Авторизация
Наша группа Вконтакте
Наши партнеры
КРЫМ. СТРОЙИНДУСТРИЯ. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ВЕСНА — 2016

Газификация твердого топлива.

Газификацией твёрдых топлив (ГТТ) называется процесс преобразования (конверсии) органической части твёрдого топлива (ТТ) в генераторный газ (ГГ), удобный для последующего сжигания, как в горелках котлов различного назначения, так и в камерах сгорания (внешних и внутренних) двигателей различных типов.

Главным преимуществом технологии ГТТ (по крайней мере, с экологической точки зрения) является низкий уровень негативного воздействия на окружающую среду.

Это, в первую очередь, обусловлено достаточно продолжительным (более 3-х секунд) нахождением газообразных продуктов ГТТ сначала в зоне окисления (горения) при температурах 1 000 ... 1 200 0С, а затем в восстановительной (бескислородной) зоне формирования ГГ. При таких условиях происходит термическое разложение и восстановительное дехлорирование наиболее опасных веществ - диоксинов, фуранов, полихлорбифенилов, бенз(а)пиренов и других полициклических ароматических углеводородов.

Ещё одним преимуществом газификации в сравнении с прямым сжиганием ТТ является образование гораздо меньших объёмы газов, подлежащих очистке. Кроме того, в результате более полного (в сравнении с прямым сжиганием ТТ) сгорания газообразного топлива образуется значительно меньшее (в разы, а, по некоторым позициям, и на порядки) количество вредных для окружающей среды химических соединений (как в дымовых газах, так и в зольном остатке).

Всё это позволяет существенно сэкономить на дорогостоящем оборудовании газоочистки дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу (стоимость такого оборудования, например, в составе мусоросжигающих заводов составляет более 50%) и оборудовании обеззараживания твёрдых вторичных отходов.

Наконец, при газификации недожог топлива сравнении с прямым сжиганием существе ниже, т.к. происходит почти 100% конверсия углерода при переходе его из твёрдого в газообразное состояние, а в ГГ / зольном остатке практически отсутствует сажа / непрореагировавший углерод.

Газификации могут быть подвергнуты все известные виды горючих ископаемых (каустобиолитов), а также любые углеродсодержащие отходы в конденсированном виде (по отдельности и в самых разнообразных смесях) с влажностью и зольностью до 50% и широким диапазоном гранулометрического состава (от долей до сотен миллиметров), включая осадки канализационных и сточных вод. При этом можно получить ГГ заданного химического состава или заданной теплоты сгорания, так как эти показатели определяются выбранной схемой газификации, а также температурой, давлением и составом применяемых газифицирующих агентов.

Примерно полтора века (в течение почти всего XIX века и более половины XX века) ГГ уже был в числе основных энергоносителей нашей цивилизации.
Газификация твердого топлива.

Многие тысячелетия назад последователи пророка Заратушры (Зороастра), а также несколько позднее ремесленники-углежоги (см. Рис. 1) уже использовали похожие на газификацию технологии, сжигая ТТ при недостатке кислорода. Правда, целью «огнепоклон-ников» было увеличение продолжительности процесса горения, а углежогам нужны были твёрдые (древесный уголь и каменноугольный кокс), реже жидкие (дёготь и т.п.) продукты термического разложения топлива. А горючий газ, неизбежно выделяющийся при этом, являлся лишь побочным продуктом и, как правило, никак не использовался.

Принято считать, что человечество использует технологии ГТТ для получения искусственных горючих газов, к которым относится и ГГ, с конца XVII века, когда в Англии в результате нагрева угля без доступа кислорода получили газ, способный гореть на воздухе (хотя существует предание, что ещё в XIII веке некий парижанин по имени Езекииль получал подобным образом горючий газ и использовал его для освещения и обогрева собственного жилища).

Позднее, в конце XVIII века, горючий газ, получаемый из каменного угля и других топлив (главным образом, древесины и, в последующем, нефти), научились использовать. Так, первая в мире газовая турбина, запатентованная в 1791 г. англичанином Джоном Барбером, работала именно на таком газе.

