Содержание к диссертации
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...
1.1. Газификация твердого топлива
1.1.1. Расчет равновесного состава продуктов газификации із
1.1.2. Влияние температуры на скорость газификации 16
1.1.3. Влияние давления на процесс газификации 22
1.1.4. Влияние каталитических добавок на скорость газификации угля 26
1.1.5. Математическое моделирование процессов газификации твердого топлива
1.1.6. Промышленные способы производства газов из твердого топлива
1.2. Промышленные реакторы для конверсии природного газа 42
1.3. Выводы и задачи исследования 49
2. КИНЕТИЧЕСКИЕ И ТЕШОДЙНАМИЧЕСКИЕ ИССЛВДШНИЯ ПРОЦЕССА
ПАРОВОЙ БЕСКИСЛОРОДНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ ИНПА-БОРОДШЖОГО УГЛЯ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ 52
2.1. Расчет равновесного состава продуктов паровой газификации 52
2.2. Описание экспериментальной установки и методики исследований
2.3. Зависимость константы скорости реакции паровой газификации от температуры и геометрических параметров кипящего слоя
2.4. Погрешность экспериментальной методики 79
3. РАЗРАБОТКА ШАХТНЫХ РЕАКТОРОВ С САМООБОГРЕВОМ 81
3.1. Реактор с кипящим слоем для паровой бескислородной газификации твердого топлива 81
3.1.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения эксперимента. 81
3.1.2. Тепловой и конструктивный расчет экспериментального реактора ел
3.1.3. Методика расчета полей концентраций и температур на ЭВД ЬЭ
3.1.4. Исследование полей температур и концентраций в объеме реактора 97
3.1.5. Промышленный реактор для паровой бескислородной газификации бородинского угля в кипящем слое производительностью 500 гыс.м3/ч технологического газа и 364 тыс.м3/ч коксового...
3.1.6. Технико-экономическое обоснование использования реактора с кипящим слоем для бескислородной паровой газификации угля
3.2. Реактор с кипящим слоем для конверсии природного газа
3.2.1. Описание и расчет экспериментальной установки
3.2.2. Поля температур и концентраций в реакционном объеме реактора.
3.2.3. Промышленный реактор с само обогревом для бескислородной паровой конверсии природного газа производительностью 200 тыс.м8/ч восстановительного газа
4. РЕАКТОР ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ АТМОСФЕР С ШКШРУВДШ ДИСПЕРСНЫМ ТЕШІОНОСИТЕЛШ ДЛЯ КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА 136
4.1. Описание экспериментальной установки
4.2. Исследование полей температур, концентраций и гидродинамических характеристик реактора 1
4.2.1. Паровая конверсия природного газа
4.2.2. Воздушная конверсия природного газа 149
4.3. Промышленный реактор с циркулирующим дисперсным теплоносителем для паровой бескислородной конверсии природного газа. 152.
5. МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭНДОТЕИЖЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА ЭН-125 НА ЧЕБОКСАРСКОМ АГРЕГАТНОМ ЗАВОДЕ 158
5.1. Результаты промышленных испытаний і58
5.2. Методика расчета распределения плотности отверстий для равномерного распределения газовоздушной смеси реакционному объему эндогенератора 167
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ 4
Введение к работе
Основными направлениями развития народного хозяйства на I98I-I985 гг. и до 1990 года предусмотрено: "Создать опытно-промышленную парогазовую установку мощностью 250 тыс.кВт с внутри-цикловой газификацией твердого топлива" /I/.
В СССР еще в 50-х годах работало свыше 350 газогенераторных станций, дававших в год свыше 15 миллиардов кубометров энергетических и технологических газов. С ростом добычи дешевого природного газа объемы газификации угля резко уменьшились.
В настоящее время около 10% энергопотребления в мире покрывается нефтью и газом. Однако, мировые запасы нефти и газа ограничены. Если учитывать рост потребления энергии, они могут быть исчерпаны в течение 20, максимум 50 лег /2/. Нельзя забывать, что нефть и газ - это сырье для получения целого ряда химических продуктов. С другой стороны, освоение и разработка Канско-Ачин-ского угольного бассейна с его уникальными геологическими запасами в 600 миллиардов тонн ставит задачу оптимального использования его углей. Канско-Ачинские бурые угли имеют относительно низкую теплоту сгорания и высокую влажность - до 50$. Следовательно, предпочтительнее использовать его возможно ближе к месту добычи.
Поэтому в последние годы у нас вновь возрос интерес к газификации угля, ведутся интенсивные научно-исследовательские работы /3/.
В настоящее время в промышленности успешно применяются следующие процессы газификации угля: Пурги, Копперса-Тогцека, Винк-лера. Такие газогенераторы часто называют генераторами первого поколения. С I960 года разрабатываются усовершенствованные процессы, подразделяемые на процессы второго и третьего поколения.
Метод Пурги нашел промышленное развитие в Англии, ФРГДССР, ГДР, ЮАР, Австралии.
По методу Копперса-Тогцека работают 16 заводов в Японии,ФРГ, Греции.
Процесс Винклера используется в ФРГ, Испании, Югославии,НРБ, КНР, Японии, ГДР /77/.
Разрабатываются и новые способы газификации угля /4/.
Продукты газификации могут использоваться в качестве энергетического и восстановительного газов, синтез-газа. При производстве энергетического газа стремятся получать газ, содержащий возможно больше метана, а следовательно, и большую теплоту сгорания. Для производсгва синтез-газа, используемого для получения аммиака и метанола, в оксосингезе или в синтезе Фишера-Тропша, необходимо поддерживать соотношение 00: и %:А/з в первичном газе. Как газ-восстановитель продукты газификации могут использоваться в доменных печах и для прямого восстановления железно-рудного сырья. При этом газ должен иметь низкую степень окисления и содержания серы, метана, а также пыли и сажи.
Перспективы применения газификации твердых топлив ставят задачу создания новых технических решений для их реализации.
Восстановительные газы получают также конверсией природного газа. В настоящее время наибольшее распространение получила конверсия природного газа в трубчатых и шахтных печах. Однако, современные аппараты для производства конвергированного газа не полностью отвечают требованиям технологических процессов.
В связи с изложенным основное внимание в данной работе было уделено разработке реакторов для паровой бескислородной га -І2. зификации твердого топлива и конверсии природного газа. Работа выполнена в соответствии с целевой комплексной программой ОЦ.008 "Энергия", утвержденной ІЖС, Госпланом и АН СССР 12 декабря 1980 года за № 474/250/132 и координационным планом научно-исследовательских работ АН СССР по направлению "Химия углей, горфа и горючих сланцев".
Исследования проведены в проблемной лаборатории кафедры про мышленной теплоэнергетики Уральского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института им.С.М.Кирова.
Автор приносит глубокую благодарность коллективу кафедры и проблемной лаборатории за содействие в выполнении данной работы.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю профессору, доктору технических наук А.П.Баскакову и научному консультанту доценту, кандидату технических наук А.М.Дубинину за внимание и помощь в выполнении настоящей работы.
