USD 73.0397

-0.24

EUR 86.6178

-0.01

BRENT 45.26

+0.13

AИ-92 43.34

0

AИ-95 47.6

+0.01

AИ-98 53.04

+0.02

ДТ 47.9

+0.01

2834

Газификация угля

Актуальность газификации угля возросла после начала эпохи декарбонизации мировой экономики

Газификация угля

Газификация угля - физико-химический процесс превращения угля в горючий газ с помощью кислорода или других газов.

Актуальность газификации угля
Уголь - самый насыщенный углеродом вид ископаемого топлива.
При сжигании угля на тепловых электростанциях (ТЭС) образуется в 2 раза больше СО2, чем в процессе сжигания природного газа. 
В связи с декарбонацией мировой экономики предполагается отказаться от использования угля в качестве энергоресурса из-за превышения допустимого уровня выбросов в атмосферу твердых углеродных частиц, окислов азота. 
Газификации угля позволяет его использовать в переходный период декарбонации и снижать выбросы в атмосферу.

Технология газификации угля
Реакция газификации угля является высокотемпературным процессом взаимодействия углерода из топлива с окислителями.
Этот процесс необходим для того, чтобы получить горючие газы (Н2, СО, СН4).
В зависимости от применяемого сырья и вида конверсии (водяным паром или нестехиометрическим количеством О2) соотношение компонентов в газовой смеси изменяется в широких пределах:
  •  СН4 + Н2О : СО + 3Н2
  •  СН4 + ½O2 : СО + 2Н2
  • -СН2-+ Н2О : СО + 2Н2
  • -СН2-+ ½O2 : СО + Н2
Окислители:
  • кислород (или обогащенный им воздух), 
  • водяной пар, 
  • диоксид углерода (СО2)
  • или комбинации перечисленных веществ. 
Основные реакции при газификации угля - реакции неполного окисления углерода органической массы, гетерогенные превращения угля с образованием газообразных продуктов:
  • С + 1/2 O2 : СО,
  • С + СO2 : 2 СO2,
  • С + Н2О : СО + Н2
Первичные продукты газификации, например СО2, могут реагировать с углеродом угля.
Сопутствующие газификации угля продукты его термического разложения:
  • диоксид углерода, 
  • вода, 
  • водород, 
  • продукты полукоксования (углеводороды), которые также могут взаимодействовать с раскаленным углеродом.
Скорость реакции газификации  - соответствует техническим целям.
Температура - высокая, при которой образование высших углеводородов практически исключается.
Угольная сера - нежелательная примесь, переводится в сероводород и сероуглерод.

В 1950х гг. впервые в США началась газификация угля с целью получения горючего газа в условиях дефицита природного газа.

Состав и теплота сгорания полученного в результате газификации газа различны и зависят от его использования:
  • горючий газ (для технологического и энергетического сжигания) - наличие большего объема метана и отсутствие нежелательных продуктов полукоксования угля: масла, смолы, фенолы,
  • синтез-газ ( химсырье для производства метанола, аммиака, использование в процессе Фишера-Тропша для производства жидкого топлива) - определенное соотношения СО:Н2 и Н2*2, что достигается подбором условий техпроцесса и выбором состава газифицирующего агента( состав: кислород и водяной пар).
  • восстановительный газ  (в металлургической промышленности) - для прямого восстановления железной руды и др..
Классификация способов газификации:
По состоянию топлива в газогенераторе:
  • газификация в неподвижном слое;
  • газификация в медленно опускающемся слое твердого топлива;
  • газификация в кипящем слое;
  • газификация в потоке пылевидного топлива. 
На различии способов подвода тепла к реактору газификации - эндотермический процесс:
  • автотермический, необходимое для газификации тепло, получают путем сжигания части введенного топлива в присутствии кислородсодержащих газифицирующих агентов, 
  • аллотермический, тепло подводится извне с помощью твердого или газообразного теплоносителя.
По принципу организации потока. Мелкозернистый или пылевидный уголь газифицируют при подаче в одном направлении угля и газообразного газифицирующего агента.
Это техническое решение имеет ряд преимуществ по сравнению с процессами газификации в неподвижном слое:
- более низкую стоимость мелкозернистого топлива по сравнению с кусковым;
- возможность применения сырья любой степени газификации, прежде всего любой спекаемости;
- отсутствие побочных продуктов - смолы, масла, фенолов и др.
- если газификацию проводят при повышенном давлении, значение этих факторов еще более возрастает, так как производительность генератора увеличивается пропорционально давлению.

В настоящее время:
  • совершенствуются существующие технологии газификации под давлением, 
  • разрабатываются принципиально новых технологических процессов под давлением,
  • разрабатываются технологии повышения реакционной температуры,
  • разрабатываются технологии без использования дорогостоящей кислородной установки.
Повышение давления:
  • позволяет увеличить производительность, что повышает концентрация газифицирующего агента.
  • влияет на равновесие в процессе газификации.
  • благоприятно отражается на габаритных размерах газогенератора и скрубберов, 
  • дает экономию затрат на компрессию, так как производимый газ занимает больший объем, чем газифицирующий агент.
  • делает возможным применение физических способов очистки газа, которые неэффективны при атмосферном давлении, экономить стоимость чистящего агента, снижать его потребления .
Повышение реакционной температуры:
  • увеличивает производительность газификатора;
  • уменьшает удельный объем газификатора,
  • снижает выход смол или нежелательных углеводородов,
  • за счет смещения равновесия при высоких температурах выходит газ с более высоким восстановительным потенциалом вследствие низкого содержания СО2 и более глубокого разложения водяного пара.

Отсутствие кислородной установки:
  • означает не использование кислорода, полученного из воздуха путем сжижения и низкотемпературной ректификации,
  • означает разделение нагрева и паровой газификации угля путем использования воздуха.





Система Orphus