содержание   ..   111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  .. 

§ 39. ГАЗИФИКАЦИЯ ДРЕВЕСИНЫ
 

Газификация древесины, как и других видов твердого топлива,— это процесс превращения ее в газообразное топливо. Реакция образования основной горючей части генераторного газа проходит по уравнению

2С+02 = 2С0 +246,44 кДж. (89)

Это уравнение выражает происходящий в газогенераторе
процесс неполного окисления раскаленного угля кислородом
воздуха с образованием оксида углерода. При избытке воздуха происходит полное сгорание топлива:

С+02=С02 +408,84 кДж. (90)

В отличие от сжигания газификация производится при ограниченном доступе воздуха в газогенератор, достаточном только для образования оксида углерода. При газификации, кроме реакции неполного окисления углерода, идет и ряд других реакций. Например, углерод взаимодействует с углекислотой:

С+С02 = 2С0—162,41 кДж. (91)

Эта реакция обратима, при высоких температурах в слое раскаленного угля в газогенераторе она идет в сторону образования оксида углерода. При введении водяного пара в газогенератор реакция его с раскаленным углеродом идет с поглощением тепла (эндотермически) по уравнениям:

С + Н20 = Н2 + СО— 118,82 кДж; (92)
 

Первая из этих реакций идет при более высокой температуре, а вторая — при относительно пониженной (ниже 900 °С).

Различают два основных процесса газификации — прямой и обращенный. Прямой процесс характеризуется тем, что поток газов в газогенераторе направлен снизу вверх, т. е. воздух вводится через поддувало ниже колосниковой решетки, а продукты газификации отводятся из верхней части (рис. 60).

Рис. 60. Схема газификации древесины по прямому процессу:
1 — газогенератор; 2 — загрузка древесины; 3 — отвод парогазовой смеси; 4 — воздушное дутье; 5 — чаша для золы; / — зона сушки древесины; II — зона швелевания древесины; ///-— зона газификации; IV— зона горения
 

При обращенном процессе газификации движение газов в генераторе направлено сверху вниз; воздух подводится выше колосниковой решетки, а продукты газификации отводятся снизу; следовательно, зона горения находится  выше зоны восстановления, вследствие чего процесс и носит название обращенного процесса газификации.

Химический состав древесного генераторного газа зависит от ряда факторов: породы, качества, влажности и степени измельчения древесины, характера дутья, типа и конструкции газогенератора и др. В газе при выходе из газогенератора, прямого

процесса содержится следующее количество конденсируемых ве­ществ, г: воды 450—580 на 1 м³ газа, смолы 45—130, кислот 5— 25 и спиртов 3—8. Выход газа в пересчете на сухой газ (при нормальных условиях — 0 °С и давлении 101,3 кПа) колеблется от 1,6 до 1,9 м³ на 1 кг абсолютно сухой древесины и он со­держит (в объемных долях процента) 21—33%, СО, 5—11% С0₂, 1,5-3 % СН₄, 0,1—0,8 %, С_nН_m, 9—15 % Н₂, 0,2—0,5 % 0₂ и 46—54% N₂. Теплота сгорания газа Q=5400—6900 кДж/м³.

Лесохимические продукты могут быть получены только при прямом процессе газификации древесины; их улавливание из генераторного газа совмещается с процессом его очистки. Наи­больший выход продуктов наблюдается при переработке древесины, измельченной в щепу.

Газ, полученный при обращенном процессе газификации, содержит незначительное количество продуктов швелевания и не требует сложной очистки. В основном обработка газа сводится к его охлаждению и освобождению от механических примесей.

Газификация древесины проводится с целью получения го­рючего газа, используемого в энергетических целях, например для сжигания в двигателях внутреннего сгорания или в топках паровых котлов для выработки электроэнергии с одновремен­ным получением при очистке газа лесохимических продуктов.

Очистка газа от пыли обычно достигается осаждением ее в пылевых камерах и циклонах или промывкой газа водой. Очистка газа от смолы осуществляется преимущественно в центробежных смолоотделителях или электрофильтрах. При электрической очистке из газа извлекается 97—98 % смолы.

Уксусная кислота улавливается из обессмоленного газа раз­личными способами, но наиболее применим способ, основанный на поглощении уксусной кислоты раствором уксусно-кислого кальция.  

Получен опыт работы газогенераторных установок на ниж­них складах лесозаготовительных предприятий. Сырьем для газификаций служит идущая в отходы и малоценная, не используемая в основном производстве древесина. Подготовка сырья заключается в измельчении ее в щепу-дробленку и сушке до 20—25 %,-ной влажности. Парогазовую смесь из генератора отбирают при температуре 80—90 °С с последующим охлажде­нием до 60 °С. Образующийся конденсат представляет собой водную смесь отстойной и растворимой смолы и части летучих кислот. В зависимости от температуры охлаждения парогазов содержание воды в конденсате колеблется от 35 %, до 65 %. Газ, освобожденный от смолы, направляется для сжигания в топки паровых котлов без дополнительной очистки и осушки. Если же газ подается в двигатели внутреннего сгорания, то он подвергается дополнительной очистке и осушке в фильтрах и адсорберах.

Полученный конденсат называют кислой смолой (при влаж­ности не более 40 %) или кислой водой. Переработка конденсата осуществляется на лесохимических заводах. Мощность типовых газогенераторных установок 25 тыс. и 50 тыс. м3 древесины в год. Выработка из 1 м3 плотной древесины: жижки 194 кг, смолы (безводной)—86 кг, газа ,330 нм3, электроэнергии — 66 кВт • ч.