Технология использования сжатых газов (стр. 22 )

Таблица 7.2 – Количество основных продуктов коксования, выделенных из 1 т угля

Продукт коксования	Количество
кг	% (массы)
Кокс	750-800	75-80
Коксовый газ	175-140 (350-280 м3)	17,5-14
Каменноугольная смола	40-25	4-2,5

Коксование угля осуществляется в печах внешнего обогрева с вертикально расположенными камерами коксования. Отопление коксовых печей производится высоко- и низкокалорийными газами (генераторным, доменным, смешанным). По способу использования тепла отходящих газов коксовые печи регенеративные. Регенераторы располагают под коксовыми камерами печей. В регенераторах производят нагрев низкокалорийных газов и воздуха, необходимого для их сжигания, за счет тепла отходящих дымовых газов.

Коксовые камеры загружают угольной шихтой сверху, коксовый газ удаляется из верхней части камеры. Из камеры готовый кокс с помощью специальной машины – коксовыталкивателя поступает в тушильный вагон, а затем на сортировку.

Коксовый газ, содержащий летучие компоненты, поступает на переработку для отделения смолы, аммиака и бензола. Охлажденный и очищенный коксовый газ из каменных углей характеризуется высоким содержанием водорода, метана и оксида углерода. Он легче воздуха, имеет достаточно высокую теплоту сгорания. Особой ценностью коксового газа является высокое содержание в нем водорода и оксида углерода, что делает его незаменимым сырьем в производстве синтетического аммиака, метилового и этилового спиртов. После извлечения водорода коксовый газ используют для обогрева коксовых и металлургических печей. Коксовый газ ввиду наличия оксида углерода ядовит; пределы взрываемости: нижний 6%, верхний 30% (обьема ).

7.4  Нефтезаводские газы

Нефть является жидким топливом. В отличии от других видов природных топлив сырую нефть не используют в качестве горючего. Она служит сырьем для получения высококачественных моторных топлив, газов, масел и химических продуктов.

Переработкой нефти получают нефтяные газы, используемые как энергетическое топливо и как сырье для получения химических продуктов. Переработка нефти включает следующие основные процессы: перегонку нефти, термический крекинг, каталитический крекинг, пиролиз, коксование. Большинство из названных процессов сопровождаются выделением нефтяных газов. Нефтезаводские газы имеют высокую жаропроизводительность и содержат значительное количество предельных и непредельных углеводородов, поэтому в первую очередь представляют интерес как сырье для получения химических продуктов – полиэтилена, полипропилена и др. Теплота сгорания нефтезаводских газов колеблется в широких пределах – от 8000 до 32000 ккал/м3, а жаропроизводительность – от 2120 до 2190оС. Среднее значение жаропроизводительности (tмакс) для нефтезаводских газов можно принимать равным 2130оС, величину СО2 макс – 13,7%.

Перегонкой нефти называют процесс термического разделения ее на части ( фракции ) без заметного разложения углеводородов. Перегонка нефти основана на том, что с увеличением молекулярной массы углеводородов повышаются их температуры кипения. Сырую нефть разделяют на фракции: бензиновую (выкипающую в пределах 175-200оС), керосиновую (выкипающую в пределах 200-270оС) и газойлевую (выкипающую в пределах 270-350оС). После отгонки указанных фракций в перегонном аппарате остается мазут. При перегонки нефти получают газ, представляющий часть попутного газа, растворенного в нефти. Перегонкой сырой нефти получают примерно 20 – 30% бензина, 30 – 45% лигроина, керосина и газойля, 25 – 50% нефтяных мазутов, 2 – 6% газов прямой перегонки.

Термический и каталитический крекинг нефти является основным методом переработки нефти. Крекинг (расщепление) – процесс деструктивной переработки нефти с целью получения главным образом моторных топлив, газов и других химических продуктов. При крекинге происходит распад молекул тяжелых углеводородов с образованием вышеуказанных продуктов. Сущность крекинга заключается в нагревании нефти до температуры 350-650оС, в результате чего высокомолекулярные углеводороды разлагаются, образуя более легкие углеводороды. Крекинг нефти ускоряется в присутствии катализаторов и при повышении давления до 70 кг/см2 (7 Мпа). При крекинге нефти выход бензина увеличивается до 40 – 70%, а газа до 10 – 20%. Эти газы характеризуются высоким содержанием непредельных углеводородов и являются ценным сырьем для получения химических продуктов, сжиженных углеводородных газов и после переработки могут использоваться как энергетическое топливо.

