blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-11-773-780blackmet-961Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПАРОВОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ В ГАЗОГЕНЕРАТОРЕ С ЗАТОРМОЖЕННЫМ ЦИРКУЛЯЦИОННЫМ ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМOPTIMAL PARAMETERS OF THE STEAM COAL GASIFICATION IN THE GASIFIER WITH DAMPED CIRCULATING FLUIDIZED BEDДубининА. М.DubininA. M.

д.т.н., профессор кафедры теплоэнергетики и теплотехники,

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Thermal Power and Heat Engineering”,

Ekaterinburg

МавринС. П.MavrinS. P.

заведующий лабораторией,

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

Head of the Laboratory,

Ekaterinburg

mspfr@mail.ruУральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. ЕльцинаРоссияUral Federal University named after the fi rst President of Russia B.N. YeltsinRussian Federation2016301120165911773780Copyright © Дубинин А.М., Маврин С.П., 20162016Дубинин А.М., Маврин С.П.Dubinin A.M., Mavrin S.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/961

Представлены эксперименты по паровой газификации бородинского угля в двухкамерном газогенераторе с заторможенным насадкой циркуляционным псевдоожиженным слоем. В одной из двух камер сжигали уголь с воздухом, в другой газифицировали уголь водяным паром. Средний размер частиц угля 0,2 мм. Теплота из камеры сгорания в камеру газификации поступала благодаря циркуляции дисперсного теплоносителя (электрокорунда) между камерами. Камеры заполнены сферической насадкой диаметром 50 мм и порозностью 0,5, размер частиц электрокорунда 0,3 мм. Теплота сгорания продуктов газификации 8195 кДж/м3 . Химический недожог 5 %, механический недожог 2 %. Составлена модель газогенератора, состоящая из систем двух уравнений теплового баланса камер сгорания и газификации, удовлетворительно описывающая эксперимент. На основании модели найдены оптимальные параметры газогенератора: температура в камере газификации 900 °С, в камере сгорания 1020 °С; доля угля, поступающего в камеру газификации 0,36; химический КПД 40 %.

The authors have made several experiments of Borodino coal steam gasifi cation in a two-chamber gasifi er with a circulating fl uidized bed damped by the checker. In one of the two chambers the coal was burnt with excess air coeffi cient of 1.25, in another the coal was gasifi ed by steam. Average size of coal pieces was 0.2 mm. The heat acted from the combustion chamber into the gasifi cation chamber through the particulate coolant circulation (fused 0.3 mm) between the chambers. The chambers were fi lled with spherical jets with diameter of 50 mm and porosity of 0.5; electrocorundum particle size was 0.3 mm. Calorifi c value was 8195 kJ/m3. Mechanical underburning was 2 %. Chemical underburning was 5 %. The model of the gasifi er consisting of a system of two equations of thermal balance of the combustion chambers and gasifi cation satisfactorily describes the experiment. The optimum parameters of the gasifi er were found based on the model: the temperature in the gasifi cation chamber – 900 °C, the temperature in the combustion chamber – 1020 °C, the share of coal supplied to the gasifi cation chamber – 0.36, chemical effi ciency – 40 %.

