Показатели процесса плазменной газификации подмосковного бурого угля и горючего сланца Джамского проявления

Показатели	Подмосковный уголь		Горючий сланец
	Паровоздушная газификация	Пароводяная газификация	Пароводяная газификация
Мощность плазмотронов, кВт	100	55	65
Расход сырья, кг/ч	50	20	25
Расход водяного пара, кг/ч	20	16	21
Расход воздуха, нм^3/ч	30,7	-	2
Расход азота, нм^3/ч (для защиты электродов)	-	7,3	8
Температура среднемассовая, К	2500	2000	2200
Давление, атм	1	1	1
Состав газа газификации, об.%: азот водород оксид углерода диоксид углерода сероводород кислород	22,00 32,00 34,20 1,40 0,40 -	24,40 31,90 29,30 14,10 0,30 -	18,00 40,74 18,96 8,94 0,57 12,79
Удельный выход (СО+Н2), нм^3/кг сырья	1,87	0,91	2,15
Расход сырья на 1 нм^3 (СО+Н2), кг	0,535	1,099	0,465
Степень превращения горючей части сырья в газообразные продукты, %	100	100	95
Энергозатраты на 1 кг сырья, кВт-ч/кг	2,00	2,7	2,01
Энергозатраты на 1 нм^3 синтез-газа, кВт-ч/нм^3	1,07	2,96	0,93
Энергетический КПД процесса, %	85	78	83

Как следует из данных табл. 4.8, плазменная газификация как высокозольного подмосковного бурого угля (А^daf - 30%), так и горючего сланца отличается высокими показателями, как по степени превращения органической части в газообразные продукты и, соответственно в синтез-газ, так и по энергетическому КПД, который при использовании отходящего тепла для выработки пара может достигнуть 92%.

Следует отметить также высокую интенсивность процесса, которая, например, для случая паровоздушной газификации равна 720 нм³ (СО+Н₂)/м³.ч, что в 5-6 раз превышает этот показатель для традиционных способов газификации.

Состав газа отличается отсутствием в нём оксидов серы и азота, что, как неоднократно отмечалось, является особо ценным показателем с точки зрения экологической оценки.

Соотношение (СО+Н₂):N₂ в полученном газе, равное "3", легко достигается, что позволило рекомендовать дальнейшее использование полученного синтез-газа в производстве аммиака.

Сравнительный технико-экономический анализ показал, что плазмохимическая газификация паровоздушной смесью имеет лучшие экономические показатели, чем газификация по способу Копперс-Тотцека: капитальные затраты на создание плазмохимической установки на 48% ниже, чем установки соответствующей мощности, производящей синтез-газ по способу Копперс-Тотцека, себестоимость синтез-газа, полученного плазменным способом на 13% ниже.

Особый интерес представляет переработка в окислительной плазме горючего сланца Джамского проявления, характеристика которого представлена в табл. 4.9.

Таблица 4.9

Характеристика горючего сланца Джамского проявления

Показатели	Обозначение	Сланец, мас.%
Влага общая на рабочее состояние топлив	W^r	3,6
Зольность на сухое состояние	A^d	62,0
Содержание общей серы на сухое состояние	St^d	4,9
Сера сульфатная	SSO4	0,6
Сера пиритная	SP	2,3
Сера органическая	SO	2,0
Содержание на сухое беззольное состояние
Углерода	С^daf	20,6
Водорода	Н^daf	3,4
Азота	N^daf	0,7
Содержание кислорода	О^d	8,4

Плазменная газификация этих сланцев позволила осуществить конверсию их горючей части в синтез-газ с улавливанием рения в газообразных продуктах на специальных фильтрах, с переводом серы сланца в Н₂S и с одновременным концентрированием редких и рассеянных элементов в шлаке.

Блок-схема установки плазменной газификации горючего сланца и углей дана на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Блок-схема установки плазменной переработки (газификации) горючего сланца и углей:

1 – шнековый питатель: 2 – реакционная камера; 3 – перегреватель пара; 4 – плазмотроны постоянного тока; 5 – фильтр с насадкой для улавливания рения; 6 – циклон; 7 – газодувка; 8 – стенд управления; 9 – сборник шлама

Угольный порошок шнековым питателем 1 производительностью 10-100 кг/ч с потоком транспортирующего воздуха с расходом 0,5-8,0 нм³/ч поступает в реакционную камеру 2, куда встречными потоками через пароперегреватель 3 и плазмотроны 4 подается нагретый газифицирующий агент. В процессе газификации образуются такие соединения, как СО, Н₂, СО₂, Н₂S, Re₂О₇ и т.д. Минеральная часть сланца нагревается до плавления. Расплав струями газов отбрасывается на водоохлаждаемые стенки реакционной камеры и стекает вниз в сборник шлама 9. Отходящие газы вытяжным вентилятором (газодувка) 7, пройдя через фильтр на улавливание рения 5, через циклон 6 выбрасываются в атмосферу через свечу, предварительно дожигаясь до СО₂ и Н₂О. Газ на анализ отбирали калибровочными шприцами из секции прямоточного канала, снабженного отводом. Твёрдый остаток подвергался техническому и элементному методам анализа; был выполнен также подробный анализ на содержание различных металлов в минеральной части шлама. Характеристика твёрдой фазы дана в табл. 4.10. Распределение металлов в продуктах плазмохимической переработки горючих сланцев представлено в табл. 4.11.

Таблица 4.10