Газогенераторные станции
Вырабатываемый газогенераторами газ имеет высокую температуру, содержит много пыли, а в некоторых случаях и паров смол, конденсирующихся при охлаждении.
В зависимости от влажности топлива и способа газификации температура газа приблизительно следующая: при газификации антрацита - 500-650° С, каменных углей - 400-600° С, бурых углей - 125-300° С, торфа - 180-250° С, дров - 80-200° С. В ряде случаев, когда газогенератор является составной частью какой-либо огнетехнической установки, например котла или печи, газ может подаваться для сжигания без очистки или охлаждения.
Однако в том случае, когда газ у о вырабатывается общезаводской газогенераторной станцией и поступает по системе газопроводов к нескольким потребителям, очистка его (хотя бы грубая) является необходимой. В зависимости от того, подвергается ли газ тщательной очистке и охлаждению или только грубой очистке от пыли, различают газогенераторные станции холодного и горячего газа.
На рис. IV-17 показана схема получения горячего газа. Очистка газа от пыли производится в пылеотделителе 2 циклонного типа. С теплотехнической точки зрения выдача горячего газа является выгодной, так как в этом случае используется его физическое тепло, однако подача такого газа возможна только при отсутствии в нем смол и на короткие расстояния небольшому числу потребителей. Оборудование станции горячего газа состоит из газогенераторов, системы топливоподачи, устройств для очистки газа, удаления шлаков и уноса, коллекторов горячего газа, паровых и воздушных коммуникаций, а также вентиляторных установок, обеспечивающих подачу дутья и транспорт газа.
В тех случаях, когда генераторный газ распределяется между многими потребителями или подача горячего и плохо очищенного газа недопустима (например, для двигателей внутреннего сгорания, для печей, снабженных горелками с малыми проходными отверстиями и т. п.), сооружаются газогенераторные станции холодного газа. С энергетической точки зрения охлаждение газа, особенно при его высокой температуре, наиболее правильно производить в котлах-утилизаторах с получением пара, используемого на технологические нужды или отопление.
Наряду с такими котлами широкое применение находят для охлаждения газа теплообменники поверхностного или контактного типа без использования физического тепла газа. Наиболее дешевыми и распространенными являются цилиндрические контактные холодильники с насадками различных типов (скрубберы). В отличие от поверхностных такие теплообменники не только интенсивно охлаждают газ, но и очищают его от пыли. Перед скрубберами
обычно устанавливаются грубые очистители и охладители, в которых также происходит орошение газа водой. За скрубберами располагаются сухие фильтры-очистители, улавливающие унесенные брызги и оставшиеся пылевые частицы. Пар, необходимый для дутья, на таких станциях обычно получают в специальных испарителях низкого давления поверхностного типа, устанавливаемых на выходе из каждого газогенератора.
Схема оборудования станции холодного газа приведена на рис. IV-18.
В том случае, когда газифицируется топливо, богатое летучими, дающее газ с высоким содержанием смол (при прямом процессе), указанной аппаратуры недостаточно и в схему очистки газа включается центробежный смолоотделитель (дезинтегратор), в котором взвешенные капельки смолы и распыливаемой воды подвергаются ударам бил ротора и отбрасываются на стенки кожуха.
Дезинтегратор совмещает в себе функции смолоотделителя и эксгаустера (газоотсасывающего вентилятора).
Газогенераторные станции имеют схемы, которые наряду с генераторным газом вырабатывают значительное количество товарной смолы.
В расчет газогенераторных установок входят: расчет показателей процесса газификации, определение размеров и числа газогенераторов, расчет вспомогательного оборудования и трубопроводов.
Расчет показателей процесса сводится к определению состава газа, его выхода на 1 кг топлива, расхода воздуха и пара. Состав генераторного газа можно определить теоретически, но это сложно и не дает надежных результатов. Поэтому в практике проектирования состав газа принимают на основании обобщенных опытных данных о газификации заданного топлива в газогенераторах аналогичных конструкций (табл. IV-8). В расчетах принимается, что тяжелые углеводороды Сm Нn представлены только этиленом С2 Н4
За основу расчета выхода газа и расхода дутья берутся уравнения материального баланса элементов топлива и газа.
В настоящее время в нашей стране успешно осуществляется газификация угля непосредственно в пласте без извлечения его на поверхность земли. Это особенно эффективно в случае залегания угля тонкими пластами, когда добыча его экономически невыгодна.
Себестоимость единицы теплоты газа, получаемого подземной газификацией, меньше, чем себестоимость единицы теплоты газа, получаемого в наземных газогенераторах.
На рис. IV-19 представлена схема подземной газификации угольного пласта. В пласте делаются два шурфа, соединенные между собой штреком. После розжига штрека через один из шурфов нагнетается компрессором воздух. Образовавшиеся в результате горения угля двуокись углерода и водяной пар, взаимодействуя с раскаленным углем, восстанавливаются в окись углерода и водород. Образовавшийся газ, по своему составу близкий к генераторному, отводится по второму шурфу или скважине. По мере выгорания угля в огневом штреке кровля его обрушается, в нижней части штрека сосредоточиваются зола и шлаки, а процесс захватывает выше расположенный уголь.
На поверхности земли на участке подземной газификации рас-полагается все необходимое оборудование: компрессорные установки, воздушные ресиверы, сборники газа, газовые и воздушные коммуникации и КИП.
Существует несколько методов подземной газификации, в том числе и более совершенные, описание которых можно найти в специальной литературе.
К настоящему времени имеется несколько станций подземной газификации, вырабатывающих газ с теплотой сгорания от 4,0 до 4,7 Мдж/м3. Использование этого газа экономически целесообразно только в непосредственной близости от места выработки.