Атты отындардың толық және ішінара газификациясының қазіргі бар әдістері

Қ атты отындарды газификациялау кезінде ө згерістер кө мірдің органикалық бө лігін ғ ана емес, минералды бө лігін де қ амтиды. Осының нә тижесінде мақ сатты ө німдер органикалық бө лігімен қ атар, минералды бө лігінен де алынады. Сапасы тө мен отындарды ішінара газификациялау газификация кезінде алынғ ан газ-отынды бастапқ ы кө мірге қ арағ анда ә рекеттескіштігі жоғ ары отын ретінде қ олдануғ а негізделген. Кө мірді ауада толық газификациялау кезінде жанғ ыш газ(СО+Н₂+СН₄+СО₂+N₂) жә не қ ұ рамындағ ы кө мірдің ү лесі аз болатын инертті кү лді қ алдық алады. Қ атты қ алдық тан тазартқ ан соң жанғ ыш газды пеште жағ уғ а немесе тозаң кө мірлі факелде жарық тандырғ ыш ретінде пайдалануғ а болады. Булы немесе бу-оттекті газификация кезінде кө мірден синтез-газбен (СО+Н₂) инертті кү лді қ алдық алады. Кү лден тазартқ ан соң синтез-газды экологиялық таза отын немесе металлургия мен химиялық синтездер ү шін тотық сыздандырғ ыш газ ретінде қ олдануғ а болады [31].

Қ атты отындарды газификациялау ә дістері екі негізгі принцип бойынша жү йелендіріледі: газификаторғ а берілетін отынның кү йімен жә не процесті жү ргізуге қ ажетті энергияны беру ә дісімен[25; 31].Отынның қ асиеті бойынша қ атты отындарды газификациялаудың ү ш негізгі ә дісі бар: жылжымайтын қ абатта – Лугри ә дісі, қ айнап жатқ ан қ абатта – Винклер ә дісі, тозың ды отын ағ ынында - Коперс- Тотцек ә дісі. Газификация қ ондырғ ысына энергия беру ә дісі бойынша автотермиялық жә не аллотермиялық ә дістер болады. Автотермиялық процестерде эндотермиялық ауысуларғ а керекті жылуды газификаторғ а берілген отынның бір бө лігін қ ұ рамында оттек бар газифицирлеуші агенттермен жағ ы арқ ылы алады. Кө мірдің шамамен 35-40 %-ы жылулық режимді ұ стап тұ ру ү шін жұ мсалады. Аллотермиялық процестерде жылу сырттан беріледі (қ абырғ адан жылу берілу арқ ылы қ атты немесе газтектес отын кө мегімен) немесе сыртқ ы энергия кө зінен (радиациялық жылытқ ыш электрлік доғ а)беріледі.

Кө мірдің автотермиялық газификациясының ү ш негізгі қ ұ рылғ ысының принципиалды сызбасы 1.2-суретте кө рсетілген [31].

а – жылжымайтын (қ атты) қ абатпен; б – қ айнап жатқ ан қ абатпен; в – кө мір тозаң ды ағ ынмен; 1 – кө мір; 2 –ауа немесе оттек; 3 –су буы; 4 –генератор газы; 5 – шлак, кү л.

1.2-сурет –газификаторлардың приципиалды сызбалары.

Газификацияның бұ л ә дістері атмосфералық қ ысым жағ дайында кең інен зерттелген. Бұ л ә діс кө мір мен тотық тырғ ышты отынның бір бө лігін жағ у арқ ылы қ ол жеткізілетін жоғ ары температурадағ ы (1200-1800К) термиялық ө ң деуге ұ шырайды [33]. Бұ л кезде жылжымайтын қ абаттағ ы бө лшектер ө лшемі – 5-50 мм, қ айнап жатқ ан қ абатта – 1-3мм, тозаң ды кө мір ағ ынында – 100 мкм болады. Жоғ арыда аталғ ан процестерді қ ысқ аша сипаттап ө тейік.

