Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Расчет основных показателей процесса газификации

07.10.2014

К основным показателям процесса газификации относятся: выход генераторного газа из 1 кг топлива; содержание паров в газе по выходе из газогенератора; количество воздуха, расходуемое на образование 1 м3 газа; расход воздуха на газификацию 1 кг топлива; вес полученного генераторного газа; низшая теплотворная способность газа и коэффициент полезного действия газогенератора.
Расчет показателей процесса газификации с достаточной для практики точностью ведут, задавшись составом генераторного газа и топлива.
Пусть в одном килограмме топлива в рабочем состоянии содержится углерода Cр кг, водорода Hр кг, кислорода Oр кг, азота Nр кг, серы Sр кг, золы Aр кг и воды 0,01Wотн кг, то есть:
Расчет основных показателей процесса газификации

Содержание серы в топливе для автотракторных газогенераторов должно быть минимальным. Исходя из этого, в расчетах пренебрегаем незначительным количеством серы.
Состав генераторного газа в зависимости от рода газифицируемого топлива и типа газогенератора выбирают на основании результатов испытаний конструкций, близких к проектируемой.
В табл. 26.1 приводится состав газа для некоторых газогенераторов по экспериментальным данным.
Расчет основных показателей процесса газификации

Во всех последующих выводах компоненты газовой смеси CO, H2, CH4, O2, CO2 и N2 выражены в процентах по объему.
Определим выход сухого генераторного газа из 1 кг топлива в рабочем состоянии.
Количество углерода, перешедшего в газ из топлива, будет:
Расчет основных показателей процесса газификации

где Cр — содержание углерода в топливе в кг; Cп — потери углерода на сажу, пыль и провалы в зольник (Cп — можно принять от 0,015 до 0,020 кг/кг).
В каждом кубическом метре газа содержится углерода:
Расчет основных показателей процесса газификации

где 22,4 — объем 1 моля газа в м3 при температуре 0°С и 760 мм рт. ст.; 12 — молекулярный вес углерода.
Выход газа из 1 кг топлива определится из выражения:
Расчет основных показателей процесса газификации

Данный объем отнесен к 0°C и 760 мм рт. ст., т. е. к нормальным физическим условиям.
Переходим к определению содержания паров воды в газе при выходе из газогенератора.
Источниками влаги в газе служат: гигроскопическая влага топлива, влага от сгорания водорода топлива и пары; поданные с дутьем. Произведем подсчет на 1 кг топлива в рабочем состоянии. Количество влаги гигроскопической от сгорания водорода и от паров, вводимых с дутьем, составит:
Расчет основных показателей процесса газификации

где Wотн — относительная влажность топлива; Hр — содержание водорода в топливе в кг; Gв — масса воды, подаваемой с воздухом, в кг на 1 кг топлива.
Часть этих водяных паров, проходя через активную зону, образует H2 и CH4 в количестве (H2+2CH4)Vг/22,4*100 молей на 1 кг топлива.
Подсчет в молях ведется потому, что количество образовавшегося водорода в молях равно количеству воды в тех же единицах, затраченных на реакцию. Количество оставшейся в газе воды равно:
Расчет основных показателей процесса газификации

В пересчете на размерность (в кг/м3) это дает:
Расчет основных показателей процесса газификации

Это количество воды приходится на 1 м3 сухого генераторного газа, отнесенного к нормальным физическим условиям.
Выход влажного газа на 1 кг топлива составит:
Расчет основных показателей процесса газификации

Найдем количество воздуха, расходуемое на образование 1 м3 сухого газа.
Пренебрегая незначительным количеством азота, содержащегося в топливе, считаем весь азот газа полученным из воздуха. В этом случае расход воздуха составит:
Расчет основных показателей процесса газификации

Расход воздуха на газификацию 1 кг топлива составит:
Расчет основных показателей процесса газификации

Вес 1 м3 сухого генераторного газа в нормальных физических условиях (0°C и 760 мм. рт. ст.) равен:
Расчет основных показателей процесса газификации

Низшая теплотворная способность газа в нормальных физических условиях составит:
Расчет основных показателей процесса газификации

Коэффициент полезного действия газогенератора определится из выражения:
Расчет основных показателей процесса газификации

где Qн — низшая теплотворная способность топлива в рабочем состоянии, МДж/кг.
На основе приведенных выше расчетов составляется материальный баланс процесса газификации.
Пример. Определить основные показатели процесса газификации березовой чурки следующего состава: Cp = 0,4; Hp = 0,049; Op = 0,335; Np= = 0,008; Ap = 0,008; 0,01 Wmtt - 0,200 с получением газа содержащего: CO = 20,5%: H2= 16,0%; CI-I4= 1,0%; O2 = 0,5%; CO2= 9% и N2 = 53,0%.
1. Выход газа из 1 кг топлива при Cp = 0,4 и Cп = 0,020 определится из выражения (26.13):
Расчет основных показателей процесса газификации

2. Содержание воды в газе (без учета подачи воды с воздухом) при Hp = 0,049 определим из выражения (26.16):
Расчет основных показателей процесса газификации

3. Расход воздуха на газификацию 1 кг топлива найдем из выражения (26.19):
Расчет основных показателей процесса газификации

4. Массу 1 м3 сухого генераторного газа в нормальных физических условиях определим по выражению (26.20):
Расчет основных показателей процесса газификации

5. Материальный баланс на 1 кг топлива:
Расчет основных показателей процесса газификации

Невязка между приходом и расходом (3,020 - 2,962 = 0,058), составляющая 1,9%, происходит вследствие неточности анализов топлива и газа.