Кинетическая схема моделируемых процессов основана на использовании теории функциональных групп, согласно которой структуру любого У. можно рассматривать как некоторую совокупность функциональных групп. У. разной степени метаморфизма различаются только концентрациями функциональных групп, а константы скорости деструкции этих групп для всех типов У. практически одинаковы. Таким образом, состав летучих для различных типов У. можно представить одним набором функциональных групп, но с разными их концентрациями. Состав У. представлен в модели ОМУ и ММУ. При этом ОМУ задается набором функциональных групп (СО, СО2, СН4, Н2, Н2О, С6Н6 и др.), топливным азотом, серой и углеродом, а ММУ - в виде золы с соответствующими теплофизическими свойствами. Состав и полное количество выделяющихся летучих соответствует таковым, определяемым стандартными методами анализа, а константы скорости их образования имеют тот же порядок, что и полученные в работах Соломона П.Р., Гамблена Д.Дж., Карангело Р.М. и Краузе Дж. В кинетической схеме учтено 116 химических реакций, описываемых уравнениями Аррениуса. Эта схема включает 11 реакций выделения летучих У., 99 реакций их дальнейших превращений в газовой фазе, включая образование оксидов серы и азота, а также - 6 гетерогенных реакций окисления и газификации углерода.
Методика ступенчатого расчета предполагает разделение плазменного устройства (ПР, камеры ЭТХПТ, муфеля с ПЛ или ПААГ) на условные ступени. Ступень 1 должна включать зону теплового источника (дугу, плазменную струю), в которой плазмой с определенной тепловой мощностью нагревают часть А. до температуры воспламенения, после чего начинается процесс интенсивного окисления У. частиц. Количество А. подбирается таким образом, чтобы мощность теплового источника была достаточной для инициирования этого процесса. Границы условных ступеней выбирают, исходя из достижения в конце ступени максимальной суммарной концентрации горючих компонентов в газовой фазе (СО + Н2 + СН4 + С6Н6), образующихся в результате термохимических превращений топлива. Аналогично определяют длину ступеней и для зоны паровой газификации У.
После выполнения расчета ступени 1 со своими начальными условиями переходят к составлению начальных условий для расчета ступени 2, т.е. конечные значения параметров на ступени 1 являются начальными для ступени 2 вместе с собственными значениями материальных и тепловых потоков для ступени 2 и т.д.
Рассмотрим методику ступенчатого расчета на примере воздушно-паровой газификации У. в ПААГ, схема которого показана на рис. 9. Разработанная схема ПААГ предполагает комбинацию аллотермической (плазменной) ступени с традиционной автотермической газификацией У. Здесь необходимо отметить, что расчет плазменной ступени, состоящей из муфельной горелки с ПЛ, представляет самостоятельный практический интерес, поскольку этот узел является основным элементом осуществления ПЭТ.
Такая схема, в отличие от известных технологий Лурги, Винклера, Копперс-Тотцека и др., позволяет вводить нужное количество тепла в реакционную зону для компенсации эндотермического эффекта паровой газификации топлива за счет инициируемого ПЛ сжигания части У. Это приводит к повышению температуры в зоне паровой газификации и более полному протеканию реакций:
Н2О + С = СО + Н2 и СО2 + С = 2СО.
В результате увеличивается концентрация горючего газа и уменьшаются габариты ПААГ, отпадает необходимость ввода в зону газификации чистого кислорода, как это практикуется в традиционных технологиях для интенсификации процесса (методы Копперс-Тотцека и Тексако). Нет необходимости и в повышении давления, как в технологиях Лурги и Винклера. Кроме того, запуск традиционных газификаторов требует их длительного разогрева за счет сжигания высокореакционных топлив (газа, М.), что исключается в случае использования ПААГ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.