Читать онлайн «Теплотехника термической переработки твердых топлив»

Кравцов В. В. , Бирюков А. Б. , Дробышевская И. П. ТЕПЛОТЕХНИКА ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ Донецк 2011 УДК 662. 74 К 77 Рецензенты: В. К. Костенко, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Природоохранная деятельность» ДонНТУ С. П. Греков, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник НИИ ГГД «Респиратор» Т. Г. Шендрик, доктор химических наук, профессор, зав. отделом химии угля Института физико-органической химии и углехимии НАНУ Рекомендовано к печати Ученым советом Донецкого национального технического университета (протокол № 10 от 18. 11. 2011г. ) Кравцов В. В. Теплотехника термической переработки твердых топлив: Учебное пособие/ Кравцов В. В. , Бирюков А. Б. , Дробышевская И. П. - Донецк: Издательство «Ноулидж», 2011. – 170с. В учебном пособии раскрыты основные вопросы термической переработки твердых органических топлив. Рассмотрены различные варианты технологий сухой перегонки и газификации, а также подходы к производству метанола, бензина и других ценных соединений из продуктов первичной переработки углей. Особое внимание уделено технологиям, позволяющим производить углеродные наноматериалы в циклах глубокой переработки твердых органических топлив. В виде отдельных блоков раскрыты некоторые наиболее важные аспекты расчета комплексов и технологий переработки твердых органических топлив: построение материальных и тепловых балансов, расчет гидравлики плотного и кипящего слоя, расчет теплопотерь реакторов и падения температуры сред при транспортировке. В качестве примера детально представлен комплексный расчет процесса воздушной газификации, рассмотрены более сложные универсальные алгоритмы расчета процессов газификации. ISBN Кравцов В. В. , Бирюков А. Б. , Дробышевская И. П. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 5 ГЛАВА 1 ВИДЫ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА. КЛАССИФИКАЦИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКИ 7 1. 1. Происхождение ископаемых твердых топлив 7 1. 2 Элементарный химический состав 8 1. 3 Низшая и высшая теплота сгорания твердого топлива 11 1. 4 Физические свойства ископаемого твердого топлива 12 1. 5 Древесное топливо 15 1. 6 Торф 16 1. 7 Бурые угли 18 1. 8 Каменные угли и антрациты 21 1. 9 Горючие сланцы 26 1. 10 Переработка твердого топлива 27 ГЛАВА 2 СУХАЯ ПЕРЕГОНКА ТВЕРДЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА 32 2. 1 Понятие основных видов сухой перегонки твердого топлива 32 2. 2 Технология коксования 33 2. 2. 1 Подготовка углей к коксованию 34 2. 2. 2 Конструкция коксовой печи 38 2. 2. 3 Особенности реализации отдельных операций производства кокса 42 ГЛАВА 3 ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ 53 3. 1 Общие сведения о свойствах, применении и физико- химических процессах производства генераторных газов 53 3. 2 Существующие методы газификации угля, технические характеристики газогенераторов 62 ГЛАВА 4 ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАНОЛА 75 4. 1 Физико-химические свойства метанола 75 4. 2 Применение метанола 75 4. 3 Общие сведения о получении метанола 76 4. 4 Сведения о катализаторах для получения метанола из синтез-газа 79 4. 5 Схема производства метанола с использованием колонны синтеза 80 4. 6 Технология производства метанола «Лурги» 83 4. 6. 1 Концепция МегаМетанола 83 4. 6. 2 Синтез метанола 84 4. 6. 3 Дистилляция метанола 86 4. 7 Использование метанола для синтеза ценных химических продуктов 87 ГЛАВА 5 УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ: СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, ПРОИЗВОДСТВО 91 5. 1 Понятие углеродных нанотрубок 91 5. 2 Типы углеродных нанотрубок 92 5. 3 Свойства углеродных нанотрубок 93 5. 4 Применение углеродных нанотрубок 95 5. 5 Методы получения углеродных нанотрубок 97 5. 6 Производство углеродных углеродных нанотрубок в системах комплексной термической переработки угля 111 ГЛАВА 6 РАСЧЕТЫ ТЕПЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ТОПЛИВ 115 6. 1 Общие подходы к построению материальных балансов 115 6. 2 Общие подходы к построению тепловых балансов 118 6. 3 Расчеты процессов газификации 120 6. 4 Расчет параметров кипящего слоя 136 6. 5 Расчет гидродинамических параметров установок переработки твердого топлива 138 6. 6 Основы расчетов газового эжектора 144 6. 7 Расчеты спада температуры при транспорте горячих сред и теплопотерь при эксплуатации реакторов 149 6. 8 Определение площади рабочей поверхности теплообменного аппарата 153 ЛИТЕРАТУРА 158 ПРИЛОЖЕНИЕ А Схемы дробилок 160 ПРИЛОЖЕНИЕ Б Внешний вид и схема шаровой барабанной мельницы 161 ПРИЛОЖЕНИЕ В Внешний вид кокса 162 ПРИЛОЖЕНИЕ Г Средние теплоемкости газов 163 ПРИЛОЖЕНИЕ Д Удельная энтальпия газов 164 ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Состав и некоторые теплотехнические характеристики газообразного топлива 165 ПРИЛОЖЕНИЕ З Логарифмы констант равновесия реакций 166 ПРИЛОЖЕНИЕ К Нормы качества кокса из углей Донецкого 167 бассейна ПРИЛОЖЕНИЕ Л Средняя теплоемкость кокса 168 ПРИЛОЖЕНИЕ М Коэффициент теплопроводности некоторых жидкостей в зависимости от температуры λ, Вт/(м·0С) 169 ПРИЛОЖЕНИЕ Н Камерная установка сухого тушения кокса системы Гипрококса 170  ВВЕДЕНИЕ Анализ структуры мировых запасов органических топлив показывает, что наибольшая доля приходится на твердые топлива.