Создателем первого газогенератора считается французский инженер, профессор механики Парижской школы мостов и дорог Филипп Лебон, получивший свой первый патент на постройку газового завода в 1799 г. Через два года, в 1801 г. Лебон получает второй патент, теперь на проект газового двигателя, работающего по принципу парового двигателя, только вместо пара в двигатель подавался ГГ, зажигаемый поочерёдно по ту и другую стороны поршня.

Генераторный газ первоначально был назван «светильным» газом (в английской терминологии: «outdoor lighting»). Такое название объясняется тем, что главным его предназначением в течение почти всего XIX века (в Лондоне с 1812 г., в Санкт-Петербурге с 1819 г., в Париже с 1820 г.) и до начала XX века включительно было освещение улиц и площадей городов Европы, США, Канады и Австралии (см. Рис. 2).Газификация твердого топлива.

Так, в США к 1868 г. насчитывалось более 970 газовых обществ, в Канаде – 47. В Англии к началу 1890 х годов было 594 газовых завода, 460 тыс. уличных фонарей, протяженность газопроводов– 35 150 км. В 1908 г. в Англии для получения 1 285 млн. м3 «светильного» газа было израсходовано 17 млн. тонн угля (в это время данный газ стали использовать не только в целях освещения и отопления, но и как моторное топливо).

Широко использовался светильный газ также для освещения и отопления общест-венных зданий и частных домовладений, получения горячей воды, приготовления пищи (так, например, в той же Англии в 1891 г. было 2,3 млн., а в 1927 г. – 8,7 млн. потребителей искусственного горючего газа).
К первым промышленным образцам можно отнести газогенераторы, построенные в Германии инженером Бишофом (1839 г.) и в Австрии инженером Эбельманом (1840 г.). Однако впервые серийного производства удостоилось регенеративная печь, изобретённая в 1856 г. Ф. Сименсом в сотрудничестве со своим брат В. Сименсом (Германия). Производимое Сименсами оборудование ГТТ на многие десятки лет стало важнейшим и незаменимым элементом стекло- и сталеплавильных производств, сварочных и нагревательных печей, работающих на основе регенеративного принципа.

В России устроителем первого аппарата для получения светильного газа был переводчик Министерства коммерции, в последствие учёный-металлург, полковник Корпуса горных инженеров и (с 1830 г.) член-корреспондент Петербургской Академии наук Пётр Григорьевич Соболевский (см. Рис. 3). Газификация твердого топлива.Начиная с 1804 г. он вёл работы по созданию промышленной газовой установки, альтернативной конструкции Ф. Лебона, т.к. патент во Франции приобрести не удалось. К ноябрю 1811 г. все оригинальные технические решения им совместно с Д'Оррером были успешно реализованы, «… терпением они преодолели все трудности и, наконец, имели счастья достигнуть совершенного успеха …». 2 декабря 1811 г. газета «Северная почта» опубликовала статью «О пользе термолампа, устроенного в Санкт-Петербурге гг. Соболевским и Д'Оррером», в которой были и такие слова: «… Многие любители наук любопытствовавшие несколько раз видеть сии опыты, удостоверились, что свет, сожиганием водотворного газа производимый, весьма ясен, не издаёт чувствительного запаха и не производит дыму, следовательно, не имеет копоти … Польза сего изобретения … и выгоды, оным доставляемая, суть столь обширны и многоразличны, что даже при самом точнейшем исследовании кажутся они почти невероятными, и потому самому изобретению оне можно почесть одним из важнейших открытий …».
«Северная почта» достаточно подробно описывала как устройство «термо-лампа», так и технологический процесс получения искусственного газа (см. Рис. 4).
Газификация твердого топлива.

Чугунный цилиндр, вделанный в печь, наполнялся дровами, затем отверстие плотно замазывалось, а весь цилиндр сильно подо-гревался горящими дро-вами. «… Подогревание цилиндра продолжается до тех пор, пока отделяется газ, когда же отделение опять прекратится, то сие служит знаком, что дрова, положенные в цилиндр, превратились в уголь совершенно …».

