Організація процесів спалювання

Організація процесу спалювання твердого палива складається з наступних стадій:

• — механічна підготовка палива (сортування або подрібнення);
• — подача і рух палива і повітря;
• — змішування палива з окислювачем (повітрям);
• — теплова підготовка палива та дуття (підігрівання дуття і палива, сушка палива, виділення летючих);
• — займання палива в результаті його теплової підготовки;
• — горіння коксу і летких;
• — рух і відведення газоподібних продуктів горіння;
• — виділення і відведення твердої, негорючої частини палива (золи і шлаків).

Сучасні методи переробки вугілля

Піроліз

Піроліз — перетворення органічних сполук у результаті деструкції їх під дією високої температури. Зазвичай термін використовують у вужчому сенсі і визначають піроліз як високотемпературний процес глибокого термічного перетворення нафтової і газової сировини, що полягає в деструкції молекул вихідних речовин, їх ізомеризації та ін. змінах [6, 13].

В останні роки помітно зріс інтерес до модифікацій процесів піролізу, що пояснюється відносною простотою технологічного оформлення цих процесів і можливістю виробництва на їх основі цінних продуктів з різними властивостями. Встановлено, що склад продуктів піролізу бурого і кам’яного вугілля зазнає значних змін, в залежності від таких параметрів процесу, як температура, середовище, тиск, вологість вугілля та ін. При атмосферному тиску газове середовище не робить помітного впливу на відгін летючих речовин; попередня осушка вугілля, його подрібнення і підвищення тиску реакційноздібних в умовах процесу газів збільшують швидкість піролізу.

Вперше залежність виходу рідких і газоподібних продуктів піролізу встановлена Чухановим, що показало, що при ізотермічному швидкісному піролізі (швидкість нагріву 104 °C і більше, час реагування (10^-1-10^-4 с) вихід смоли з бурого вугілля досягає 25−28%. При цьому вихід бензинової фракції (температура кипіння 180 °С) становить 28%, а фракції, википає до 230 °C, близько 40%.

Існує промислова установка продуктивністю по вугіллю 1,2 млн. т/рік (175 т/год). При швидкісному піролізі бітумінозного вугілля вихід газу, рідких продуктів і коксу практично не залежить від розміру його частинок. З ростом температури вихід газів підвищується, причому відношення (С₂Н₂ — С₂Н₄): (С₂Н₆) збільшується із зростанням температури до 600−650 °С, а потім починає помітно знижуватися.

Гідропіроліз вугілля є одним з найбільш перспективних методів. Процес протікає в середовищі водню або синтез-газу (суміш монооксиду вуглецю і водню). При цьому значно зростає газовиділення, і склад продуктів, що утворюються, помітно відрізняється від продуктів звичайного піролізу. Гідропіроліз протікає в широкому інтервалі тисків (0,1−10,0 МПа) і температур (600−950 °С). При часу реакції 1 хв не потрібно включення в схему виробництва пари або кисню високого тиску. Процес екзотермічний; кокс, що утворюється, містить мало горючої сірки і може бути використаний як котельне паливо. При організації збуту газу цей процес може виявитися економічно ефективним [3, 13].

При поєднанні каталітичного гідропіроліза з суперкритичною газовою екстракцією 40% (мас.) вугілля відбувається переклад одного або декількох компонентів твердої або рідкої суміші в «надкритичний газ «за рахунок контактування суміші поділюваних компонентів з газоподібним екстрагентом при температурі і тиску вище його критичної точки. Найбільш поширені у якості екстрагентів (розчинників) СО₂, етан, етилен, пропан та ін. Склади смол, що утворюються при піролізі і гідропіролізі, трохи відрізняються.

При тиску водню 0−10,0 МПа, а також в умовах каталітичного гідропіроліза при контакті з Fe₂О₃ або ZnCl₂ • 2H₂О селективність утворення продуктів залежить від парціального тиску Н₂. В інтервалі 0,3−10,0 МПа зростає вихід фракції бензол — толуол — ксилол. У присутності каталізаторів збільшується утворення нижчих продуктів. У присутності кислих каталізаторів при неізотермічних умовах ступінь конверсії вугілля підвищується.

Смола, що отримується в умовах гідропіроліза при помірному тиску, містить багато ароматичних сполук, трохи парафінів і висококиплячих фенолів. Тиск впливає на склад смоли подібно підвищенню температури, кокс процесу гідропіроліза відрізняється високою міцністю і меншою мікропористостю.

Слід зазначити, що помітне збільшення виходу рідких продуктів спостерігається не тільки при піролізі в атмосфері водню, але і при сопіролізі вугілля із залишками вакуумної дистиляції нафти і високомолекулярними органічними продуктами, які є донорами водню, здатними взаємодіяти з радикалами, що утворюються при деструкції органічної маси вугілля (склад ОМВ — це частка основних елементів органічної маси вугілля: вуглецю, водню, азоту, кисню і органічної сірки). Підвищення виходу рідких продуктів на 20−30% порівняно з експериментальними результатами, отриманими в реторті, і збагачення їх парафіновими вуглеводнями спостерігається при термічній деструкції подрібнених твердих палив при атмосферному тиску в присутності водяної пари при 440 °C і контакті протягом 15−20 хв.

Піроліз в атмосфері метану є дуже перспективним методом виробництва етилену і синтетичного бензину. Процес протікає при 825 — 900 °C, тиску 0,3−0,6 МПа і часу контакту менше 100 с, причому з пониженням тиску і збільшенням швидкості нагріву вихід етилену підвищується. При 3,5 МПа і 825 °C вихід С₂Н₄ складає 4,3% (мас), а при 0,7 МПа — 8,3% (мас.) [2].