Газификация угля с получением генераторного газа и карбонизата, их применение в качестве топлива в системе теплоснабжения

Эта тема становится все более актуальной, поскольку мы сталкиваемся с растущим спросом на энергию и необходимостью снижения выбросов вредных веществ в окружающую среду, а также совершенствования в качестве альтернативного топлива в области теплоэнергетики для источников тепла. Обозначенным в стратегии приоритетом энергетической политики Российской Федерации на период до 2035 года являются: переход к экологически безопасной и ресурсосберегающей энергетике, рациональное природопользование и энергетическая эффективность, максимально возможное использование оборудования, имеющего подтверждение производства на территории Российской Федерации [1, с.2]. В связи с этим необходим поиск новых способов получения тепловой энергии. Один из интересных способов достижения этой цели – это использование газификации угля для получения генераторного газа и карбонизата. Газификация угля – это процесс превращения твердого топлива в газообразное состояние, путем его нагревания до высоких температур. Генераторный газ, который образуется в результате газификации угля, содержит: содержит около 30-40% водорода, 30-40% углекислого газа, 10-20% метана и меньшие количества других газов [2, с.15].

 Воздух, водяной пар, кислород диоксид углерода выступают в роли газифицирующих агентов. Реакции не полного окисления углерода органической массы при газификации:

С+0,5 О2→ СО,

С+СО2→ 2 СО,

С+Н2О→ СО+Н2

Карбонизат, в свою очередь, является твердым остатком после газификации угля. Использование генераторного газа и карбонизата позволяет существенно уменьшить выбросы вредных веществ в окружающую среду, а также является альтернативой, где отсутствует возможность использовать традиционное топливо – природный газ. При этом есть доступ к ресурсу такого как уголь и его целесообразное использование (термическая обработка) в технологии систем теплоснабжения. Однако газификация угля – это сложный и трудоемкий процесс, требующий высокой квалификации персонала и специализированного оборудования.

Генераторный газ можно вырабатывать в специальных газогенераторных установках, в том числе внутри топки котла со слоевым сжиганием. Для примера можно рассмотреть один из вариантов газогенераторов на рисунке.

Рис. Газогенератор

Данный агрегат представляет собой вертикально-цилиндрический реактор, вокруг средней части реактора установлена водяная рубашка охлаждения, вода в которую, поступает при помощи насоса охлаждающей воды из накопительного бака [3, с.5].

Важным фактором в процессе газификации является контроль за температурой и составом получаемых газов. Теплотворная способность генераторного газа составляет около 800-1000 ккал/м³. Температура внутри газогенератора контролируется по всей высоте реактора термодатчиками с электрическим сигналом.

Технология газификации угля имеет несколько этапов, включая загрузку топлива, нагревательный процесс, образование газообразной фазы и очистку газа. Существуют два основных метода газификации угля: пиролиз и газификация. При пиролизе твердое топливо разлагается на газы и жидкости в отсутствие кислорода. Газификация, в свою очередь, происходит при наличии кислорода и приводит к образованию генераторного газа.

Важно отметить, что использование альтернативных видов топлива, таких как биотопливо (дрова, кора, щепа, опилки...) также являются перспективным решением и возможное его применение, как источника энергии для систем теплоснабжения. Однако газификация угля остается эффективным с экологической и технологической позиции, что приносит свои положительные результаты.

Одним интересным аспектом, который можно рассмотреть в контексте газификации угля, является получение синтез газа. Синтез-газ – это смесь водорода и оксида углерода которая может быть использована для производства различных видов топлива и химических продуктов. Получение синтез газа осуществляется путем газификации угля при более высоких температурах и давлениях. Результатом этого процесса является смесь газов, содержащая менее углекислого газа и больше водорода. Синтез – газ может быть использован для производства метанола, дизельного топлива, аммиака и других продуктов, но применяя его в технологии для источников тепла систем теплоснабжения, можно решить многие технологические и экономические задачи. Кроме того, еще одним преимуществом газификации угля является возможность использования низкокачественного угля, что позволяет получить максимум выгоды с угля. Важно отметить, что газификация угля и получение синтез-газа – это не простой метод, требующий высокой квалификации персонала и специализированного оборудования. Однако при правильном подходе, это может быть очень эффективным и экономически выгодным методом для создания чистой и безопасной энергетики. Эта технология заслуживает серьезного внимания со стороны научных и исследовательских сообществ. Это интересный и перспективный метод, который может помочь нам достичь целей по снижению выбросов вредных веществ и созданию более экологически чистых топлив.

В заключении, хочу подчеркнуть, что газификация угля – это сложный, но перспективный процесс, который может существенно снизить выбросы вредных веществ в окружающую среду, а также несёт за собой его рациональное использование, внедрённый в технологию систем теплоснабжения. Технологии газификации угля постоянно развиваются и улучшаются, что делает этот метод еще более результативным и экономически выгодным. Мы должны продолжать исследования и эксперименты в области использования альтернативных видов топлива, чтобы достичь наилучших результатов в создании чистой и безопасной энергетики. Надеюсь, что в ближайшем будущем мы сможем расширить применение газификации угля и других альтернативных видов топлива для создания более экологически чистых и эффективных технологий теплоэнергетики. Написание магистерской диссертации на эту тему поможет сформировать полное понимание процесса газификации угля и перспектив его использования в источниках тепла систем теплоснабжения. Также, представится возможность рассмотреть модернизацию котельной установки с применением газификации угля на конкретном примере, действующей системы теплоснабжения посёлка. Это также поможет оценить преимущества и недостатки данного метода и предложить возможные способы усовершенствования технологии. Изучение технологии газификации угля – это не только интересная и перспективная тема, но и ответственный подход к обеспечению безопасности окружающей среды и экономической стабильности. Вместе мы можем создать лучшую будущую энергетику!