Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Воздушный газ. Теоретический воздушный газ мог бы быть получен при взаимодействии чистого углерода с воздухом, содержащим 21% кислорода и 79% азота (по объему).
Полный процесс газообразования записывается уравнением
2C+02 + 3,76Na=2C0 + 3,76N2+247 Afa*c, (11-12)
где 3,76=79/21, а 247=123,5-2 — тепловой эффект данной реакции.
В результате этой реакции получается газ, содержащий окись углерода в количестве
CO=2-TW100 = 34'7'’/-
Газ будет горячим, так как при его образовании выделяется тепло в количестве
Boadi
Рис. 11-17. Принципиальная схема газогенератора.
/ — шахта; 2 — вращающаяся чаша с укреплен* ной на ней колосниковой решеткой; 3— привод чаши; 4 — питатель для топлива; 5 — пароводяная рубашка; 6 — котел (барабан-сепаратор).
247
1,9 Мдж на 1 м3 газа.
(2+ 3,76) 22,4
где 22,4 м3 — объем 1 киломоля идеального газа при нормальных условиях (0°С и 760 мм рт. ст.).
Так как атомная масса углерода равна 12, то выход воздушного газа из 1 кг углерода составляет:
о = 22,4Ц-?’76 = 5,38 м*/кг.
Теплота сгорания газа по формуле (9-5) составляет: = 0,12628-34,7 = 4,37 Мдж/м?.
Так как на 1 кмоль углерода получается 1 кмоль СО, то к. п. д. газификации, представляющий собой отношение теплоты сгорания полученного газа к теплоте затраченного топлива, равен:
4,37*5,38пгл! ч\ = 34 2 100 = 7О°/0.
В действительности воздушный газ может быть получен при продувке воздухом раскаленного каменноугольного кокса, причем процесс отклоняется от идеального главным образом вследствие неполного восстановления СОг, прорыва воздуха у стенок генератора и содержания в коксе, кроме углерода, небольшого количества летучих веществ; поэтому действительный состав газа отличается от теоретического, а теплота сгорания оказывается ниже, чем подсчитанная выше.
При газификации топлива со значительным содержанием летучих веществ состав газа еще больше отличается от идеального, правда,
Таблица 11-2
Характеристика зон газогенератора (соответственно рис. 11-17)
Зона Название зоны Назначение зоны н протекающие в ней процессы Термохимические реакции
I Зона шлака (шлаковая подушка) Поддержаиие'слоя топлива, распределение паровоздушной смеси, предохранение чугунной колосниковой решетки от воздействия высоких температур, подогрев паровоздушной смеси аа счет тепла шлака Практически отсутствуют
II . Зона горения (кислородная зона) Окисление углерода в двуокись и окись углерода с выделением тепла С + О, + 3.76N, = = COt + 3,76Nt; 2С + 0,+3,76N,= = 2СО + 3,76NS
III Зона восстановления (зона газификации) Восстановление двуокиси углерода в окись углерода; разложение пара (окислеиие углерода); подогрев топлива за счет теплообмена с газом СО, + С = 2СО; H,0 + C=C0 + Ht; 2Н,0 + С=С0,+2Н,
IV Зоиа сухой перегонки Пирогенетическое разложение топлива за счет теплообмена с газом; выделяются продукты: а) пирогеиетическая влага б) уксусная кислота, метиловый спирт, формальдегид — при сухой перегонке древесины и торфа; феиолы в) смолы г) газы —окись углерода и двуокись углерода (за счет кислорода топлива и соответствующей части углерода), сероводород, метай, этилеи, аммиак, азот и водород
V Зоиа подсушки Удаление виешией влаги из топлива за счет физического тепла газа
VI Свободное пространство Выполняет роль коллектора Иногда протекают некоторые реакции частично изменяющие состав газа, иапример СО +J3H, = СН4 + Н,0 и др.
204
в лучшую сторону, так как теплота сгорания его повышается за счет содержания углеводородов (СН4 и CmHn). Однако даже и в этих случаях воздушный газ имеет небольшую теплоту сгорания. Иногда воздушный газ получают из кокса и антрацита в газогенераторах с периодическим выпуском шлаков в жидком состоянии. Для повышения температуры в зоне горения до величины, необходимой для расплавления шлака, поступающий в генератор воздух сильно подогревают (до 500— 600 °С), а для понижения температуры плавления шлака и уменьшения их вязкости добавляют флюсы.
Получение смешанного газа. По характеру протекающих процессов весь объем газогенератора можно разделить на зоны, располагающиеся одна за другой по высоте шахты, кьк было показано на рис. 11-18. Каждая зона имеет свое назначение в общем процессе генерации газа. Характеристика отдельных зон приведена в табл. 11-2.
Ход процесса газификации определяется свойствами топлива, скоростью дутья (скоростью газового потока) и степенью равномерности распределения газового потока по сечению газогенератора. Равномерность подачи паровоздушной амеси и распределения газового потока по сечению в основном зависят от конструкции газогенератора и от качества его обслуживания. Для зоны горения .наибольшее значение имеют скорость газового потока и концентрация в нем газифицирующегося реагента. В зоне восстановления большое значение имеет температура. Температурный режим в шахте газогенератора зависит в сильной степени от скорости газа и от концентрации ib нем кислорода и водяного пара и, следовательно, эти факторы в значительной мере определяют и ход реакции в восстановительной зоне. Кроме того, работа газогенератора зависит и от реакционной способности топлива, размеров его кусков, содержания в нем влаги и золы, от состава золы и от поведения топлива при его нагревании.
