроэнергетики позволит процесс газификации твердых топлив. Получаемый при газификации углей, в том числе низкосортных, и производственных отходов синтез-газ, как показывают исследования ведущих мировых ученых, является более качественным продуктом, содержащим значительно меньше несжигаемого остатка. Технология газификации является универсальным методом для переработки углеродсодержащих материалов независимо от их структуры и свойств. В результате взаимодействия газифицирующего агента и газифицируемого материала получается синтез-газ различного состава. В зависимости от состава получаемого газа различают два основных направления его использования: сжигание в энергоустановках и применение в качестве исходного сырья для синтеза различных органических веществ, в том числе для производства водорода.
Принцип работы горновой газогенераторной установки следующий. Фракционированный уголь загружается в два бункера (силоса), снабженных сверху защитной решеткой для предотвращения попадания в тракт подачи топлива крупногабаритного мусора. Выбор двух бункеров не случаен и обусловлен, с одной стороны, снижением высоты, на которую необходимо поднять топливо для загрузки, а с другой – обеспечением возможности исследования газификации смесей различных твердых топлив. Бункера снабжены отсекающими шиберами и питателями. Питатели, подают топливо на транспортер, а он - к элеватору, который обеспечивает их подъём и загрузку в расходную систему. Далее топливо проходит систему шлюзования периодического действия, состоящую из двух шаровых кранов и проходного бункера, и поступает в газификатор, в который также поступает сжатый подогретый воздух и перегретый пар. В качестве шлюзового агента используется обедненный генераторный газ, отобранный из летки. В газификаторе происходит превращение твердого топлива в горючий газ при давлении 7 атмосфер, с выплавкой шлака, который удалятся в шлаковую ванну, а оттуда через шлюз в отвал. Полученный генераторный газ с температурой от 700 до 750°С при выходе из газификатора подвергается первичному охлаждению до 450-500°С путём впрыска воды, и затем поступает на первую ступень механической очистки – высокотемпературный циклон, работающий под давлением. После этого газ подвергается редуцированию до давления близкому к атмосферному, вторичной очистке в батарейном циклоне и охлаждению в калорифере. Охлажденный и очищенный газ сжигается в топке существующих котлов или используется в технологической схеме, как сырье для химических производств, а также для получения высокоэнергетических продуктов.

Преимущества

  • достаточно высокая интенсивность газификации при компактном и относительно простом исполнении реактора;
  • наиболее высокое качество генераторного газа сравнительно с другими методами газификации при схожих условиях;
  • отсутствие потерь физического тепла генераторного газа;
  • отсутствие загрязненных водных стоков при эффективном огневом обезвреживании ядовитых микрокомпонентов генераторного газа;
  • пониженные расходы энергии на приготовление топлива, размол основной части которого не требуется;
  • глубокая сероочистка генераторного газа осуществляется на весьма дешевых сорбентах из железомарганцевых руд.

Референсы

  1. С мая по ноябрь 2019 года были проведены шесть серий испытаний горной газогенераторной установки с участием представителей угледобывающей компании АО ХК «СДС-Уголь», ООО «Русатом Гринвей» (ГК Росатом), Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Института углехимии и химического материаловедения ФИЦ УУХ СО РАН, департамента промышленности и энергетики администрации Томской области. Испытания были проведены на четырех марках твердого топлива (А - антрацит, Б - бурый, Д - длиннопламенный, Т- тощий) и двух типах углеотходов.

Спецификация

Горновая газогенераторная установка обеспечивает:
Газификацию энергетических углей в горновом газогенераторе с получением энергетического газа, пригодного для использования вместо природного газа и дизельного топлива на ТЭС, в том числе с внутрицикловой газификацией угля;
Газификацию энергетических углей марок А, Б, Т, Д по ГОСТ 25543-88 с, производственных угольных отходов:
  • содержанием золы на сухую массу по ГОСТ 11022-95 – до 25 %.
  • содержанием летучих веществ на горючую массу по ГОСТ 6382-2001 - до 40 %.
  • содержанием серы на сухую массу топлива по ГОСТ Р 53356-2009 – до 1%.

Получение энергетического газа с низшей теплотой сгорания не менее 1100 ккал/кг в объеме, приведенном к нормальным условиям, не менее 14000 м3/ч, в составе, % об.:
  • СО2 от 2,0 до 5,5;
  • СН4 от 0,3 до 3,5;
  • СО от 20 до 30;
  • Н2 от 6,7 до 9,5;
  • N2 от 45,0 до 50,0;
  • масса механических примесей в 1 м3 - не более 20 мг.

Прием и складирование энергетического угля в объеме до 10 т/ч.
Дробление и фракционирование угля для обеспечения размера фракций от 5 мм до 50 мм.
Утилизацию образовавшейся мелочи размером менее 5 мм.
Подачу фракционированного угля размером от 5 до 50 мм в газификатор.
Давление в газификаторе – до 2,5 МПа.
Температура в ядре горения должна обеспечивать жидкое шлакоудаление.
Охлаждение газа до 550°С.
Очистку генераторного газа от пыли и соединений серы.
КПД газификации не менее 95%.
Температуру на выходе из газогенератора от 700°С до 900°С.
Режим газификации – воздушно-паровой.