Ауалы, сулы және аралас генератор газдары
Ауалы газ. Газификация аймағына ауаны жіберу кезінде көміртекті бос оттегімен тотықтыру екі реакция бойынша жүзеге асады:
C + O2 = CO2 + 97650 ккал;
2C + O2 = 2CO + 58860 ккал:
Осы күнге дейін бұл тотықтардың қайсысы біріншілік болы табылатыны анықталмады.
Негізінде көміртегінің біріншілік тотығы ретінде оттегінің артық мөлшерінде қостотыққа айналатын көміртегі оксиді болып табылады. Газфикация аймағында жүретін реакциялар тізбегі келесідей:
2C + O2 = 2CO;
2CО + O2 = 2CO2;
CО2 + С = 2CO.
Ауалы-газды өндіріс кезінде газификация аймағында орнатылатын жоғары температура көмірдің күлін жұмсартылған және сұйық жағдайға келтіреді. Домна пеші сияқты арнайы кұрылымды газогенераторларда газификация аймағында температура максимальды мәнге жетеді, сол себепті барлық шлактар балқыма күйінде шығарылуы мүмкін.
Сұйық күйде шлакты бөлетін газогенераторлардың артықшылығы – көрікте жоғары температураның болуынан интенсивтілігі жоғары газификация процесінің болу мүмкіндігі. Күлі балқыған күйдегі газогенератордың қалыпты жұмысы үшін кері жағдайда шлактың қоюлануы жүретін термиялық тұрақты көмір қажет етіледі. Осыған сәйкес ауалы газды генератор салыстырмалы түрде аз қолданылады.
Сулы газ. Газогенераторға ауамен бірге су буын бірге жіберу қыздырылған газ бен жылудың жойылуын төмендетіп, сонымен қатар жану жылуы жоғары – 2400-2700 ккал/м3 газды алуға мүмкіндік береді.
Су буы қызған кокспен және көміртегімен әрекеттестіргенде келесідей теңдеу бойынша жүреді:
C + H2O = CO + H2 – 28380 ккал;
C + 2H2O = CO2 + 2H2 – 17970 ккал.
(1) және (2) реакциялар жылуды сіңіре отырып жүреді, сондықтан газогенераторға енетін бу газификация аймағында температураны төмендетеді.
Су буының бөлінбеген бөлігі газификацияның басқа өнімдерімен қосылып, нәтижесінде Н2, СО, СО2 және Н2О тұратын газ қоспалары алынады.
Қоспадағы бұл компоненттердің мөлшері су газының теңдігін ұстап тұрады:
CО + H2O ↔ CO2 + H2 + 10410 ккал.
Ауалы-булы қоспасы бар газификация процесі кезінде алынатын ауа және су газдарының қоспасы аралас генератор газдары немесе жай генератор газы деп аталады.
(1) және (2) реакциялардан көрінгендей су буының жіктелуі газогенераторға қосымша жылуды талап етеді. Іс жүзінде бұл газдалатын көмрдің жартылай өртенуімен жүзеге асады. Алдымен газогенераторға тек ауа үрленіп, көірдің қабаты қажетті температураға дейін қыздырылады; кейін ауаның жіберілуі тоқтатылып, генераторға процестің температурасын төмендету нәтижесінде будың жіктелуі айтарлықтай кемімейінше будың беріліп отырады. Бұдан кейін будың берілуі тоқтатылып, ауалы үрлеу қайтадан жаңартылады.
Газогенераторды ауамен үрлеу кезеңі ауалы фаза немесе ыстық үрлеу деп аталады. Ыстық үрлеу газы әдетте шығарылып отырады. Бумен үрлеу кезеңі булы үрлеу фазасы немесе газдандыру деп аталады. Екі фазаның жиынтығы газификация процесінің жұмыс циклін құрайды.
Су газында негізінен кокстан немесе антрациттен алынатын метан 0,5 – 1,9% болады. Бұл газогенераторда келесі реакция бойынша жүретін метан синтезінің нәтижесі болып табылады:
C + 2H2 ↔ CH4 – 20870 ккал.
Бұдан басқа су газында сонымен қатар көміртегі қосоксиді, оттегі, күкіртсутек және азот болады. Ыстық үрлеу фазасын тиімді жүргізу үшін үрлеу газында артық мөлшерде көміртегі оксидін алу керек. Алайда температураны арттырғанда газда көміртегі оксидінің құрамы артады. Бұл ауамен үрлеу арқылы жылыту кезінде ауалы газды алу үшін газификация процесіне зиянды болып табылады.
Сулы газды алу процесінің қосынды ПӘК-і су буының жану жылуының ыстық және салқын үрлеу кезеңдерінде жұмсалған көміртектің жану жылуына қатынасына тең.
Газификация процесінің негізгі көрсеткіштері алынатын газ құрамы және газификация процесінің ПӘК-і; соңғысы таскөмір және қоңыр көмірмен салыстырғанда кокс және антрацит үшін айтарлықтай жоғары.
Су газын алу үшін газификация процесінің ПӘК-ін 60-65 %-ға жоғарылататын кокс, жартылай кокс, антрацит және жіңішке тас көмір қолданылады.
Су газын алу үшін қажетті жылу қоспада су буымен оттегіні үрлеу кезінде немесе су буын және циркуляциялық газдың қыздырылған қоспасын газогенераторға енгізу нәтижесінде алынуы мүмкін. Жылуды ұстаудың мұндай әдісінің артықшылығы су газын алудың үздіксіз процесін енгізу мүмкіндігімен және газогенератордың тұрақты жұмыс режимімен бекітіледі.
Шаң тектес отынның газификациясы. Шаң тектес отынды газификациялау процесі газ ағынында үздіксіз режимде жүзеге асады.