Влияние структуры топлива, температуры и свойств окислителя на состав образующегося синтез-газа при газификации кокса

1 Введение 13
2 Современное состояние исследований по газификации угля 17
3 Обзор по теплофизическим и кинетическим параметрам бурых и каменных
углей и их продуктов разложения 27
4 Физическая постановка задачи моделирования 35
5 Математическая модель исследуемого явления 37

Купить

Объектом исследования является состав выходящих газов при моделировании математической модели высокотемпературной паровоздушной конверсии кокса.
Целью работы является теоретическое исследование влияния температуры пара и структуры конверсируемого кокса на состав образующихся горючих газов при наземной высокотемпературной паровой газификации кокса.
В процессе исследования проводились: подготовка, доработка математической модели; математические подсчеты, для получения
необходимых данных: влияния температуры паровоздушного окислителя и структуры кокса на состав образующегося синтез газа в математической модели.
В результате исследования получены графики зависимости влияния температуры паровоздушного окислителя и структуры кокса на состав образующегося синтез газа, выявлены наилучшие для наибольшей эффективности для дальнейшего использования температура окислителя и пористость кокса.
Актуальность работы обусловлена необходимостью создания математической модели газификатора для конверсии кокса в среде водяного пара при высоких температурах, которые могли бы служить инструментом для оценки состава продуктов газификации.
Область применения: научное производство, медицина, пищевая промышленность, химическое производство.
Обозначения, сокращения, нормативные ссылки

1. Введение
Универсальным методом переработки твердого топлива является газификация. Г азифицировать можно любые твердые топлива, такие как торф, бурый угль, каменный угль, в том числе и антрацит, независимо от состава зольной части, их химического состава, структурности, влажности, примесей серы и других свойств. Во-вторых, газифицируя твердое топлива можно получить любой состав горючего газа: чистые газы - водород (Н2), оксид углерода (CO), метан (СН4), смеси этих газов, которые могут быть использованы для синтеза метанола, аммиака или генераторного газа, последний можно сжигать в любых энергетических установках. В-третьих, важной особенностью метода конверсии твердого топлива являются его масштабные применения. [1]
Актуальность работы. В общем объеме потребляемого топлива в энергетике - твердое топливо занимает значительную долю. В частности, в энергетике на долю угля в Европе и США приходится около 60%. В Российской энергетике примерно 18% составляет использование угля. По стратегии развития Российской угольной отрасли планируется экспорт угля для коксохимической промышленности значительно увеличить. Планируемый существенный рост экспорта угля приведет к увеличению добычи угля и еще большему увеличению скапливающихся отходов, которые состоят, обычно, из штыба и шламов. Сжигание таких отходов малоэффективно, так как их зольность велика, доходит до 50% и выше. Самым подходящим методом использования таких отходов является их газификация. В современных технологиях для газификации твердых топлив, чаще всего, применяют парокислородное или паровоздушное дутье. Такая технология имеет свои достоинства и недостатки. К недостаткам можно отнести, например, содержание в синтез-газе балластных примесей, часть же углерода может сгорать в газогенераторе. Поэтому актуальной задачей является создание математической модели, которая с достаточной для практики точностью описывала бы процессы, протекающие в газификаторе при конверсии твердых топлив в среде различных окислителей, Такая математическая модель может служить инструментом для оценки состава продуктов газификации в зависимости от вида топлива и состава окислителя. С помощью такой модели гораздо легче, чем на лабораторной установке, можно отыскивать оптимальные режимы конверсии твердых топлив [1,2].
Сотрудниками Кузбасского технологического университета была создана экспериментальная установка для высокотемпературной паровой газификации кокса [1,2]. На этой лабораторной установке были проведены эксперименты и получены зависимости, устанавливающие влияние температуры вдуваемого окислителя (водяного пара) на состав получаемого синтез-газа.
Создание промышленной технологии для конверсии твердых топлив требует большого объема экспериментальных исследований, которые могут быть значительно сокращены, если применить сочетание лабораторных экспериментальных исследований с численным моделированием. Поэтому является актуальной задача численного моделирования процессов тепло- и массообмена при конверсии органических веществ в газификаторе [1,2].
Для решения данной задачи и сокращения затрат на экспериментальные исследования на кафедре ПГС и ПГУ Томского политехнического университета была разработана математическая модель газификации, удовлетворяющая результатам лабораторных экспериментов, проводимым на кафедре Теплотехники КузГТУ. На базе этой модели были проведены все исследования представленные в данной работе.
Цель работы. Теоретическое исследование влияния структуры конверсируемого твердого топлива, температуры и свойств высокотемпературного окислителя на состав образующихся горючих газов при паровой или парокислородной газификации углеродсодержащих веществ лесоперерабатывающей или угледобывающей промышленности на параметры
получаемого синтез-газа с целью развития более совершенных подходов при производстве тепловой и электрической энергии.

Купить