Дослідження матеріально-теплових показників процесу газифікації вугілля

Abstract

Мета. На основі проведених аналітичних та експериментальних досліджень встановити параметри матеріально-теплового та енергетичних балансів газифікації вугілля. Методика досліджень. Для досягнення поставленої мети в роботі використано комплексний підхід, що включає проведення аналітичних та експериментальних досліджень. Аналітичні дослідження проводились за допомогою програмного продукту «МТБ СПГВ», а експериментальні – на установці, спроектованій та запатентованій на кафедрі підземної розробки НТУ «ДП», яка обладнана відповідною контрольно-вимірювальною апаратурою. Результати дослідження. Розглянута можливість заміщення природніх видів палива альтернативним енергоносієм – генераторним газом. Оцінено його теплотехнічні характеристики в порівнянні з природним газом. Висвітлено перебіг протікання матеріально-теплового та енергетичного балансів газифікації вугілля. За основу складання матеріально-теплового балансу беруть стехіометричні (за хімічними рівняннями) і термохімічні розрахунки. Проведення аналітичних досліджень дозволяє наочно відтворити ступінь теоретичної кількості використаних речовин та полегшує аналіз цифрових даних. Проведення експериментальних досліджень дозволяє враховувати зональність розповсюдження теплових полів навколо підземного газогенератора, що впливають та стабільність протікання реакцій в ньому і вихід горючих газів. Наукова новизна. Встановлено розподіл виходу генераторних газів та хімічних продуктів при аналітичних та експериментальних дослідженнях, що дає можливість визначити ефективність ведення процесу газифікації вугілля з подальшою можливістю балансуванням дуттьових сумішей у підземному газогенераторі. Практичне значення. Визначено хімічний та термічний ККД, що дозволить отримувати технічний або енергетичний направлено-якісний продукт з подальшим синтезом хімічних речовин, забезпечить високий ступінь збалансованості протікання фізичних та хімічних процесів у підземному газогенераторі.

Цель. На основе проведенных аналитических и экспериментальных исследований установить параметры материально-теплового и энергетических балансов газификации угля. Методика исследований. Для достижения поставленной цели в работе использован комплексный подход, включающий проведение аналитических и экспериментальных исследований. Аналитические исследования проводились с помощью программного продукта «МТБ СПГУ», а экспериментальные – на установке, спроектированной и запатентованной на кафедре подземной разработки НТУ «ДП», которая оборудована соответствующей контрольно-измерительной аппаратурой. Результаты исследования. Рассмотрена возможность замещения природных видов топлива альтернативным энергоносителем – генераторным газом. Оценены его теплотехнические характеристики по сравнению с природным газом. Освещены вопросы протекания материальнотеплового и энергетического балансов газификации угля. За основу составления материально-теплового баланса, используют стехиометрические (по химическим уравнениям) и термохимические расчеты. Проведение аналитических исследований позволяет наглядно воссоздать степень теоретического количества использованных веществ и облегчает анализ цифровых данных. Проведение экспериментальных исследований позволяет учитывать зональность распространения тепловых полей вокруг подземного газогенератора, влияющих на стабильность протекания реакций в нем и выход горючих газов.. Научная новизна. Установленное распределение выхода генераторных газов и химических продуктов при аналитических и экспериментальных исследованиях дает возможность определить эффективность ведения процесса газификации угля с последующей возможностью балансировки дутьевых смесей в подземном газогенераторе. Практическое значение. Определены химический и термический КПД, что позволит получать технический или энергетический направленнокачественный продукт с последующим синтезом химических веществ, обеспечит высокую степень сбалансированности протекания физических и химических процессов в подземном газогенераторе.

Purpose. On the basis of conducted analytical and experimental researches, to establish the parameters of the heat and mass balance as well as energy balance of coal gasification. Methods. In order to achieve this purpose, an integrated approach has been used, including analytical and experimental research. Analytical researches were carried out using the software product "MTB SPGV", and experimental ones – on an installation, designed and patented at the department of underground mining of Dnipro University of Technology which is equipped with the appropriate control and measuring equipment. Findings. Findings. The possibility of replacing natural types of fuel with an alternative energy one – generator gas is considered. Evaluated its thermal characteristics compared to natural gas. The course of heat and mass, as well as the energy balances of coal gasification, is covered. The basis of making the heat and mass balance was used stoichiometric (by chemical equations) and thermochemical calculations. Conducting analytical studies allows us to visualize the degree of the theoretical amount of used substances and facilitates the analysis of digital data. The conduction of experimental studies allows taking into account the zonality of the thermal field’s distribution around the underground gasifier, which influences the stability of the reaction in it and the output of combustible gases. Originality. The distribution of the output of generator gases and chemical products in the analytical and experimental studies is established, which makes it possible to determine the efficiency of conducting the process of coal gasification with the subsequent possibility of balancing the blowing mixtures in the underground gasifier. Practical implications. The chemical and thermal efficiency, which will allow to receive a technical or energy directional-quality product with further synthesis of chemical substances, will provide a high degree of balance of the physical and chemical processes in the underground gasifier.