2. Аналіз процесів газифікації твердого палива. Вибір оптимального процесу

Сухий генераторний газ (тобто газ без врахування водяної пари) у своєму складі містить вуглекислий газ, чадний газ, водень а також азот. На склад газу суттєво впливають продукти сухої перегонки палива, при цьому інтенсивність цього впливу залежить від сорту палива і типу газогенератора.

У залежності від процесу газифікації, є три типи газогенераторів:

1. газогенератори прямого процесу газифікації;

2. газогенератори поперечного (горизонтального) процесу газифікації;

3. газогенератори оберненого (зворотного) процесу газифікації.

У газогенераторах прямого процесу газифікації (рис. Рисунок 2 .11) подача повітря проводиться у нижній частині (зазвичай через колосникову решітку), а газ відбирається зверху.

Рисунок 2.11 – Схема газогенератора прямого процесу газифікації:

1– бункер; 2 – паливний бак; 3 – зольник.

Безпосередньо над решіткою розміщена зона горіння, або киснева зона, у якій відбуваються окисні процеси. За рахунок тепла, яке виділяється при цьому, температура у зоні досягає 1300 – 1700 ºС.

Над кисневою зоною, яка займає лише 30 – 50 мм висоти шару палива, знаходиться зона відновлення. Так як відновлювальні реакції проходять із поглинанням тепла, то температура в зоні відновлення знижується до 700 – 900 ºС.

Над активною зоною розміщується зона сухої перегонки та зона підсушки палива. Ці зони обігріваються теплом, що випромінюється паливом активної зони, а також фізичним теплом газів, які проходять крізь них, якщо газовідбірний патрубок розміщений у верхній частині газогенератора, як це показано на рис. Рисунок 2 .11. Зазвичай, щоб уникнути зворотних реакцій газовідбірний патрубок розміщують на висоті, яка дозволяє відводити газ безпосередньо по виході із активної зони.

Температура в зоні сухої перегонки складає 450 – 150 ºС, а у зоні підсушки 150 – 100 ºС. Волога, леткі, смоли, які виділяються у цих зонах, змішуються із генераторним газом, що виходить із активної зони, і разом із ним всмоктуються через газовідбірний патрубок.

У газогенераторі поперечного процесу газифікації повітря підводиться через фурму, яка розміщена збоку, у нижній частині газогенератора. Газовідбірна решітка розміщена із протилежної сторони – зі сторони газовідбірного патрубка. Активна зона зосереджена у невеликому просторі між кінцем фурми і газовідбірною решіткою. Над нею розміщена зона сухої перегонки, а вище – зона підсушки палива. Такий газогенератор, так само як і генератор прямого процесу, непридатний для газифікації палив із великим вмістом летких, тому що він не може забезпечити утворення газу без смол.

Наявність великої кількості смол у газі робить газогенератори прямого і горизонтального процесів непридатними для виробництва газу, який могли б успішно використовувати двигуни внутрішнього згоряння. Тому, паливо із великим вмістом летких, таке як деревина, газифікують у газогенераторах оберненого процесу газифікації (рис. Рисунок 2 .12). У такому типі газогенератора повітря подається у середню по його висоті частину, у якій відбувається процес горіння; гази, що при цьому утворюються, відкачуються до низу. Таким чином, активна зона займає частину газогенератора від місця підводу повітря до колосникової решітки, під якою розміщений зольник із газовідбірним патрубком. Зона сухої перегонки і зона підсушки розміщуються, як у двох попередніх випадках, над активною зоною, проте, волога палива та леткі не можуть вийти із газогенератора, оминувши активну зону. Проходячи через зону із високою температурою, смолисті речовини частково згорають, частково піддаються крекінг-процесу, а волога палива, контактуючи із розжареним до високої температури вуглецем у зоні відновлення, утворює водяний газ (СО і Н2), у результаті цього кількість смол у генераторному газі на виході значно зменшується.

Рисунок 2.12 – Схема газогенератора із оберненим процесом газифікації:

1 – бункер; 2 – паливник; 3 – зольник;

Провівши аналіз процесів газифікації, робимо висновок, що оптимальний вибір способу газифікації твердого палива у значній мірі залежить від сировинної бази. Як було зазначено вище, сировинною базою для виробництва є деревина та брикетовані відходи деревообробної промисловості. Відповідно табл. Таблиця 2 .11, вміст летких у деревині й деревних брикетах перевищує 70%, тому використання газогенераторів прямого та поперечного процесів для виробництва моторного генераторного газу не є доцільним.