4. Искусственные газы

Искусственные газы получаются в результате физико-химических и термохимических преобразований различных видов твердого топлива (каменных и бурых углей, сланцев и др.).

Эти газы в настоящее время редко применяются для газоснабжения городов, они используются лишь на ряде промышленных предприятий, главным образом вблизи месторождений твердого топлива.

Искусственные газы подразделяются на:

1. коксовый газ;

2) генераторный газ;

2. водяной газ;

4) газ подземной газификации.

Коксовый газ получается при сухой перегонке твердого топлива, представляющей собой процесс его термического разложения, протекающий без доступа воздуха. При сухой перегонке топливо проходит ряд стадий физико-химических преобразований, в результате которых оно разлагается на газ, смолу и коксовый остаток. Сухую перегонку топлива, происходящую при высоких температурах (t=900–1100 C), называют коксованием, в результате которого получают кокс и коксовый газ с низшей теплотой сгорания Q_н= 16-18 МДж/м³ и плотностью  = 0,45-0,50 кг/м³.

Генераторный газ получается в результате процесса газификации, т. е. процесса термохимической переработки топлива. В результате реакции углерода топлива с кислородом и водяным паром образуются горючие газы: оксид углерода и водород. Одновременно с процессом газификации протекает частичная сухая перегонка топлива. Продуктами газификации топлива являются горючий газ, зола и шлаки. Генераторный газ имеет низшую теплоту сгорания Q_н= 5,5 МДж/м³ и плотность  = 1,15 кг/м³.

Водяной газ получается путем периодической продувки газогенератора воздухом и паром. При подаче воздуха слой топлива аккумулирует теплоту, выделяющуюся при частичном его сгорании, а при поступлении водяного пара последний взаимодействует с углеродом, используя аккумулированную теплоту и образуя водяной газ. Горючими компонентами водяного газа будут являться водород и оксид углерода.

Газ подземной газификации угля получают в результате розжига пласта и подачи воздуха для горения через специальные скважины. При газификации бурых углей получается газ с теплотой сгорания Q_н= 2800-3600 кДж/м³, а его выход составляет 2000 – 3000 м³/т, при газификации каменных углей получается газ с теплотой сгорания Q_н= 3,2-4,4 кДж/м³, а его выход составляет 3,5 – 4,0 м³/т.

1.5. Биогаз

Биогаз получаются в результате биохимических преобразований (метаногенеза) различных видов органических отходов (навоза, твердых бытовых отходов, шлама сточных вод и др.).

Метановое сбраживание (метаногенез) представляет собой процесс разложения органических веществ до конечных продуктов, в основном метана и углекислого газа, в результате жизнедеятельности сложного комплекса микроорганизмов в анаэробных условиях при псикрофильном ( t = 10 - 20С ) мезофильном ( t = 30 - 35C ) и термофильном ( t = 50 - 55C ) режимах. Следует отметить, что от 40 до 60 % выделившегося биогаза затрачивается на собственные нужды, т. е. на поддержание в метантенке требуемой для процесса анаэробного метаногенеза температуры.

Биогаз состоит на 50 – 80 % из СН₄ и на 20 – 50 % из СО₂. При оптимальных условиях эти газы могут образовываться в количестве равном 90–95 % биологически распавшегося органического вещества. Остальные 5–10 % расходуются на производство бактериальных клеток.

Физические и химические свойства биогаза зависят от содержания компонентов. Теплота сгорания биогаза практически пропорциональна содержанию в нем метана и составляет Q_н = 18 - 24 МДж/м.

Наиболее подходящим сырьем для получения биогаза является навоз домашних животных и птичий помет. Могут быть использованы и другие сельскохозяйственные отходы, такие, как солома, используемая в качестве подстилки для животных, трава, ботва и др. Кроме того, для получения биогаза могут использоваться твердые бытовые отходы (ТБО), централизованно удаляемые из жилых зданий, органические отходы пищевых производств, отходы предприятий общественного питания и осадки (шламы) сточных вод канализационных очистных сооружений.