Анрацит как самый эффективный твердый природный энергоноситель

При пиролизе углей, как правило, получают четыре основных продукта: кокс или полукокс, смолу, состоящую преимущественно из сложных жидких углеводородов, газы и подсмольную воду. Их соотношения определяются условиями ведения процесса. При гидрогенизационном пиролизе угля образуется в в среднем 23 % газа, 7 % жидких продуктов и 70 % кокса, а при пиролизе нефти или битума, содержащихся в битуминозных песках, при оптимальных условиях образуется 55 % газообразных продуктов, богатых олефинами, 40 % жидких и 5 % кокса[8].

Парогазовая установка  с пиролизом угля

Установка относится к области теплоэнергетики. Парогазовая установка с пиролизом угля включает паротурбинный блок, газотурбинный блок, котел-утилизатор тепла отходящих газов газотурбинного блока. Паротурбинный блок содержит работающий на твердом топливе паровой котел, паровую турбину, регенеративный воздухоподогреватель и конденсатный насос.

Технической задачей парогазовой установки с пиролизом угля, является создание парогазовой установки, позволяющей повысить экономичность, надежность ее работы, при гибкости, конструктивной простоте с улучшением экологических показателей, за счет выведения из технологического цикла энергопроизводства жидких конденсирующихся продуктов, а также исключения необходимости выделения площадей для размещения крупногабаритных аппаратов термообработки угля и охлаждения полукокса при его транспортировке.

Угольная пыль из системы  пылеприготовления котла через  бункер пыли и пылепитатели (на рис.1 не показаны) направляется в патрубки 26 пиролизеров 5 (рис.1). Одновременно с подачей угольной пыли через патрубки 25 подвода воздуха в пиролизеры 5 подается воздух. В пиролизерах 5 происходят прогрев угля, выделение летучих веществ, разделение парогазовой и твердой фракций, улавливание серы путем ввода в аппарат серосвязывающего реагента, очистка газа от пыли. Пиролизный газ из группы пиролизеров 5 по каналу подвода пиролизного газа 6 направляется в группу охладителей газа 28, где при охлаждении химически очищенной водой из него конденсируются маслянистые примеси, фенолы, аммиак, пирогенетическая влага. Из охладителей 28 пиролизный газ поступает в сепаратор 29, где происходит отделение сконденсировавшихся продуктов от газа. По трубопроводу 10 вывода смолы и жидких углеводородов сконденсировавшиеся продукты выводятся в горелки 9 парового котла 1 для огневой утилизации, а пиролизный газ по каналу подвода 6 направляется в фильтр 7, в котором производится его тонкая очистка. Уловленные в фильтре 7 частицы по трубопроводу 35 через канал 8 подвода полукокса выводятся в горелки 9 парового котла, а получивший тонкую очистку пиролизный газ подается на дожимной компрессор 30. После повышения давления в дожимном компрессоре 30 на 1-1,5 кгс/см² выше давления камеры сгорания 4 газ по газопроводу 11 подается в камеру сгорания 4 ГТУ газотурбинного блока.

Полукокс, полученный в  процессе термического разделения угольной пыли в пиролизере 5, через патрубок 27, подается по каналу 8 к горелке 9, где потоком транспортирующего пара вводится в паровой котел 1 и сжигается в атмосфере воздуха, подаваемого на горение дутьевыми вентиляторами (на фиг.1 не показаны). Зола и продукты реакции связывания серы улавливаются в золоуловителях, расположенных за котлом (на рис.1 не показаны).

Острый пар, полученный в паровом котле 1, подается в паровую  турбину 2 ПГУ для выработки электроэнергии. Отходящие газы ГТУ поступают  в котел-утилизатор 31, либо сбрасываются в качестве окислителя в горелки 9 парового котла 1.

По сравнению с прототипами  предлагаемая парогазовая установка  с пиролизом угля имеет существенно  лучшие экологические показатели. В  процессе пиролиза в бескислородной среде азотсодержащие соединения угля в результате распада переходят в молекулярный окисел азота. Выброс «топливных» оксидов при сжигании полукокса в топке парового котла практически исключается. Десульфитация пиролизного газа осуществляется вдувом серосвязывающих реагентов непосредственно в рабочую зону пиролизера, где при малых объемах газовой среды более эффективно организуется связывание серы по сравнению с процессом десульфитации всего объема дымовых газов за паровым котлом. Температура пиролиза (800-900°С) является оптимальной для процесса десульфитации, поэтому такой способ очистки газа от серы выглядит наиболее приемлемым. Предлагаемая парогазовая установка позволяет при необходимости выводить из технологического цикла энергопроизводства жидкие конденсирующиеся продукты, которые могут быть использованы для получения ценных химических продуктов, моторного топлива, масел.

Кроме того, предлагаемая парогазовая установка позволяет  осуществлять охлаждение газа, конденсацию  из него маслянистых примесей и проводить  тонкую и качественную очистку газа.

Экономичность и надежность работы ПГУ с пиролизом угля достигается  за счет упрощения схемы, выведения  из технологического цикла энергопроизводства жидких конденсирующихся продуктов, а  также исключения необходимости  выделения площадей для размещения крупногабаритных аппаратов термообработки угля и охлаждения полукокса при его транспортировке.[9]

 

 

5. Применение антрацита

 

До 1980-х гг. антрацит относительно редко употребляли  для технологических целей, в  основном же антрацит разновидности standard grade использовался как топливо для коммунальных и бытовых нужд в энергетике. В настоящее время антрацит, помимо использования в энергетике, применяется для черной и цветной металлургии, а также для производства адсорбентов, электродов, электрокорунда, микрофонного порошка[7].

