Газификация топлив, превращение твёрдого или жидкого топлива в горючие газы путём неполного окисления воздухом (кислородом, водяным паром) при высокой температуре. При Г. т. получают по большей части горючие продукты (окись углерода и водород).
Газифицировать возможно каждое топливо: ископаемые угли, торф, мазут, кокс, древесину и др. Г. т. проводят в газогенераторах; получаемые газы называются генераторными. Их используют как топливо в металлургических, керамических, стекловаренных печах, в бытовых газовых приборах, двигателях внутреннего сгорания и др. Помимо того, они служат сырьём для производства водорода, метанола, аммиака, искусственного жидкого топлива и др.
Г. т., невзирая на крупное многообразие способов (непрерывные и периодические, газификация в кипящем слое, газификация угольной пыли и жидкого топлива в факеле, при атмосферном и высоком давлении, подземная газификация углей и др.), характеризуется одними и теми же химическими реакциями.
При газификации твёрдого топлива окислению кислородом или водяным паром подвергается собственно углерод: 2c + O2 = 2CO + 247 Мдж (58 860 ккал); С + H2O = CO + H2 - 119 Мдж (28 380 ккал). Хотя весь углерод превратить в целевой продукт CO как правило не удаётся, часть его сгорает целиком: С + O2 = CO2 + 409 Мдж (97 650 ккал). Образовавшийся при этом углекислый газ, в собственную очередь, реагирует с раскалённым углеродом: CO2 + С = 2CO - 162 Мдж (38 790 ккал).
В ходе газификации жидкого топлива под действием высокой температуры случается расщепление углеводородов до низкомолекулярных соединений или элементарных в-в, которые и подвергаются окислению, к примеру; CH4 + 0,5o2 = =СО + 2h2 + 34 Мдж (8030 ккал); CH4 + H2O = СО + ЗН2 - 210 Мдж (50 200 ккал). Образующиеся при Г. т. газообразные продукты реагируют м/у собою: CO + H2O = CO2 + Н2 + 44 Мдж (10 410 ккал).
Для получения генераторных газов используют разные виды окислителей (дутья): воздух; смесь водяного парочка с воздухом или кислородом; воздух, обогащённый кислородом, и др. Состав дутья подбирается так, чтоб тепла, выделяющегося в экзотермических реакциях, хватило для осуществления целого процесса.
Наименования генераторных газов нередко определяются составом дутья. К примеру, воздушный газ образуется при подаче в газогенератор воздуха. Состав воздушного газа, полученного из кокса (объёмных %): 0,6 CO2, 33,4 CO, 0,9 H2, 0,5 CH4, 64,6 N2; теплота сгорания 4,53 Мдж/м3 (1080 ккал/м3), выход газа 4,65 м3/кг топлива. Состав воздушного газа, полученного при газификации мазута под давлением 1,5 Мн/м2 (15 кгс/см2) (объёмных %): 3,5 (CO2 + H2S), 21,0 CO, 17,5 H2, 58 N2; теплота сгорания 5 Мдж/м3 (1200 ккал/м3), выход газа 6,1 м3/кг топлива.
Водяной газ (синтез-газ, технологический газ) образуется при взаимодействии раскалённого топлива с водяным паром. Т.к. ответ получения водяного газа эндотермична, то для накопления необходимого для газификации числа тепла слой топлива в генераторе время от времени продувают воздухом (полученный при этом воздушный газ является побочным продуктом). Состав водяного газа из каменноугольного кокса (объёмных %): 37 CO, 50 H2, 0,5 CH4, 5,5 N2, 6,5 CO2, 0,3 H2S, 0,2 O2; теплота сгорания 11,5 Мдж/м3 (2730 ккал/м3), выход газа 1,5 м3/кг топлива. Применяя парокислородное дутьё, водяной газ возможно получать беспрерывно. К примеру, при газификации мазута под давлением 3 Мн/м2 (30 кгс/см2) образуется газ состава (объёмных %): 46,8 CO, 48,8 H2, 3,8 CO2, 0,3 CH4, 0,3 N2; теплота сгорания 12,3 Мдж/м3 (2940 ккал/м3).
Смешанный газ (смесь воздушного и водяного газов) получают при Г. т. на паровоздушном дутье. К примеру, состав смешанного газа из кускового торфа (объёмных %): 8,1 (CO2 + H2S), 28 CO, 15 H2, 3 CH4, 45,3 N2, 0,4 CmHn, 0,2 O2; теплота сгорания 6,9 Мдж/м3 (1660 ккал/м3), выход газа 1,38 м3/кг топлива.
Городской газ из угля получают на парокислородном дутье под давлением до 2-3 Мн/м2 (20-30 кгс/см2); в данных условиях газ обогащается метаном; к примеру, при газификации коричневого угля образуется газ состава (объёмных %): 23,6 CO, 55,7 H2, 14,3 CH4, 5,5 N2, 0,2 (CO2 + H2S) и 0,7 CmHn; теплота сгорания около 16,8 Мдж/м3 (4000 ккал/м3), выход газа 0,97 м3/кг топлива. Городской газ из жидкого топлива получают комбинированием газификации и пиролиза под давлением. Мощь установок по производству газа из твёрдого топлива достигает 80 000 м3/час в одном агрегате; из жидкого топлива - до 60 000 м3/час. Преобладающая тенденция в развитии техники Г. т. - осуществление процесса под высоким давлением (до 10 Мн/м2 и выше) в агрегатах огромной мощности. Мера эксплуатации тепла (кпд Г. т.), заключённого в топливе, делает 70-90 процента.
Г. т. заполучила распространение в 19 в. благодаря преимуществам газового топлива перед твёрдым и жидким. Одновременно развивалось производство светильного газа, основанное на процессах термической деструкции топлива без доступа воздуха (сухой перегонки, коксования). При Г. т. в газ переходит вся горючая часть топлива, а при образовании светильного газа - лишь часть топлива. В 1-й половине20 в. водяной газ производился с целью получения водорода для генерации аммиака и искусственного жидкого топлива. После 2-й мировой войны 1939-45 интенсивно стали разрабатываться способы газификации жидких топлив под давлением, в особенности в районах, удалённых от источников естественного газа. В СССР успешно разрабатываются методы получения из высокосернистого котельного топлива (мазута) малосернистого газообразного топлива для электростанций. Благодаря этому внезапно уменьшаются загрязнение воздушного бассейна сернистым газом, и коррозия котельного оснащения.

Comments