Тема 3. Применение генераторного газа

Учебные вопросы:

 

1. Сущность процесса газификации.

2. Применение генераторного газа.

 

В процессе газификации горючая часть твердого топлива превращается в газ в результате тер­мохимического взаимодействия кислорода с углеродом. Получаемый газ называется генераторным, а устройст­ва, в которых проводится газификация, — газогенерато­рами. Для процесса газификации очень важны такие свойства твердого топлива, как битуминозность, золь­ность, реакционная способность, влажность, механичес­кая прочность, корродирующее действие, объемная мас­са, спекаемость и др.

Под битуминозностью понимается степень выхода из топлива летучих веществ при его газификации. Этим ка­чеством в наибольшей степени обладают древесина, торф, бурый уголь. Древесный уголь, кокс, антрацит со­держат мало летучих веществ и как малобитуминозное топливо полностью отвечают требованиям газификации.

Реакционная способность топлива характеризует быстроту разжигания генераторов и стабильность процесса газификации на переменных режимах работы. Зола и влага являются балластом, снижающим качество топлива. Оно также не должно содержать соединений, способ­ствующих коррозии, поэтому наличие серы в топливе нежелательно.

На рисунке 3 представлены схемы газогенераторов с прямым, обращенным и горизонтальным процессами. Ус­ловно всю внутреннюю полость газогенератора можно разделить на следующие зоны: 1 — горения; II — гази­фикации (восстановления); III—сухой перегонки и IV— подсушки топлива.

В зоне горения 1 происходят экзотермические реакции с выделением углекислого газа С0₂ и воды. Кроме того, частично протекают реакции образования СО с последу­ющим окислением его в С0₂. Под действием выделяемой теплоты температура в зоне горения поднимается до 1200... 1500 °С, в результате чего разогревается верхний слой топлива, относящийся к зоне II.

В зоне газификации II протекают эндотермические реакции с образованием горючих компонентов газа — ди­оксида углерода (II) СО и частично метана.

 

 

Рисунок 3- Генераторы с различными процессами газификации топлива

 

а—с прямым; б —с обращенным; в — с горизонтальным; / — зона горение // — зона восстановления; /// — зона сухой перегонки; /V —зона подсушки.

 

 

Вследствие эндотермических реакций температура во второй зоне снижается до 900...1100°С. Если температу­ра упадет ниже 900 °С, процесс газификации топлива на­рушается.

В зоне сухой перегонки III горячие газообразные ком­поненты воздействуют на твердое топливо. Поскольку кислорода в зоне реакции нет, протекает процесс сухой перегонки с выделением из топлива паров воды, газов и смолистых веществ, которые подмешиваются к газу. Температура в этой зоне снижается до 300...900°С.

В зоне подсушки IV, где температура газов составля­ет Ю5...300°С, из топлива выделяются только пары воды, которые также смешиваются с генераторным газом.

В результате газификации твердого топлива получа­ется сырой генераторный газ, содержащий СО, Н₂, CH.t, С0₂, N2, Н₂0 и смолистые вещества. Перед подачей в ци­линдр двигателя такой газ обязательно очищают.

К недостаткам газогенератора с прямым процессом относятся: загрязнение получаемых горючих компонен­тов газов в зоне II продуктами зон III и IV (смолисты­ми веществами, парами воды, механическими примесями твердого топлива); прекращение поступления генератор­ного газа при загрузке газогенератора твердым топли­вом и т. д.

Эти недостатки устраняются в газогенераторах с об­ращенным и горизонтальным процессами. В них генера­торный газ отводится снизу генератора сразу же после зоны II, а продукты зон III и IV, проходя зоны горения и восстановления, дополнительно газифицируются, поэ­тому качество получаемого газа будет выше.

Если к газогенератору для процесса горения подводят только воздух, получается воздушный газ. При подводе поочередно воздуха и паров воды, или паровоздушной смеси, получается смешанный газ. При пропускании че­рез раскаленный уголь водяного пара получается водя­ной газ. Эти газы различаются процентным содержани­ем горючих компонентов СО и Н₂.

Генераторный газ, полученный из различных видов твердого топлива, может быть использован для работы автомобилей и тракторов в районах, удаленных от мест переработки нефти. В качестве твердого топлива можно использовать дрова, торф, древесный, бурый или камен­ный уголь, полукокс и кокс, брикеты из различных сель­скохозяйственных отходов (опилок, лузги и т. п.).В зависимости от вида применяемого для газогенера­торов твердого топлива получается несколько различный по составу и теплоте сгорания генераторный газ (табл. 18).

 

Таблица1- Состав генераторного газа     Состав газа, % по объему   Тепло- Топливо             та его-   СО Н2 сн, со2 О, n2 кДж/м3 Дрова 28,5 14,0 3,5 8,0 0,5 45,5   Древесный уголь 30,5 12,0 2,3 5,0 0,2 50,0   Формовочный торф 28,0 15,0 3,0 8,0 0,4 45,6   Донецкий антрацит 27,5 13,5 0,5 5,5 0,2 52,8   Подмосковный уголь 25,0 14,0 2,2 6,5 0,2 52,1

 

 

 

Рисунок 4- Принципиальная схема газогенераторной установки.

 

Следует отметить, что применение генераторного газа (низкокалорийного), даже при повышении степени сжатия, снижает мощность двигате­ля на 15...30 % по сравнению с его работой на бензине.

 

Вопросы для самоконтроля:

 

1. Поясните сущность процесса газификации.

2. Поясните применение генераторного газа.

Семестр