Влияние параметров дутья на эффективность ступенчатого процесса высокотемпературной пылеугольной газификации

Abstract

Газификация обычно рассматривается как типичный представитель чистых угольных технологий из-за низких удельных выбросов при небольших затратах на очистку. Возможность сочетания энергетического и химического производств (в первую очередь синтеза жидких углеводородов и оксигенатов, водорода) на базе одного термохимического процесса открывает перспективы создания экологичных многоцелевых установок с запасанием и экспортом химической энергии. Эффективные процессы газификации требуют достижения высоких температур, которое может быть обеспечено разными способами (уменьшение доли балласта, предварительный подогрев). В работе с помощью математического моделирования в разных физических постановках (равновесной и диффузионно-кинетической) проводится анализ режимов работы высокотемпературного ступенчатого газогенератора в широком диапазоне условий. В результате расчетов определены основные характеристики процесса газификации (характерные температуры, состав генераторного газа) и их зависимость от управляющих параметров (удельный расход дутьевого пара; начальная температура воздуха; распределение топлива по ступеням; концентрация кислорода в дутье). С учетом кинетических и технологических ограничений выделяются эффективные режимы газификации, использование которых целесообразно для перспективных энергоустановок. Gasification is usually regarded as a typical type of clean coal technologies due to its low specific emissions and low gas cleaning costs. The possibility of combining energy and chemical production (primarily the synthesis of liquid hydrocarbons and oxygenates, hydrogen) on the basis of a single thermochemical process opens up the prospects of environmentally friendly multi-product plants capable of the chemical energy storage and export. Efficient gasification processes require high temperatures, which can be achieved in different ways (reducing the proportion of inert, preheating). Using different mathematical models (based on equations of chemical equilibrium and diffusional kinetics), operation modes of a high-temperature staged gasifier are studied in a wide range of conditions. As a result of these calculations, the main characteristics of the gasification process (characteristic temperatures, the composition of the generator gas) and their dependence on the control parameters (specific consumption of the steam; initial air temperature; fuel distribution over the stages; initial oxygen concentration) are determined. Given the kinetic and technological limitations, the paper identifies efficient gasification modes, the use of which is possible for promising power plants.