Тепло для процесса газификации может быть проведено разными методами ,например за счет подогрева теплоносителя теплом атомного реактора . Теплоносителем в процессе может служить гелий .

Теплоноситель подогревается в атомном реакторе до температуры 850-950 ‘C .Подогретый гелий ( первый гелиевый контур ) направляют в другой теплообменный аппарат , где также циркулирует гелий ( второй гелиевый контур ). Во втором гелиевом контуре нагретый гелий используется в газогенераторе для газификации угля .

Уголь, прежде чем поступить в газогенератор для газификации водяным паром , проходит через газогенератор для низкотемпературной газификации угля ( швелевания ), где из него отгоняются летучие компоненты . Получено в результате швелевания богатый (высококалорийный) газ , содержащий кроме СО и Н2 метан и другие углеводороды ,после его очистки от пыли , смолы , газовой воды присоединяется к газогенераторному газу поступающему из газогенератора , прошедшему пылеочистку и отдавшему свое тепло в котле - утилизаторе .

Далее идет очистка газа от диоксида углерода и сероводорода , и полученный газ , содержащий СО и Н2 ( синтез-газ ) , передается для технологического использования . Если требуется обогатить газ метаном , его направляют в метанатор , где протекает реакция гидрирования СО водородом до метана с образованием воды . После отделения воды полученный синтетический природный газ используют в качестве топлива .

2. Газификация топливной пыли с использованием низкотемпературной плазмы .В ряде случаев требуется получить из угля сразу газ с высоким содержанием СО и Н2 и малым содержанием диоксида углерода , метана и азота . Этот газ можно получить при очень высокой температуре газификации , порядка 3 000- 3 500 ‘C. Такая температура может быть достигнута в низкотемпературной электрической плазме . При этом исключается влияние источника тепла на состав получаемого газа . Значительно возрастает интенсивность процесса . Он примерно в 10 раз интенсивнее топочных процессов (циклонные топки с жидким шлакоудалением ) . Водяной пар в этом процессе используется в качестве плазмообразующего газа , что исключает забалластирования конечного газа инертным азотом .

В плазмотронах водяной пар нагревают с помощью электрического разряда до плазменного состояния и при температуре порядка 3 000 - 4 000 ‘C его подают в газогенератор . Сюда же например потоком кислорода , подают угольную пыль , которая , попадая в плазму взаимодействует с водяным паром и кислородом . Полученный синтоз-газ подают в камеру охлаждения и очистки газа от зольных частиц . В процессе отсутствуют потери углерода с уносом и шлаком происходит полная стехиометрическое превращение углерода топлива .

Типичные составы газов полученных в автотермических и аллотермических процессах , приведены в таблице .

Наименование процесса Состав конечного газа, % объемный

СО2 СО Н2 СН4 N2

Автотермические процессы

Газификация мелкозернистого топлива в «кипящем» слое 19,0 38,0 40,0 2,0 1,0

(газогенератор Винклера, парокислородный процесс)

Газификация пылевидного топлива в аэрозольном потоке

(газогенератор Копперса-Тотцека, парокислородный про- 12,0 56,0 29,4 0,6 2,0

цесс)

Аллотермические процессы

Газификация с использованием атомного тепла 0,9 4,3 62,9 31,9 ---

(гелиевый теплоноситель, гидрирующая газификация)

Газификация пылевидного топлива в плазме водяного 1,5 41,8 64,6 0,1 2,0

пара

Парогазовый цикл

Любая технология развивается , имеет какую-то незавершенность , подвержена постоянным изменениям . Она несет в себе элементы прошлого , которые не соответствуют современным экологическим нормам , предъявляемым к технологическим процессам . Проанализируем работу современной тепловой электростанции ( ТЭС ) , работающей на твердом топливе . Такие электростанции жизненно необходимы , без них нет промышленности , они вырабатывают электроэнергию для транспорта , предприятий торговли , быта , но они , безусловно , вредны в экологическом плане , так как выбрасывают в окружающее пространство вещества , наносящие вред здоровью людей и ущерб окружающей среде . Из дымовых труб ТЭС выбрасываются миллионы тон золы , сажи , оксидов серы , азота . Взаимодействуя с влагой воздуха , эти выбросы порождают кислотные дожди , которые наносят вред флоре и фауне Земли . Они отравляют водоемы , разрушают сооружения и памятники культуры . Это бедствие современной цивилизации. Ученые считают ,что сравнительная оценка ущерба ,наносимого здоровью человека работой ТЭС на угле и атомной электростанции ,в расчете на одинаковую выработку электроэнергии в год , дает преимущество ядерному циклу по меньшей мере в 100 раз .

Можно ли создать и создается ли такая технология использования твердого топлива в энергетике , которая бы была экологически более приемлемой , чем на современной ТЭС? Да , такая технология разработана , и она входит в современную энергетическую технику под названием комбинированного парогазового цикла .

Она связана в первую очередь с очисткой дымовых газов ТЭС , выбрасываемых в атмосферу , от летучей золы , сажи , оксидов серы , канцерогенных веществ . Сера в результате из вредного выброса превращается в полезный продукт . Растет энергетический КПД ТЭС . Снижается стоимость получаемой электроэнергии .

Рассмотрим принципиальную схему такого комбинированного процесса ( совмещения газогенераторного процесса с процессом получения электроэнергии ) . Газ паровоздушной газификации твердого топлива (угольной пыли ) , полученный в газогенераторе , работающем под давлением , очищают от золы , сернистых соединений , сажи , канцерогенных веществ и сжигают под котлом для получения пара высокого давления . Этот пар , как и обычно , используется в паровой турбине , связанной с генератором для получения электроэнергии , направляемой в сеть . Горячие отходящие газы , покидающие паровой котел при температуре порядка 800-900 ‘С , поступают в газовую турбину , которая , в свою очередь , связана с электрогенератором .

Новая технология действует сразу в трех направлениях: ресурсосбережения , энергосбережения , экологической защиты . Но для обеспечения процесса необходимы добыча угля , его перевозка , перегрузка , подача в топку или газогенератор ; остается на земле зола топлива , которое может содержать радиоактивные элементы . Здесь требуется новый шаг в технологии использования угля .

Подземная газификация угля

Отметим тот установленный факт , что выбросы тепловых электростанции , использующих уголь , могут содержать естественные радионуклиды элементов . Эти радиоактивные элементы есть и в золе , выбрасываемой через трубы вместе с дымовыми газами . Если дымовые газы очищать от золы с эффективностью даже 98,5% , что имеет место лишь на некоторых наиболее современных ТЭС и является очень дорогостоящим процессом , то и в этом случае доза облучения , обусловленная естественными радионуклидами в выбросах тепловых электростанций , превысит аналогичную дозу , полученную населением , живущим вблизи АЭС аналогичной мощности , в 5 и даже в 40 раз .