Оцінка впливу технологічних та експлуатаційних факторів на займистість генераторних газів, одержуваних методом пароповітряної газифікації вугілля - Автореферат

Як свідчить досвід ряду країн (США, Німеччина, Японія, ПАР, Фінляндія та ін.) одним із найбільш ефективних шляхів виходу з енергетичної кризи може бути розвиток технології газифікації твердих горючих матеріалів (вугілля, торф, горючі сланці, деревні відходи і т.д.) і одержання замінників природного газу, нафтопродуктів і хімічної сировини на базі газоподібних продуктів їх хімічної переробки (генераторних газів). Подібні дослідження дозволять глибше вивчити процеси утворення генераторних газів, виявити ступінь впливу різноманітних технологічних чинників на їхній склад і пожежонебезпечні властивості, розширити знання про межі поширення полумя багатокомпонентних газових сумішей, а також допоможуть знайти шляхи запобігання пожеж і вибухів як на стадіях проектування й експлуатації установок газифікації, так і при використанні генераторних газів. Дисертаційні дослідження проводилися в рамках науково-дослідної роботи, що відповідає переліку проблем науково-технічного розвитку державної пожежної охорони України на період 1998 - 2000 р. (НДР за замовленням ГУДПО МВС України - №0197U0096754). Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що: досліджено вплив комплексу технологічних чинників на процес одержання генераторних газів, їхній склад, пожежонебезпечні та експлуатаційні властивості; уперше розроблена математична модель процесу газифікації твердого палива в газогенераторах, що дозволяє прогнозувати хід реального процесу і розробляти практичні рекомендації по його веденню і зниженню пожежної небезпеки; теоретично обгрунтовано і експериментально підтверджено найбільш прийнятний режим ведення технологічного процесу; встановлені нові залежності області займання багатокомпонентних газових сумішей від ряду фізичних чинників. Особистий внесок здобувача полягає в проведенні аргументованого аналізу відомих методів газифікації твердого палива, а також теоретичних і експериментальних методів визначення КМП полумя, на підставі яких розроблено установку для експериментального визначення КМП полумя генераторних газів та метод її використання, застосування яких дозволили дослідити вплив тиску, температури і флегматизуючих домішок на КМП полумя генераторних газів, вплив технологічних чинників на пожежну небезпеку процесу газифікації твердого палива і розробити практичні рекомендації по його веденню і зниженню пожежної небезпеки.У роботі за основу взята модель середовища, що являє собою дворідинну систему "газ - ансамбль часток вугілля і золи". Процес газифікації описується системою рівнянь, що включає у себе рівняння збереження речовини у газовому середовищі, руху газового потоку, руху потоку часток вугілля і золи, збереження енергії в дворідинній системі "газ - частки", зміни концентрації компонентів газової суміші в хімічних реакціях у газовій фазі і на поверхні часток вугілля. Розмір f(r)dr задає частку часток вугілля з радіусами від r до r dr, а параметри ny і n3 - відповідно кількість часток вугілля і золи в одиниці обєму. При його написанні враховується сила тиску, сила ваги, питома сила опору руху газу з боку стінки реактора, питома сила аеродинамічного тиску часток вугілля і золи на одиницю обєму газу. При цьому враховується сила ваги, питома сила аеродинамічного тиску часток вугілля і золи на одиницю обєму газу, а також питома сила опору руху часток із боку стінки реактора.Процес газифікації описується системою рівнянь, що включають у себе рівняння збереження речовини в газовому середовищі, руху газового потоку, руху потоку часток вугілля і золи, збереження енергії в дворідинній системі "газ - частки", зміни концентрації компонентів газової суміші в хімічних реакціях у газовій фазі і на поверхні часток вугілля. Розроблено експериментальну установку, що дозволяє визначати КМП полумя газів в умовах, максимально наближених до реального технологічного процесу газифікації твердого палива і враховувати усі внутрішні процеси, що протікають у газовій суміші при її утворенні і транспортуванні, а також зміну області займання в залежності від тиску, температури та вмісту інертних домішок у генераторному газі. У результаті аналізу фізико-хімічних процесів, що протікають у реакторі газогенератора при газифікації твердого палива встановлено, що процес зміни складу, а отже і КМП полумя до необхідних значень можна здійснювати шляхом управління технологічними параметрами процесу газифікації, як-от зміною співвідношення вихідних газифікуючих реагентів, температури і часу перебування матеріалу в реакційній зоні. підвищення температури в реакційній зоні дозволяє збільшити ступінь конверсії C в парогазові продукти, вміст в газі CO і H2, а також забезпечити достатні ступінь конверсії водяної пари і теплотвірну спроможність одержуваного генераторного газу. Результати виконаних досліджень по оптимізації процесу пароповітряної газифікації вугілля дозволяють рекомендувати підтримувати в умовах дослідно-промислової установки витрату повітря на дуття при газифікації 3020 м 3/т вугілля; витрату пари на дутт

Основний зміст роботи