Влияние температуры и вида сырья на характеристики синтез-газа при паровой бескислородной газификации

• Автор: Шевырёв, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Краткая характеристика процесса газификации

1.2. Характеристика предлагаемой технологии

1.3 Методы обеспечения энергоэффективного получения водорода

1.4. Выводы

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Экспериментальный стенд

2.2. Характеристики используемых материалов

2.3. Тарировка датчиков и измерение параметров процесса средствами автоматизации

2.4. Методика проведения экспериментов
2.5. Достоверность полученных результатов и погрешность измерений..
2.6. Выводы
3. АНАЛИЗ И ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
3.1. Исследование полноты сгорания кислородно-водородной смеси
3.2. Влияние температуры и вида исходного материала на характеристики синтез-газа
3.3. Степень и скорость конверсии образцов
3.4. Оценка энергий активации процесса газификации
3.5. Выводы
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ МОДЕЛИ
4.1. Математическая модель конверсии органического сырья
4.2. Сопоставление результатов численного расчета и опытных данных.
4.3. Выводы
5. ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛИГЕНЕРИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
5.1. Описание схемы

5.2. Методика расчета материального и энергетического балансов схемы
5.3. Эксергетический анализ энерготехнологической схемы. Построение диаграммы Грассмана-Шаргута
5.4. Оценка экономической целесообразности применения бескислородной паровой газификации
5.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
В последнее десятилетие все более актуальной в мире становится проблема энергетической безопасности производственных процессов. В этом отношении запасы органического топлива в России в настоящее время позволяют полностью обеспечивать свои потребности, а также экспортировать часть энергоресурсов.
В балансовом потреблении топливно-энергетического комплекса России основную долю занимают нефть и газ, и в перспективе данное соотношение существенно не изменится [1]. Однако мировое потребление первичных энергоресурсов в большей степени основывается на использовании твердого топлива. По состоянию на 2001 г. [2] геологические запасы угля составляют 68% от общих ресурсов горючих ископаемых планеты, на долю нефти и газа приходится лишь 13 и 19% соответственно. Существующее потребление нефти и газа приведет к сокращению их добычи и использования в ближайшем будущем [3, 4]. Такая тенденция ведет к нестабильной ситуации в энергобалансе страны и впоследствии должна способствовать возрастанию добычи и потребления твердого топлива (угля), а также увеличения доли возобновляемых ресурсов в производстве тепла и электрической энергии.
За последние десять лет мировое потребление угля выросло почти на 50%, потребление природного газа - на 30%, а нефти и атомной энергии - менее чем на 10% [5]. В развитых странах доля угольного топлива в энергетике превышает 50% (в США более 60%, в целом по Европе более 60%), а в мире уголь занимает около 40% на рынке производства электроэнергии [6].
В настоящее время доля угольного топлива в энергетическом балансе России достаточно низкая и составляет менее 20% [7, 1]. Такая ситуация сложилась из-за того, что в 60-х годах 20 века были открыты крупные месторождения нефти и газа и произошла переориентация энергетики. Прогноз использования топливно-энергетических ресурсов в России показывает, что значительный прирост будет в добыче и переработке угля [8, 9, 5]. Прогнозируемый прирост мощностей производства угольной отрасли, прежде всего, будет направлен на добычу энергетических и коксующихся углей.

шахты «Березовская» и разреза «Междуреченский». Результаты испытаний представлены в ПРИЛОЖЕНИИ 1.
2.3. Тарировка датчиков и измерение параметров процесса средствами
автоматизации
Контроль основных параметров газификации в экспериментальном стенде осуществлялся при помощи специальных приборов и датчиков, регистрирующих основные параметры процесса газификации.
В разработанном экспериментальном стенде контролируемыми и измеряемыми параметрами являются:
- расход и температура низкопотенциального пара, получаемого в парогенераторе;
- расход горючей смеси, получаемой в электролизере;
- температура перегретого пара, образованного смешением низкопотенциального пара и высокопотенциалыюго пара;
- температура газопаровой смеси в слое материала и после него;
- количество получаемого газа;
- объем образующегося конденсата;
- объемная концентрация компонентов газа (Н2, СО, С02, 02, СН4) в газовой смеси.
Измерение расхода низкоэнтальпийного пара из парогенератора осуществлялось при помощи сужающего устройства и дифференциального датчика давления, имеющего линейную зависимость выходного напряжения от расхода в диапазоне температур окружающей среды 0...85°С. Паровая магистраль имела электрический обогрев по всей длине. В камеру смешения рабочего участка поступал перегретый пар с температурой 125-135 “С. Для определения зависимости выходного напряжения дифференциального датчика давления от расхода низкопотенциального пара была произведена тарировка датчика весовым методом (рисунок 2.3.1.).