Аппаратурное оформление процесса газификации твердых топлив.

Газогенераторы. Газификацию твердых топлив производят в аппаратах, называемых газогенераторами. Газогенератор распространенного типа (см. рис) представляет собой вертикальную шахту, в которую сверху загружают топливо, а снизу подводят дутьё - воздух или другой газифицирующий агент (паро-воздушная смесь, пар, паро-кислородная смесь). В шахте генератора топливо постепенно опускается вниз, проходя зоны: I—зона подсушки; II— зона перегонки или пиролиза; III—зона газификации; IV—зона горения. Снизу из шахты выгружают шлак—остаток после полной газификации топлива. Весь процесс протекает непрерывно.

Кислород, поступающий в генератор с дутьем, в зоне горения полностью сжигает топливо с образованием двуокиси углерода

С + О₂ = СО₂ + 94 ккал/моль (394 кДж/моль)

Двуокись углерода поднимается в зону восстановления и там восстанавливается углем до окиси углерода:

СО₂ + С = 2СО - 41,2 ккал/моль (-173 кДж/моль)

Если газификация протекает при пониженных температурах, в получаемой газовой смеси преобладает двуокись углерода. Повышение температуры ведет к образованию больших количеств окиси углерода.

ГАЗОГЕНЕРАТОР СВРАЩАЮЩЕЙСЯ КОЛОСНИКОВОЙ РЕШЕТКОЙ

I—зона подсушки; II—зона перегонки или пиролиза; III—зона газификации; IV—зона горения;1—кожух; 2—футеровка; 3—водяная рубашка (котел); 4—колосниковая решетка; 5—«юбка» генератора; 6—чаша; 7—червячный привод; 8—гидравлический затвор; 9—механический питатель; 10—вращающаяся звездочка; 11—секторный затвор; 12— привод питания; 13—шуровочные отверстия.

Шахта газогенератора (см. рис.) обычно цилиндрическая и перекрыта сводом с отверстием для загрузки угля. Свод и стенки шахты сложены из огнеупорного кирпича (футеровка 2) и заключены в металлический кожух 1. Для использования тепла, выделяющегося при газификации, нижняя часть шахты может быть снабжена водяной рубашкой 3, служащей парообразователем. Днище газогенератора — колосниковая решетка 4—служит опорой для топлива и шлака; через нее же подается и распределяется дутье и удаляется шлак. Современные газогенераторы имеют колосниковые решетки, медленно вращающиеся (0,1—1 об/ч) вместе с чашей 6. Уголь постоянно вводится в аппарат сверху, а через колосниковую решетку 4 постоянно выводится шлак. В чашу, заполненную водой, опущена «юбка» 5шахты газогенератора, благодаря чему создается гидравлический затвор, препятствующий выходу газа наружу. Колосниковая решетка с чашей приводится во вращение электродвигателем через червячный привод 7. Спиральные ребра, имеющиеся на решетке, передвигают шлак от центра газогенератора к стенкам и сбрасывают его в чашу. Из вращающейся чаши шлак выгребается неподвижно укрепленной лопатой. Дутье подается по трубе под колосниковую решетку и через ее щели поступает к газифицируемому топливу. Неподвижная труба соединена с решеткой и чашей посредством гидравлического затвора. Полученный при газификации газ поступает в газоотводную трубу. В генераторы различных систем топливо загружается периодически или непрерывно. В генератор описываемого типа загрузка производится механическим питателем 9 с секторным затвором 11 и вращающейся звездочкой 10, обеспечивающей равномерную подачу топлива.

Такой генератор имеет диаметр шахты около 2,8 м, высоту шахты около 3,5 м, площадь колосниковой решетки 4,5 м³. Производительность его при работе на угле достигает 4500 м³ / ч газа.

Существует много разнообразных систем газогенераторов — от самых простых и малопроизводительных до полностью механизированных аппаратов; конструкция генераторов зависит и от типа газифицируемого топлива.

Газ, получаемый при воздушном дутье как уже было ранее сказано, называется воздушным газом. Он содержит около 33% окиси углерода, остальное— азот. Тепло реакции в этом процессе теряется.

Если в генератор вместе с воздухом подводится пар, то наряду с воздушным газом одновременно за счет выделяющегося при этой реакции тепла образуется и водяной газ:

С + Н₂О (пар) == СО + Н₂ — 31,4 ккал/моль (133 кдж/моль)

Получается смесь газов, называемая смешанным генераторным газом или просто генераторным газом. Теплотворная способность его выше, чем воздушного газа.