угольгазогенераторвоздухводяной пардисперсный теплоносительтемпературахимический составтеплота сгораниямоделированиесистема уравненийоптимальные параметрыхимический КПДcoalgasifierairsteamparticulate heat carriertemperaturechemical compositionheat of combustionmodelingsystem of equationsoptimal parameterschemical efficiencyReferencesХоффман Е. Энерготехнологическое использование угля: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 328 с.Hoff man E.J. Coal conversion. Laramie, Wyoming, 1980. (Russ. ed.: Hoff man E.J. Energotekhnologicheskoe ispol’zovanie uglya. Moscow: Energoatomizdat, 1983, 328 p.).Корчевой Ю.П., Майстренко А.Б., Топал А.И. Экологически чистые угольные энерготехнологии. – Киев: Научная мысль, 2004. – 187 с.Korchevoi Yu.P., Maistrenko A.B., Topal A.I. Ekologicheski chistye ugol’nye energotekhnologii [Clean coal energy technologies]. Kiev: Nauchnaya mysl’, 2004, 187 p. (In Russ.).Табакаев Р.Б., Казаков А.В., Заворин А.С. Перспективность низкосортных топлив Томской области для теплотехнического использования // Известия Томского политехнического университета. 2013. Т. 323. № 4. С. 41 – 46.Tabakaev R.B., Kazakov A.V., Zavorin A.S. Prospect of lowgrade fuels of the Tomsk region for heat engineering use. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2013, vol. 323, no. 4, pp. 41–46. (In Russ.).Combined Cycle Systems for Near-Zero Emission Power Generation. Ashok Rao ed.Woodhead Publishing. 2012. – 360 p.Combined Cycle Systems for Near-Zero Emission Power Generation. Ashok Rao ed. Woodhead Publishing. 2012, 360 p.Khan J., Wang T. Implementation of demoisturiration and devolatization model in multi – phase simulation of hubrid entrained and fluidized bed mild qasifier // International Jornal of Clean Coal and Energy. 2013. No. 2. P. 35 – 53.Khan J., Wang T. Implementation of demoisturiration and devolatization model in multi – phase simulation of hubrid entrained and fluidized bed mild qasifier. International Jornal of Clean Coal and Energy. 2013, no. 2, pp. 35–53.Загрутдинов Р.Ш., Нагорнов А.Н., Сенчин П.К. Наладочные испытания газогенераторов Lurgi и перспективы газогенераторных технологий // Ползуновский вестник. 2007. № 3. С. 40 – 47.Zagrutdinov R.Sh., Nagornov A.N., Senchin P.K. Setting testing of Lurgi gasifiers and prospects of gasifier technologies. Polzunovskii vestnik. 2007, no. 3, pp. 40–47. (In Russ.).Дубинин А.М., Тупоногов В.Г., Филиппов Д.В. Оптимизация процесса паровой газификации угля в кипящем слое // Энергосбережение и водоподготовка. 2008. № 4 (54). С. 60 – 62.Dubinin A.M., Tuponogov V.G., Filippov D.V. Optimization of steam gasifi cation process of coal in a fluidized bed. Energosberezhenie i vodopodgotovka. 2008, no. 4 (54), pp. 60–62. (In Russ.).Мунц В.А., Баскаков А.П., Ашихмин А.А. Расчет газообразования при горении твердого топлива в кипящем слое // Инженерно-физический журнал.1988.Т. 54. № 3. С. 432 – 438.Munts V.A., Baskakov A.P., Ashikhmin A.A. Gas formation from a solid fuel burning in a fluidized bed. Journal of Engineering Physics. 1988, vol. 54, no. 3, pp. 296-300.Баскаков А.П., Мацнев В.В., Распопов И.В. Котлы и топки с кипящим слоем. – М.: Энергоиздат, 1996. – 352 с.Baskakov A.P., Matsnev V.V., Raspopov I.V. Kotly i topki s kipyashchim sloem [Boilers and furnaces with fluidized bed]. Moscow: Energoizdat. 1996, 352 p. (In Russ.).Дубинин А.М., Кагарманов Г.Р., Обожин О.А. Моделирование газификации углей водяным паром // Химия твердого топлива. 2012. № 3. С. 30 – 33.Dubinin A.M., Kagarmanov G.R., Obozhin O.A. Simulation of the steam gasification of coals. Solid Fuel Chemistry. 2012, vol. 46, no. 3, pp. 168–171.Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия: Учеб. для вуз. – М.: Металлургия, 2001. – 688 с.Zhukhovitskii A.A., Shvartsman L.A. Fizicheskaya khimiya: Uchebnik dlya studentov vuzov [Physical chemistry: Textbook for university students]. Moscow: Metallurgiya, 2001, 688 p. (In Russ.).Путрова Е.Е., Свирида Л.В., Федосеев С.Д. О распределении концентрации CO2 и H2Putrova E.E., Svirida L.V., Fedoseev S.D. On the distribution of the concentration of CO2 and H2 O at height of the reaction zone of gasifier in isothermal conditions. Khimiya tverdogo topliva. 1982, no. 2, pp. 94–96. (In Russ.).O по высоте реакционной зоны газогенератора в изотермических условиях // Химия твердого топлива. 1982. № 2. С. 94 – 96.Zhorov Yu.M. Termodinamika khimicheskikh protsessov. Neftekhimicheskii sintez, pererabotka nefti, uglya i prirodnogo gaza [Thermodynamics of chemical processes. Petrochemical synthesis, refining of oil, coal and natural gas]. Moscow: Khimiya, 1985, 464 p. (In Russ.).Жоров Ю.М. Термодинамика химических процессов. Нефтехимический синтез, переработка нефти, угля и природного газа. – М.: Химия, 1985. – 464 с.Vilenskii T.V., Khzmalyan D.M. Dinamika goreniya pylevidnogo topliva [Dynamics of the pulverized fuel combustion]. Moscow: Energiya, 1978, 248 p. (In Russ.).Виленский Т.В., Хзмалян Д.М. Динамика горения пылевидного топлива. – М.: Энергия, 1978. – 248 с.Baskakov A.P., Berg B.V., Vitt O.K. etc. Teplotekhnika: Uchebnik dlya vuzov [Heat engineering: Textbook for universities]. Baskakov A.P. ed. Moscow: ID Bastet, 2010, 328 p. (In Russ.).Теплотехника: Учеб. для вуз. / А.П.Баскаков, Б.В.Берг, О.К.Витт и др.; Под ред. А.П. Баскакова. –3-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «ИД Бастет», 2010. – 328 с.Теплотехника: Учеб. для вуз. / А.П.Баскаков, Б.В.Берг, О.К.Витт и др.; Под ред. А.П. Баскакова. –3-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «ИД Бастет», 2010. – 328 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.