ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА НИЗКОСОРТНОГО ТОПЛИВА

Химическая и термохимическая переработка с целью получения высококачественного твердого, жидкого котельного или газообразного топлива. Энерготехнологическая переработка низкосортного топлива позволяет получить из твердого топлива искусственное жидкое моторное со свойствами бензина и дизельного топлива, энергетическое газообразное, а также твердое с высокой теплотой сгорания. Основным сырьем для переработки твердого топлива являются высоковлажные бурые угли с открытой добычей, имеющие выход летучих веществ 35—70%, высокозольные сланцы с выходом летучих веществ 50—90% и дешевые каменные угли с открытой добычей и выходом летучих веществ 40—45% и более. Методы энерготехнологической переработки твердого топлива классифицируют: по характеру среды, в которой топливо подвергается деструкции (разложению), — с нейтральной или восстановительной средой (пиролиз), с окислительной средой (газификация), со средой водорода (гидрогенизация); по тепловым условиям, при которых протекает деструкция, — низкотемпературный (до 400°С), среднетемпературный (400—700°С) и высокотемпературный (900°С и выше) процессы. Пиролиз твердого топлива происходит без доступа кислорода. В зависимости от температуры процесс пиролиза подразделяют на: бертинирование (до 300°С), полукоксование (400—600°С) и коксование (900°С и выше). При бертинировании из твердого топлива (угли, торф) выделяются пары и сорбирование его поверхностью газы (СО₂, СН₄ и др.); твердое вещество топлива разлагается незначительно, но его поверхность становится более активна к процессам окисления, теплота сгорания повышается пропорционально уменьшению влаги и сорбированных газов. При температурах свыше 300°С начинается деструкция твердой массы топлива, в результате распада молекул из него выделяются летучие вещества — жидкие углеводородные соединения и горючие газы. При полукоксовании из топлива выделяются первичная смола (по свойствам сходная с нефтью), первичные газы, содержащие СO₄ — 33—40, СО₂ — 5—15, СО — 5—8 с теплотой сгорания 23—30 МДж/м и твердый углеродный остаток (полукокс) с выходом летучих веществ 8—12%. При коксовании происходит более глубокая деструкция не только исходного топлива, но и первичных продуктов его разложения. Выход жидких углеводородов (смолы) сокращается с 10—12 до 2,5—5,5%, но увеличивается до 15% выход газообразных углеводородов с теплотой сгорания 17—19 МДж/м. Процесс полукоксования пригоден для производства энергетического топлива. Основанный на нем метод высокоскоростного пиролиза позволяет при нагреве низкосортного бурого угля с теплотой сгорания 15,5 МДж/кг до 590°С получить высоко-реакц. полукокс с теплотой сгорания 27—28 МДж/кг, смолу — сырье для моторного топлива с теплотой сгорания 36—38 МДж/кг и газ с теплотой сгорания 14,5—17 МДж/м. Пиролиз угля при меньших температуpax позволяет получить энергетическое топливо — облагороженный уголь с высокой теплотой сгорания. Процесс производства так называемого термоугля заключается в высокоскоростном нагреве угля в вихревых камерах до 450—470°С, во время которого из него выделяются вся влага и 5—8% летучих веществ, используемых для обеспечения необходимых тепловых условий протекания процесса. Полученный термоуголь имеет теплоту сгорания 26,5—27 МДж/кг вместо 12,5—13,8 МДж/кг в исходном угле и является высококачественным энергетическим топливом.
Энерготехнологическую переработку твердого топлива в окислительной среде (воздухе, кислороде, водяном паре) называемый газификацией топлива. Газификация угля — термохимический процесс превращения угля в горючие газы. Обычно этот процесс ведут в среде воздуха и водяного пара, кислорода и воздуха и в среде только водяного пара, требующей подвода теплоты для обеспечения необходимых для химической реакции тепловых условий. Газификацию угля проводят при атмосферном и повышенном давлениях. Чем выше давление, тем больше в получившемся газе водорода и меньше оксида углерода. С повышением давления растет производительность газогенераторов. Технологически газификация угля осуществляется в плотном или кипящем слое, потоке. Газификация в плотном слое ведется, как правило, при темпнратурах 1000—1200 с твердым и свыше 1400°С с жидким шлакоудалением; в кипящем слое — при температурах до 1000 с твердым, а в потоке при температурах свыше 1500°С с жидким шлакоудалением. Получила распространение газификация не только сухого угля, но и водоугольных суспензий (высококонцентрированной смеси мелких частиц угля с водой). При газификации угля в паровоздушной среде получают газ с теплотой сгорания 5—6,5, на парокислородном дутье при атмосферном давлении — до 12,5, а под давлением 1—2 MПa — до 16,5—17 МДж/м³. Полученный газ обычно используют в качестве топлива в промышленности.