В связи со сложной экологической ситуацией современная технология ищет новых
решений химических, энергетических проблем, проблем добычи природных ископаемых.
Одним из таких технологических решений является широкомасштабная газификация
твердого топлива. Почему именно твердого топлива, если в современных
промышленности и энергетике господствующее положение занимают нефть и природный
газ. Научные прогнозы показывают, что мировая добыча нефти и природного газа
достигнет своего максимума через 20 - 30 лет, а затем начнется неизбежное, в
глобальном масштабе, снижение их добычи. Заметим кстати, что в США эта
закономерность уже действует. Так, добыча природного газа в США в 1975 г.
Составляла 558 млрд. м3, а в 1986 г. снизилась до 473 млрд. м3.Расчёты, проведённые
учёными разных стран, показывают, что реальных запасов нефти на Земле хватит
на 40 - 50 лет, природного газа - на 30 - 40 лет, запасов же угля хватит на 200 - 250 лет.
Эти прогнозные оценки исходят из экономически извлекаемых запасов угля, на самом
деле их значительно больше. Прогнозные запасы угля, доступного к разработке,
оцениваются в 2,5 -3 трлн. тонн. Если исходить из современной ежегодной мировой
добычи угля (примерно 3 млрд. тонн), то его хватит на 1000 лет, а если учитывать
развитие техники добычи горючих ископаемых, например подземную газификацию, то
даже при увеличении добычи угля до 6 млрд. тонн в год этих запасов хватит более чем на
500 лет. А ведь не исключено открытие новых залежей угля. Эти цифры находятся в
полном соответствии с заключениями исследователей, считающих, что геологические
запасы угля составляют 90 - 97 % от общих ресурсов горючих ископаемых планеты, на
долю же нефти и газа приходится лишь 3 - 10 %.В России запасы угля составляют 90 % от
запасов всего органического топлива страны и 53% от мировых запасов угля, т.е. они
практически неисчерпаемы. Вот почему задачи роста добычи и переработки твёрдого
топлива в нашей стране приобретают исключительное народнохозяйственное значение.
В чем же суть наиболее широкомасштабных и экологически приемлемых методов
переработки твёрдых горючих ископаемых.
Сжигание и газификация твердого топлива
Когда в промышленных печах или в топках тепловых электростанций сжигают нефть, природный газ или твёрдое топливо, получают горячий дымовой газ. Высокий тепловой потенциал этого газа необходимо использовать сразу, например для нагрева воды с целью получения пара, для нагрева металла или для других тепловых процессов. Полученный горячий газ невозможно хранить или передавать на большие расстояния - он остынет . Этот газ , после использования его теплового потенциала , выбрасывают через дымовые трубы в окружающую среду .
Когда газифицируют уголь, получают горючий газ, который можно хранить, транспортировать на большие расстояния. Этот газ легко очистить от таких вредных примесей, как соединения серы, он может быть использован не только как горючее, но и как химическое сырьё для разнообразных синтезов в зависимости от используемых газифицирующих уголь средств. Чем же отличаются эти два метода переработки твердого топлива - сжигание и газификация , дающие столь разные конечные продукты В основном только одним: процесс сжигания топлива проводится с избытком кислорода - технология сжигания, а процесс газификации проводится с недостатком кислорода и, следовательно, с избытком углерода - технология газификации.
В первом случае получается дымовой газ, в котором весь углерод топлива переходит в диоксид углерода. Он содержит также диоксид серы , избыточный кислород и много азота из воздушного дутья . Во втором случае состав газа , получаемого при газификации углей , чрезвычайно разнообразен и зависит от условий проведения процесса газификации (давления , температуры , концентрации в используемом дутье кислорода). В случае газификации твердого топлива при недостатке кислорода сера топлива переходит в сероводород. Если состав дымового газа довольно постоянен , то состав газов газификации твердого топлива можно резко варьировать .
Дымовой газ трудно очистить от содержащихся в нем оксидов азота и серы, так как это связано с большими расходами вещества и энергии. Процессы очистки генераторных газов
от сероводорода, пылевидного уноса хорошо освоены и проводятся с большой полнотой и относительно экономично, а оксиды азота в них практически отсутствуют. Из-за дымовых выбросов появляются разрушительные кислотные дожди, а в результате очистки генераторных газов от сероводорода появляется нужная народному хозяйству сера. Так различная технология переработки угля приводит в одном случае к экологически неприемлемым конечным результатам , в другом - к экологически чистым .
Какими же приемами, какой технологией достигаются такие результатыКакова технология газификации угля.
Универсальность методов газификации
твердого топлива
Газификация твердого топлива является универсальным методом его переработки. Универсальность методов газификации твердого топлива может рассматриваться в трех направлениях