Антрациты UHG используются в качестве заменителя кокса и коксовой мелочи (в составе смеси с коксом) в доменных печах при пылеугольном вдувании (PCI), в производстве агломератов железной руды, железорудного окатыша, электродов[10].

Требования  к качеству антрацита по сравнению  с топливно-энергетическим использованием являются наиболее высокими. Даже сравнительно небольшое ухудшение некоторых  свойств антрацита часто отрицательно влияет на качество промышленной продукции[5].

Согласно принятым в России и СНГ межгосударственным стандартам на угли и антрациты, (классификация  по генетическим и технологическим  параметрам), антрациты используются в производстве водяного газа, термоантрацита, карбида кальция, электрокорунда, в пылевидном сжигании, слоевом сжигании в стационарных котловых установках и кипящем слое, топках судов, паровозов, для коммунальных и бытовых нужд, производстве извести, цемента, в агломерации руд, производстве электродов.

Применение  антрацита для газогенераторных автомобилей вызывает затруднения в пуске двигателя из-за низкой реакционной способности его и повышает износ установки из-за повышенного содержания серы и высоких температур его газификации.

Возможность применения антрацитов в качестве топлива для вагранок, а иногда и доменных печей, также обусловливается его термической устойчивостью. Рассыпание кусков антрацита в мелочь в вагранках или доменных печах в зонах высокой температуры приводит к засориванию горна, повышению сопротивления дутью, образованию настылей и пр.

Интересным  представляется применение антрацита в активированном состоянии в качестве сорбента благодаря особенностям его пористой структуры.[7]

Угольные блоки  изготовляют с применением антрацита, по своим характеристикам они сходны с угольными электродами. Номинальные размеры блоков для лещади по сечению 400*400 мм и 550*550 мм, длина блоков доходит до 3300 мм. Клиновидные блоки могут быть длиной до 2500 мм, сечение их 400*415 мм и 550*550 мм. Горн печи выкладывается фасонными блоками. Это может способствовать еще большему расширению области применения листвинского антрацита в электродном производстве.

Антрацит - основной компонент угольных электродов и  угольных блоков для кладки и футеровки  печей, ванн и др. Применение антрацита для этих изделий улучшает эксплуатационные свойства главным образом термостойкость. В общем применение антрацита позволяет получать более прочные и электропроводные изделия, чем, например кокс.[10]

Прессование должно быть интенсивным; объемный вес должен быть доведен до 1 7 - 1 9 г / см³, причем при применении антрацита он несколько выше, чем при применении боксита. Количество восстановителя обосновывают расчетом. Он обычно составляет около 7 - 8 % от веса боксита. Применение антрацита обусловлено его достаточной чистотой и относительной дешевизной по сравнению с другими углеродистыми материалами.

Решение важной народнохозяйственной проблемы увеличения выпуска и улучшения качества углеграфитовых материалов связано  с необходимостью коренного усовершенствования техники и технологии производства термоантрацита. Существующие в настоящее  время методы термообработки антрацита не позволяют получить термоантрацит, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 4794 - 75, в одну стадию. Технологические особенности имеющихся агрегатов позволяют использовать только крупнокусковой антрацит высокой стадии метаморфизма, обладающий высокой механической прочностью и термоустойчивостью. Применение антрацитов узкого гранулометрического состава ( 0, 07 – 0, 12 м) создает трудности в снабжении производства сырьем. [6]

 

Заключение

 

Таким образом  можно сделать вывод, что антрацит является лучшим видом топлива. У антрацита высокая теплота сгорания , при его горении выделяется мало вредных летучих газов, таких как сероводород, аммиак и сернистый газ, ввиду его высокой степени углефикации. Поэтому применение антрацита не сильно влияет на окружающую среду и на аппараты производства(коррозионная активность серосодержащих газов) которые перерабатывают его.

 

Список использованной литературы

1. Бухаркина Т.В., Дигуров Н.Г. Химия природных энергоносителей и углеродных материалов/ Под ред. Романова Г.П. – М.: РХТУ им Д.И. Менделеева, 1999 – 69 с.

2. Ю. С. Осипов. Отв. ред С. Л. Кравец. Т. 2. Анкилоз — Банка. — М./ Большая Российская энциклопедия: В 30 т. / Большая Российская энциклопедия, 2005. — 766 с.

3. http://energomenedgment.com.ua

4. http://www.wikipedia.org

5. Угольная база России. Т. П. Угольные бассейны и месторождения Западной Сибири (Кузнецкий, Горловский, Западно-Сибирский бассейны; месторождения Алтайского края и республики Алтай). М.: ООО «Геоинформцентр», 2003, 604 с.

6. http://www.ngpedia.ru

7. Селезнев А.Н. Углеродистое сырье для электродной промышленности. М.: Профиздат, 2000, 256 с.

8. Пиролиз углеводородного  сырья / Т.Н. Мухина, Н.Л. Барабанов,  С.Е. Бабаш – М : Химия, 1987 –  238 с.

9. Пат.2387847 Ru C1. Парогазовая установка с пиролизом угля / Шульман В.Л., Зайцев А.В., Рыжков А.Ф. Заявлено 10.03.2009; Опубликовано 10.03.2009

10. Сорлье М., Ойя Х.А. Катоды в алюминиевом электролизере. Пер с англ. П.В. Полякова. Красноярск, изд-во Красноярского гос. ун-та, 1997, 460 с.