Дрова в цилиндре от сильного жара превращались в древесный уголь с одновременным образованием паров угольной кислоты и дёгтя, а также горючего газа. Газообразные продукты затем поступали в холодильник, где они охлаждались. При этом кислота и дёготь, превращаясь в капли, стекали в приёмный сосуд, а газ, проходя через воду, очищался и поступал в хранилище. Из этого хранилища газ подводился через трубки разной величины к лампам, установленным в помещении или на улице.

Трубки были снабжены на концах кранами и, если к открытому крану поднести зажженную бумагу или спичку, то выходящий из трубки газ загорался, и огонь продолжал гореть у отверстия трубки «… доколе газ выходить не перестает …». Таким образом, его можно употребить или на освещение улиц, или на отопление и освещение помещений.

26 декабря 1811 г. в Санкт-Петербурге на заседании Всероссийского общества любителей словесности, наук и художеств с обстоятельным докладом об изобретении «термолампа» выступил его создатель П.Г. Соболевский. В дальнейшем, стремясь познакомить со своим изобретением как можно более широкие слои публики, автор написал «Руководства к устроению термолампов, содержащие в себе подробное описание употребления их для публичного, так и домашнего освещения, применении оных к отапливанию покоев, к деланию угля и дёгтя и показание способа очищать пригорело-древесную смолу, дабы дать ей качества настоящего уксуса».

24 января 1812 г. согласно указу императора Александра I титулярный советник Соболевский был удостоен высокой награды, ордена Св. Владимира 4 й степени «… за попечения и труды, с коими произвёл в действие устроение термолампа, доселе в России не существовавшего …». В начале 1812 г. также были утверждены проекты газового освещения Монетного двора и других важных правительственных зданий Санкт-Петербурга, а также намечены конкретные меры по внедрению газового освещения улиц, площадей и бульваров российской столицы.

Так, в февральском номере «Санкт-Петербургского вестника» за 1812 год был опубликован «Проект освещения водотворным газом Адмиралтейского булевара и некоторые примечания об устройстве термолампов». Адмиралтейский бульвар должны были освещать сто газовых фонарей, расставленных на равном расстоянии друг от друга. Проект был представлен на рассмотрение Александра I, однако его реализация, как и воплощение в жизнь других аналогичных проектов, было отложено в связи с вторжением в Россию войск Наполеона и начавшейся Отечественной войной.

В 1816 г. П.Г. Соболевский соорудил мощную газовую установку для освещения и отопления производственных помещений Пожвинского завода, расположенного в 150 верстах от г. Перми (см. Рис. 5). Газификация твердого топлива.После чего заводовладелец В.А. Всеволожский (в его загородном имении Рябово, что в 11 км. от Санкт-Петербурга, также зажглись яркие и жаркие огни газовых ламп) приказал: «… Термоламп … исправить непременно, дабы освещением его мастерские пользовались в полном виде, не имея нужды в свечах, которых на оное и не покупать …». Есть сведения, что несколько позднее газовое освещение и отопление получило распространение и в производственных помещениях ряда оружейных заводов Златоустовского горного округа.

Осенью 1819 г. благодаря активной поддержке столичного генерал-губернатора графа М.А. Милорадовича в Санкт-Петербурге, наконец, зажглись и первые уличные газовые фонари (всего на семь лет позже, чем в Лондоне, и на год раньше, чем в Париже!). Газета «Санкт-Петербургские ведомости» (№ 87 за 1819 г.) свидетельствовала: «… Года 1819, 28 октября, на Аптекарском острове Санкт-Петербурга прошли испытания фонаря, питаемого водотворным газом. Сие событие станет образцом достижений русской науки. Толпа, собравшаяся поглядеть на оную демонстрацию, с восторгом и одобрением следила за тем, как происходило действие. Думается, данный вид освещения имеет дальние перспективы в России …».

Рейтинг:
6
  1. Igor
    22 марта 2012 22:50
    Это реклама. Ни какой практически значимой информации здесь нет, но зато в избытке исторический аспект и радужные перспективы на будущее. При этом ни каких подробностей для практика.
    Было увлекательно почитать, но жаль потерянного времени.

Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Вопрос:
От чего дают энергию солнечные батареи?
Ответ:*
Важно ваше мнение
Какая на Ваш взгляд самая перспективная технология в энергетике?