Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Снабжение металлургических заводов высококалорийным топливом со стороны далеко не всегда осуществимо, поэтому еще многие мартеновские печи работают на коксодоменном газе с теплотой сгорания около 9,23 Мдж/м3. При подогреве воздуха до 1200°С и газа до
1 000°С в печах создаются высокие температуры, достаточные для выплавки стали. Недостаток коксового и доменного газа на металлургических заводах может покрываться природным газом и мазутом или выработкой полукоксового газа. Примеры газового хозяйства заводов с полным циклом показаны на рис. 11-15 и 11-16.
Природный еаз
Рис. П-16. Схема газового хозяйства Магнитогорского металлургического комбината (ММК).
201
Применимы и другие схемы газоснабжения, определяемые техникоэкономическими соображениями и возможностями снабжения топливом металлургических заводов данного района.
В связи с быстрым ростом добычи природного газа доля искусственных горючих газов в газовом балансе СССР непрерывно снижается. В 1957 г. теплота доменного газа составляла около 67%' от теплоты нрвродного газа, а в 1973 г.— около 18%.
Пример 11-2. Определить примерную долю доменного, коксового и природного газов в газовом балансе Советского Союза в 1975 г., если производство чугуна составит 110* 10* т, стали 150- 10е, а добыча природного газа 320 • 109 м.3.
'Выход сухого доменного газа осд иа .1 т передельного чугуна составляет от 2 000 До 3000 m3Jj, в среднем возьмем 2 500 m3Jt. Теплота сгорания сухого доменного газа Vе»—от 3,44 до 4,02 Мдж/м3, илн в среднем 3,73 Мдж/м3.
Годовое производство доменного газа составляет:
110 • 40« • 2 600=275 • 109 м3/год.
Теплота доменного газа составляет:
Од.г =275 • 109 • 3,73= 1,025 • 10‘2 Мдж/год.
Теплота природного газа, принимая = 35,6 Мдж/м3, составляет:
320 • 10* • 35,6=11,4 • 1012 Мдж/год.
Следовательно, теплота доменного газа составляет:
1,025
-рр-^-100 = 9% от теплоты природного газа.
Аналогично можно подсчитать, что теплота коксового газа составляет от 46 до 57% от теплоты доменного газа, или в среднем около 50%. Следовательно, суммарная доля доменного и коксового газов в газовом 'балансе составляет около 13,5%.
Доля генераторного газа в общем газовом балансе СССР невелика и непрерывно снижается в связи с развитием промышленности природного газа, а также из-за дороговизны производства генераторного газа. Этот последний имеет подсобное значение или применяется в районах, в которые еще не подведен природный газ.
11-6. ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
Природный газ — дешевое и весьма эффективное топливо, но не .всюду пока в настоящее время он имеется, и поэтому иногда для получения горючего газа прибегают к газификации твердого топлива. Этот процесс состоит в том, что горючая часть топлива при воздействии воздуха, водяных паров, кислорода или двуокиси углерода практически полностью превращается в газообразное топливо. Остаток содержит лишь негорючую часть топлива — золу или шлак. Этим газификация принципиально отличается от описанных ранее процессов сухой перегонки топлива, в которых получается твердый горючий остаток — полукокс или кокс. При газификации некоторых топлив можно помимо газообразных продуктов получить и жидкие продукты (смолу, кислоты и др.) путем конденсации их при охлаждении газа.
Аппараты, служащие для безостаточной газификации, называют газогенераторами, а установки, оборудованные ими, — газогенераторными станциями. Помимо газогенераторов, последние имеют устройство для охлаждения и очистки генераторного газа, для его компрессии и транспорта и других вспомогательных технологических операций. Газогенератор, конструктивная схема которого изображена на рис. 11-17, представляет собой цилиндрическую шахту.
Недостатком процесса газификации является относительная сложность газогенераторных установок и высокая стоимость эксплуатации их, чем обусловливается относительно высокая себестоимость газа.
В газогенераторе протекают связанные между собой процессы сушки и сухой перегонки топлива, взаимодействия газов дутья (кислорода, водяного пара, двуокиси углерода) с углеродом кокса и взаимодействия продуктов газообразования между собой. На эти процессы оказывают 202
Рабочая
площадка
сильное влияние как природные свойства топлива и образовавшегося кокса, так и процессы теплообмена, диффузии и аэродинамики потока. В зависимости от состава топлива и дутья, а также от организации процесса газификации генераторные газы делятся на воздушный, водя-ной, смешанный (паровоздуш- подача
ный), парокислородный и регене- топливо
ративный. Наибольшее распро- /
странение получил смешанный генераторный газ.
При рассмотрении газогенераторного процесса весь слой топлива условно делят на две части: 1) верхнюю, где проте-
кают подготовительные процессы сушки топлива и сухой перегонки; 2) нижнюю, в которой осуществляется газификация углеродистого остатка — кокса. В действительности во вторую часть может опускаться топливо, в котором подготовительные процессы еще полностью не завершены.
Теоретические и действительные газогенераторные процессы. Рассмотрение теоретических газогенераторных процессов позволяет лучше представить себе действительные процессы, хотя последние всегда отличаются от теоретических. При рассмотрении теоретических процессов предполагается, что топливом является чистый углерод, потери тепла отсутствуют, а химические реакции полностью завершаются.
