Существуют различные технологии сжигания угля для производства тепловой и электрической энергии: в виде тонкоразмолотой угольной пыли, в кипящем слое, в виде водоугольной суспензии и др. Однако одной из самых перспективных и экологически чистых технологий является газификация угля в газогенераторе с последующим сжиганием в топке котла для получения генераторного газа. Газификация угля осуществляется, как правило, в присутствии окислителя, в качестве которого может использоваться воздух, технический кислород, водяной пар и другие вещества. Уголь в газогенератор может подаваться в несортированном виде, в виде угольных брикетов, гранул и пыли.
В данной работе рассматривается технологическая схема газификации брикетированного угля, где окислителем является паровоздушная смесь. Достоинством такого метода является то, что при использовании угля в виде брикетов исключается его пыление, облегчается доставка угля в том случае, если изготовление брикетов производится за пределами ТЭС.
Технологическая схема включает в себя следующие основные этапы: при доставке угля на ТЭС железнодорожным транспортом перед разгрузкой производится размораживание в вагонах в тепляках конвективного типа. Затем производится дробление, грохочение и изготовление брикетов с добавлением каменноугольных смол. Нагретая смола при температуре 100º С подается в смеситель-мельницу, где смешивается с углем. Затем смесь направляется в брикетный пресс. Термообработка брикетов проводится в электрических сушильных шкафах при температуре 475 К в течении 60 минут, охлаждение брикетов до температуры 40º С - в охладительных установках.
Определение эффективности процесса газификации предлагается производить следующим образом. Составляется информационная блок-схема системы, на основе которой определяется порядок расчета. Тепловой расчет системы подготовки топлива с газификацией проводится на основе тепловых балансов основных участков системы, которые составляются в расчете на 1 кг сырого топлива.
Термодинамический анализ необходим для комплексного учета факторов, влияющих на работу системы подготовки топлива с газификацией в газогенераторе, при этом учитываются затраты электроэнергии на проведение процесса, а так же химическая составляющая энергии твердого топлива. Эту задачу можно решить путем проведения термодинамического анализа на основе эксергетического метода.
В эксергетическом балансе значительную долю составляет химическая эксергия поступающего брикетированного угля порядка 73%, а так же эксергия пара порядка 21%. Наибольшее значение имеет эксергия генераторного газа - 48%, внутренние потери эксергии составляют 50%.
Проведенный расчет тепловой и термодинамической эффективности блока подготовки угольных брикетов и их газификации в газогенераторе показывает, что данная схема имеет высокие значения теплового и эксергетического КПД - 90 и 48% соответственно.