7.1.2 Определение искусственных горючих газов

Газообразные углеводородные соединения, получаемые искусственным путем, называются искусственными горючими газами. Сырьем для получения искусственных горючих газов являются различные топлива природного происхождения (каменный и бурый угли, торф, горючие сланцы, древесина, растительные массы, отходы животноводства), жидкие (нефть, нефтепродукты) и газообразные вещества (продукты химических, нефтехимических, металлургических и других производств).

Следует отметить, что к числу искусственных горючих газов относят не только газы, полученные преднамеренно, как конечный продукт, но и горючие газы, получаемые в некоторых технологических процессах как побочный, попутный продукт. К первой группе относятся генераторные газы, получаемые газификацией твердых топлив, биогазы – продукт разложения биомассы. Ко второй группе относятся коксовый газ, образующийся при производстве кокса и нефтезаводские газы – продукт термического разложения нефти, газы металлургических производств (доменной, конверторный и др.).

Использование искусственных горючих газов в настоящее время, характеризующееся энергетическим кризисом, представляет собой мощную альтернативу потреблению природных топлив – газа и нефти, объем потребления которых достиг огромных размеров, приближая реальную угрозу истощения мировых запасов. Тем более что для производства искусственных горючих газов применяются энергосберегающие технологии, использующие побочные продукты и отходы различных производств (химия, нефте- и коксохимия, металлургия, деревообработка, сельское хозяйство). Сегодня эти технологии совершенствуются, доводятся до промышленного использования. Активно ведутся работы по разработке принципиально новых технологий, таких как, например, получение моторных топлив из сельскохозяйственных культур – рапса, сахарного тростника.

Перспективным является изобретение украинскими учеными способа репродукции метана из продуктов сгорания природного газа. В специальном реакторе углекислый газ продуктов сгорания природного газа с помощью сверхсовременных технологий вступают в соединение с водородом, получаемым из воды, с образованием метана.При этом происходит репродукция метана почти в том же самом количестве. Выделяющееся тепло может быть полезно использовано. Очень важным является полное связывание углекислого газа, создающего парниковый эффект.

Для промышленного производства искусственных газов применяется ряд известных технологий. Основные из них рассмотрены ниже.

Искусственные горючие газы получают термической переработкой твердых и жидких топлив. Распространенными способами переработки твердых топлив являются коксование и газификация, а для жидких нефтепродуктов – крекинг. Термическая переработка топлив характеризуется значительными затратами на подготовку топлива и сооружение специальных установок, большими затратами тепла на технологический процесс, необходимостью очистки и переработки получаемых газов. Использование горючих газов определяется их жаропроизводительностью. В зависимости от жаропроизводительности искусственные газы можно разбить на три группы.

В первую группу входят газы с малым содержанием балласта и жаропроизводительностью выше 2000оС. Эти газы позволяют создавать высокотемпературные технологические процессы. Вторая группа включает газы, содержащие от 20 до 70% балласта. Их жаропроизводительность находится в пределах от 1500 до 1800оС. Эти газы целесообразно использовать в средне- и низкотемпературных процессах. Третью группу составляют газы, содержащие более 70% балласта, имеющие жаропроизводительность ниже 1200оС. Эти газы можно использовать в смеси с другими газами первой и второй групп. Энергетическая классификация искусственных газов в зависимости от их жаропроизводительности приведена в табл. 7.1.

Таблица 7.1 – Состав и теплотехнические характеристики искусственных газов из твердых топлив

Газ         Состав, % (обьема)          Теплота

сгорания

низшая,

ккал/м3                Жаропроиз-водитель-

ность

(с учетом

влаги воздуха),оС

                H2          CH4       CmHn   CO          CO2       O2          N2                         

Высокой жаропроизводительности

Коксовый

 из камен-

ных углей            58           25           2             7             3             0,2          4             4300      2090

Коксовый

из сланцев           38,6        23,7        5,7          10,9        18,8        0,3          2             4800      2100

Генератор-

ный пароки-

слородный          59,1        9,85        1,02        21,2        1,9          0,3          2,25        3280      2150

Генератор-

ный водяной       48          0,5          -              38,5        6            0,2          6,4         2500      2180

Средней жаропроизводительности

Генератор-

ный паровоз-

душный из

бурого угля         13           2            0,3          30           5            0,2         50,4        1460      1720

Доменный           2,7          0,3          -              28           10,5        -              58,5        940        1470

Низкой производительности

Газ бурых уг-

лей подзем-

ной газифи-

кации     18          1             -              8             -              -              71           870         1200