Газификация бурого угля в кипящем слое

Идея превращать твердое топливо в газообразное не нова. Впервые об этом заговорили в далеком XVII веке. Ведь в природе существует великое множество горючих ископаемых веществ, которые, несмотря на их относительно небольшую себестоимость, напрямую сжигать для получения тепла или электроэнергии нерационально.

Свойства бурого угля

Наиболее распространенным ископаемым топливом считается бурый уголь. Запасы его в разведанных месторождениях на порядок превышают запасы нефти, газа и каменного угля, а стоимость добычи намного ниже, чем стоимость добычи антрацита.

Однако в состав бурого угля входит от 20 % до 40 % негорючей золы и до 20 % воды. Причем при высушивании бурый уголь рассыпается в порошок, а зола имеет низкую температуру плавления. Из-за этого котельные, работающие на буром угле сложно проектировать, а стоимость их оборудования существенно превосходит стоимость оборудования котельных, работающих на каменном угле или природном газе.

Идея перевести горючую составляющую бурого угля в газовую фракцию лежит буквально на поверхности. Способов газификации довольно много, но одним из наиболее перспективных остается метод газификации в кипящем слое, разработанный Винклером еще в начале XX века.

Технология газификации бурого угля

Перед началом газификации бурый уголь сушат, уменьшая его влажность до 8 %, и измельчают до крупности 9 мм. Полученную кусковую смесь загружают в шахту печи. Снизу подается дутье — кислород или воздух, смешанный с водяным паром.

Дутье формирует «кипящий слой» — псевдожидкость, в которой обеспечивается высокая интенсивность и стабильность химических реакций по всему объему. Так как кислород подается с недостатком, то содержащийся в смеси углерод сначала окисляется до инертного углекислого газа. После полного выгорания кислорода углекислый газ реагирует с углеродом и водяным паром, в результате они восстанавливаются до угарного газа и водорода.

Получившаяся горючая смесь выводится из газификатора и фильтруется от мелкодисперсной пыли на мультициклонах, «мокрых» скрубберах и электрофильтрах. В результате получается горючая смесь, содержащая примерно по 40 % водорода и угарного газа. Образовывающаяся в процессе горения зола просыпается вниз сквозь колосниковую решетку.

Для полноты газификации в уголь добавляют кальцинированную известь. Она повышает температуру плавления золы, что позволяет увеличить температуру в зоне горения. Кроме того, известь удаляет из получаемого газа сернистые соединения.