Название: Природоохранные технологии на ТЭС и АЭС Часть 2 - учебное пособие (Саломатов В.В.)

Жанр: Технические

Просмотров: 1380


3.2.1. выбор метода газификации

 

Газификация углей не является новым процессом. В настоящее время

для практической реализации на тепловых электростанциях в период до 2005…2010 гг. наиболее отработаны методы газификации угля в неподвижном слое с жидким шлакоудалением (горновой метод), в потоке угольной пыли или распыленной водоугольной суспензии и  в кипящем слое. Принципиальные схемы газогенераторов показаны на рис. 3.2.

В табл. 3.1 приводятся основные показатели этих способов газификации углей под давлением до 3,0 МПа. По горновому и пылеугольному способам газификации рассмотрены варианты с воздушным и парокислородным дутьем.

 

Рис. 3.1. Принципиальная схема пГУ с газификацией угля:

1 – топливоприготовление;   2 – газификатор;   3 – газоохладитель;

4 – система пылесероочистки; 5 – переработка серосодержащих газов;

6 – газовая   турбина;   7 – котел-утилизатор;   8 – паровая  турбина.

а – уголь;  в – воздух  или  кислород;   г – уходящие  газы;  з – зола;

нв – наружный воздух;  п – пар;  пв – питательная вода;  с – сера

 

Рис. 3.2

 

Таблица 3.1

 

Окончание табл. 3.1

 

Достоинством горнового газогенератора являются высокие интенсивность процесса газификации в единице объема реакционного пространства, концентрация топлива (1000…1200 кг/м3), температура в зоне окисления (1750…1850 оС при холодном воздушном дутье и около 2000 оС при подогреве воздуха или парокислородном дутье). Газогенератор устойчиво работает

с нагрузками 25…100 \% со степенью шлакоулавливания в жидком виде до 70…80 \%. При этом грубый фракционный состав уноса облегчает очистку газа от пыли. Как показывает опыт доменного производства, в жидком шлаке значительная доля серы (до 95 \%) может связываться в экологически безопасные композиции. Горновой способ газификации позволяет перерабатывать угли с различными реакционными свойствами от антрацита до бурого. Благодаря большой аккумуляции тепла в слое топлива, горновой газогенератор после 8…12-часового простоя может быть выведен на полную нагрузку в течение 15…30 минут. Нагрузка регулируется изменением количества дутья, что существенно упрощает систему автоматизации. При изменении нагрузки состав газа практически не меняется.

Недостатком горновых газогенераторов является необходимость разделения поступающего топлива на два потока: с выделением потока кускового топлива размером 5…50 мм и потока мелочи  < 5 мм, которая должна быть превращена в пыль (R1000 = 1…3 \%) и подана в газогенератор с дутьем через фурмы (в количестве 30…40 \% от расхода топлива) либо превращена в гранулы в специальных окомкователях и подмешана к кусковому топливу. Мелкозернистое топливо типа АШ необходимо все перерабатывать в гранулы. При газификации спекающихся топлив требуется установка в газогенераторе специального рыхлителя, а топлив с тугоплавкой золой – их флюсование.

При парокислородной газификации углей в горновом газогенераторе газ может содержать смолы, которые необходимо улавливать и возвращать в газогенератор.

Газогенераторы с кипящим слоем могут перерабатывать высокозольные угли. Так же как и горновой, благодаря аккумулирующей способности слоя топлива, газогенератор с кипящим слоем может быть быстро выведен на номинальную нагрузку после 8…10-часового простоя. Подача известняка или доломита в кипящий слой позволяет связать значительную часть серы, однако при этом требуется дальнейшая обработка золы и шлака, чтобы избежать попадания на золоотвалы  токсичных и растворимых в воде  сульфидов кальция. В системе топливоподготовки надо выделять два потока топлива: дробленка размером 1…15 мм поступает в газогенератор, а более мелкие фракции во избежание высокого уноса топлива из газогенератора должны перерабатываться в гранулы в специальных окомкователях. В связи с тем, что основное количество золы из кипящего слоя уносится с газом, увеличивается нагрузка системы очистки газа от пыли. По условиям работы кипящего слоя нагрузка газогенератора регулируется путем изменения давления в газовом тракте по специальной программе. В связи с низкими температурами в кипящем слое

(850…950 оС), что обусловлено опасностью спекания шлака в реакционной камере, затруднена газификация низкореакционных углей.

Для пылеугольных газогенераторов характерны наиболее высокие тепловые напряжения площади поперечного сечения реакционной камеры и, следовательно, наименьшие размеры и наибольшая единичная мощность (производительность). При работе с жидким шлакоудалением (до 90 \% золы) они обладают преимуществами, отмеченными для газогенераторов горнового типа. В них можно газифицировать угли любого фракционного состава, поскольку реактор питается угольной пылью или водоугольной суспензией. Конструктивно поточные газогенераторы наиболее просты.

Вместе с тем для эффективной работы пылеугольных газогенераторов необходимо строго выдерживать оптимальное отношение «топливо-окисли-тель» в реакционной камере, удельный расход кислорода в них оказывается более высоким, а при газификации углей с тугоплавкой золой требуется добавка к ним флюса, обычно известняка.

Для тепловых электростанций с ПГУ необходима газификация угля под давлением. Процессы газификации и очистки газов при этом интенсифицируются, а габариты, металлоемкость и стоимость оборудования уменьшаются.

По этим же причинам, несмотря на увеличение энергетических затрат, может оказаться выгодным использование кислородного дутья, обеспечивающего более высокую калорийность горючего газа, его меньшие весовые и объемные расходы.

С учетом сделанного выше анализа различных технологий газификации угля для проработок экологически чистой ТЭС с ПГУ приняты горновой метод, как наиболее простой и освоенный, и поточный метод, как наиболее универсальный и производительный.

В разделах 3.4 и 3.6 будет подробно описано оборудование системы газификации с аппаратом горнового типа на паровоздушном дутье и газификации в потоке на кислородном дутье.

Для горнового метода на парокислородном дутье и поточного на воздушном для экономии места принципиальные тепловые схемы и результаты расчетов приведены с минимальными пояснениями.