Моделирование двухстадийного газификатора для конверсии угля и шлама в потоке перегретого пара

Abstract

В связи с планируемым к 2020 году значительным увеличением доли угля в энергобалансе РФ становится актуальной разработка технологий не топливного использования отходов угольной промышленности. При увеличении добычи и обогащении угля происходит возрастание количества отходов угледобывающей промышленности. В отходах содержится значительная органическая составляющая в количестве экономически выгодном для использования, но не вполне пригодная для переработки с использованием существующих традиционных технологий. К таким отходам можно отнести высокозольные шламы углеобогатительных фабрик, штыб и отсев, образующиеся при угледобыче, а также низкосортные угли. Поэтому большое значение приобретает развитие технологий нетопливного использования органической части низкосортных углей и отходов угледобывающей промышленности. Одной из технологий переработки таких материалов, имеющих высокую влажность и зольность, является их газификация перегретым водяным паром. При паровой газификации последовательно протекают процессы сушки, карбонизации и паровой конверсии карбонизированного сырья. Ранее авторами было проведено численное моделирование паровой газификации углей и шламов в потоке перегретого пара при совместном протекании всех указанных процессов в одном аппарате. Результаты моделирования показали, что совмещение процессов сушки, карбонизации и паровой конверсии в одном аппарате недостаточно эффективно. Для улучшения характеристик паровой газификации углеродосодержащих материалов представляется перспективной разработка двухстадийной технологии с разделением процессов сушки и карбонизации углей и шламов и процесса паровой конверсии карбонизированного продукта, полученного в первой стадии. В работе представлены результаты численного моделирования процессов тепло-и массообмена при паровой газификации углей и шламов в двухстадийном газификаторе тепловой мощностью потока пара 50 кВт для каждой стадии. В качестве твердого топлива для моделирования газификации был выбран шлам угля ЦОФ «Березовская».