БИОМАССА Как источник энергии

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС

Общий материальный баланс системы Syngas составлялся на основании экспериментальных данных, полученных на небольшой установке, с по­мощью которой изучалось влияние основных параметров на превраще­ние углерода и распределение продуктов в реакторе для получения ме­тана. Как было указано, углистое вещество из реактора получения
метана поступает на вторую ступень газификатора, где оно полностью газифицируется в присутствии кислорода и водяного пара. Поскольку из углистого вещества, подаваемого в газификатор, в основном удалены летучие фракции, для характеристики газификатора были использованы данные о газификаторе ЮТ [3] Ч

Сравнение характеристики газификатора ЮТ с характеристиками других аналогичных реакторов показало отличную сходимость. По­скольку углистое вещество из реактора для получения метана поступает в газификатор при температуре 538-649°С, расход кислорода должен быть меньше, чем дает расчет, основанный на результатах испытаний газификатора, работающего на угле без предварительного нагрева. Сле­дует подчеркнуть, что экспериментальные данные были получены при помощи газификатора, размеры которого были меньше размеров про­мышленных установок. Таким образом, эти результаты включают влия­ние тепловых потерь и с большим запасом прочности отражают харак­теристику для крупных установок.

После охлаждения и быстрого прекращения процесса Syngas ко­нечный продукт имеет следующий состав:

Сн4 со со2 С2Н6 18,8 24,7 30,9 0,9

Теплота сгорания топливного газа составляла 13 636,8 кДж/м3, а его вы­ход-1,174м3 на 1 кг сухих органических компонент сырья.

Содержание в топливном газе Н2, СО и С02 зависит от соотноше­ния водорода и оксида углерода в водяном газе. (Н20 + СО -> -> Н2 + С02), поэтому предполагалось что отношение Н2 к СО рав­но 1. Реакция, в результате которой изменяется соотношение между ок­сидом углерода и водородом в водяном газе, в некоторой степени экзо - термична и приводит к образованию С02, который представляет собой неконденсирующийся газ. Поэтому чем интенсивнее эта реакция, тем меньше теплота сгорания получаемого газа.

В связи с тем что при определении состава газа, а также стоимости производства важное значение имеет расход кислорода, потребление его в проектируемой системе Syngas сравнивалось с расходом для систем газификации с неподвижным слоем в табл. 1.

Меньший расход кислорода в случае технологии Syngas по сравне­нию с технологией Purox объясняется разделением зон газификации с более низкой температурой, отсутствием шлакообразования металла и стекла, а также более высоким выходом метана.

Для промышленных установок, возможно, потребуется газификатор дру­гого типа, однако для оценки материального баланса более подходит газифика­тор IGT, поскольку для него характерен более высокий расход кислорода по сравнению, например, с газификаторами с псевдоожиженным слоем сырья.

16-89

Таблица 1. Потребность в кислороде на 1 млн. кДж получаемого неочищенного газа

Процесс Кислород, т

Syngas 0,0134

Purox [4, 5] 0,0278

Lurgi [6] 0,0818

Примечание. В качестве сырья использовался западный уголь с высо­ким содержанием кислорода. Процесс Purox [4, 5] предназначен для переработки твердых отходов; процесс Lurgi [6] является промыш­ленным процессом газификации угля.

Данные, полученные для процесса Lurgi при переработке западного угля с различным содержанием кислорода, свидетельствует о том, что при более высоком содержании кислорода в угле необходимость в под­воде кислорода уменьшается. Следовательно, благодаря относительно более высокому содержанию кислорода в твердых городских отходах по сравнению с углем для их газификации, вероятно, потребуется значи­тельно меньшее количество кислорода, чем для газификации угля.