Коксование нефтепродуктов. В качестве сырья для коксования используют мазуты или отбензиненную нефть. Для этого тяжелые нефтяные фракции нагревают примерно до 700оС, в результате получают 40-75% жидких продуктов, 10-12% газа и 12-20% кокса. Как и газы крекинга, газы коксования богаты непредельными углеводородами и в первую очередь поступают на переработку, где из них извлекают ценные для химического синтеза компоненты. Газ после переработки используют для энергетических целей. Способы термической обработки нефти связаны со значительными затратами тепла. Для получения тепла на нефтеперерабатывающих заводах используют нефтяные газы после их переработки и извлечения ценных компонентов.

7.5 Газификация древесины

Существующие в природе большие ресурсы угля, древесины, торфа, более полувека назад широко использовались в нашей стране вместо привычных в настоящее время природного газа, бензина, дизельного топлива. В стране производились и эксплуатировались сотни тысяч больших и малых газогенераторов, которые использовались для производства генераторного газа. Генераторный газ после очистки от примесей использовался в качестве топлива автомобильных, тракторных, тепловозных и судовых двигателей, двигателей газопоршневых теплоэлектроагрегатов и для крупных промышленных производств.

С открытием больших запасов нефти и газа и началом их добычи, кажущаяся дешевизна и простота применения природного газа, бензина, дизельного топлива, мазута обеспечили условия для забвения процесса газификации и в целом всего направления.

Запасы нефти и газа оказываются не безграничными, начинается дефицит газа, рост цен с вытекающими из этого последствиями.

Одним из путей выхода из существующего положения является освоение нового способа получения энергии – газификации твёрдых видов топлив – древесины, торфа, угля, имеющихся практически повсеместно.

Большие объемы заготовок и переработки леса сопряжены с получением больших количеств отходов древесины, которые могут стать практически подготовленным топливом для газогенераторов. Использование древесных отходов не только очищает природу от загрязнений, но и снижает или полностью исключает затраты на покупку электроэнергии предприятиями, посёлками, городами, делают их независимыми от ненадёжного внешнего энерго - и газоснабжения.

Дизельные двигатели имеют широкое применения в производстве автомобилей, тракторов, автономных электростанций. Перевод широкого ассортимента дизелей на газовое топливо решает сразу много вопросов и в первую очередь экономические. Потребители бензина, ДТ, природного газа могут перейти на местные, гораздо более дешёвые виды топлива, это развязывает им руки, снижает зависимость от деятельности энергетических монополий.

Другие решаемые проблемы:

1) Экологические – современные крупные заготовки и переработка древесины вызывают концентрацию отходов производства в определенных местах, вызывая негативное воздействие на почву, почвенные воды, атмосферу. Использование отходов для производства электрической и тепловой энергии – крупномасштабное экологическое мероприятие, способствующее выполнению Киотского соглашения.

2) Ресурсосбережение. По имеющейся информации количество отходов, образующихся при глубокой переработки древесины, достигает 30 – 35%, это означает исключение из топливного баланса страны многих миллионов тонн топлива. Данная ситуация аналогична положению в добыче нефти и газа, когда многие миллиарды углеводородных газов низкого давления выбрасываются для сжигания на факелах.

3) Социальные. Для производства дополнительно необходимых двигателей, электрических генераторов, газогенераторов, энергетических установок различной мощности и их обслуживания необходимы люди для постоянной работы. Развития данного направления позволит развивать малые производства в любых отдалённых от ЛЭП и газопроводов районах.

7.5.1 Энергетические установки на генераторном газе

Предназначены для использования на лесопилках, деревообрабатывающих заводах, мебельных фабриках и работают на деревоотходах: щепа, стружки, опилки, обрезки и т. п. Схема установки представлена на рис. 7.7, а общий вид на рис. 7.8.

Рисунок 7.7 – Принципиальная схема энергетической установки,

работающей на древесных отходах:

1 – рубилка; 2 – сушилка-бункер с ворошителем; 3 – блок радиаторов охлаждения генераторного газа, смазочного масла и охлаждающей двигатель жидкости с подачей горячего воздуха в сушилку;

4 – газогенератор; 5 – сепаратор; 6 – фильтр; 7 – газопоршневой электроагрегат

Рисунок 7.8 – Энергетическая установка компании

«Эконефтегаз» мощностью 30 кВт для работы на древесине

Энергетические установки включают в себя узлы и устройства для выполнения следующих операций:

1 Измельчение древесины. Для придания древесине однородности древесные отходы подвергаются рубке на рубильной машине. Получаемая щепа имеет в длину 16-22 мм и толщину 5 мм. К получаемой щепе допускается добавление до 15% опилок.

2 Сушка щепы производится в бункере с ворошителем потоком теплого воздуха от вентилятора охлаждения газопоршневого двигателя, радиатора охлаждения генераторного газа, в который направляются выхлопные газы этого же двигателя. Бункер располагается в торце газопоршневого двигателя со стороны радиатора с целью максимального использования потенциала потока теплого воздуха от вентилятора двигателя.