Лугри ә дісі бойынша газифицирлеуші агенттер енгізілетін отын арқ ылы кері бағ ытпен ө теді. Бұ л кезде кө мірдің ұ шқ ыш компоненттері газификация процесіне қ атыспайды. Ө йткені олардың бө лінуі жартылай кокстелу кезінде жү реді. Сондық тан алынатын газ метанғ а бай болады. Процес температурасы – 1273-1373 К. Процес қ ысымы -2-2, 5 МПа.Лугри газификаторы су булы жейдемен жә не жабдық талғ ан жә не тө менгі қ ысымды бугенераторы тү рінде қ ұ ралғ ан. Ішінде отқ а тө зімді футеровкасы жоқ. Газификатордың ө зінде келесі қ озғ алғ ын бө ліктер бар: жү ктеуші қ оректендіргіш, араластырғ ыш, айналғ ыш тор. Алынғ ан газ қ ұ рамында10 – 13 % метан болады. Лугри ә дісімен алынатын газ химиялық синтездер ү шін технологиялық газ, энергетикалық газ ретінде жә не тұ рмыстық қ ажеттіліктер ү шін қ олданыла алады. Жылжымайтын қ абаттағ ы газификация кезінде отын кейбә р талаптарғ а сә йкес келуі тиіс: ол пісіп кетпеуі керек, термиялық тұ рық ты болуы керек жә не кү лдің деформациясының температурасы процесс температурасынан жоғ ары болуы керек. Процесте газбен қ атар шайыр, фенол, бензин, қ қ ұ рамында аммиак бар шайыр суы бө лінеді.

Копперс – Тотцек ә дісі бойынша кө мір газификациясы атмосфералық қ ысымда ө теді. Бұ л процесте отынның кез-келген тү рін қ олдануғ а болады. Енгізілетін кө мір тозаң ы жә не алынатын газ газификатор арқ ылы бір бағ ытта ө теді. Жоғ ары температура нә тижесінен пиролиз ө німдері болмайды. Осылайша газификация бір секундта ө теді. Кө мір алдын-ала тас кө мір ү шін 1-2%, қ оң ыр кө мір ү шін -8-10% ылғ алдылық қ а дейін қ ұ рғ атылады. Процесс температурасы – 1773 К. Факел ядросындағ ы температурасы 2273 К болады. Процесс кезінде негізінен сутек алу ү шін жә не химиялық синтездерге жарамды техникалық газ алынады. Кү л сұ йық шлак тү рінде су моншасына кетеді. Су моншасында ол тү йіршіктелінеді.

Копперс-Тотцек жү йесінің газификаторлары екі немесе тө рт секциялы болып жасалады. Газ бойынша ө німділігі 500000 нм³/сағ болады. Алынатын газда метанол мен сұ йық кө мірсутектер алуғ а, сутек алуғ а жә не ө ндіріс пен тұ рмыста отын газы ретінде қ олдануғ а жарамды кө міртек оксиді мен сутек кө п болады. Винклер ә дісі бойынша газификациялау кезінде реакциялық қ абілеті жоғ ары кө мірлер газификацияланады: қ оғ ыр жә не жас тас кө мірлер. Отынғ а қ ойылатын талаптар: отын тү йіршіктелуінің шектеулі диапазоны; отын пісіп кетпеуі тиіс; кү лдің жұ мсару температурасы қ айнап жатқ ан қ абат температурасынан 373-423 К-ге жоғ ары болуы керек.

Отынның газификациясы отын тү ріне байланысты, 2-15 минут бойы жү реді жә не газда шайыр мен конденсирленетін кө мірсутектер болмайды. Газдағ ы метанның кө лемдік ү лесі 1, 5-2%-ды қ ұ райды. Газификатор ішінен футирленген болады. Газогенератордың жү ктелуі шнекті қ оректендіргіш арқ асында жү зеге асырыл ады. Шлак пен кү лді жә не ішінара газифицирленбеген кө мір газификатордың тө менгі бө лігінен шығ арғ ыш шнек арқ ылы кү л қ алтағ а шығ арылады. Бу-оттекті ү рлегіште алынғ ан газ химиялық синтездерге, сонымен қ атар, сутек алуғ а жарамды болып келеді. Оны тұ рмыстық газ ретінде қ олдану ү шінметандаудың қ осымша сатысы қ ажет. Кө мірді бу-ауа ү рлегіште қ айнап жатқ ан қ абатта газификациялау кезінде калориясы тө мен энергетикалық қ ондырғ ыларда қ олдануғ а арналғ ан газ алуғ а болады. Қ айнап жатқ ан қ абатта ө тетін процестердің бірқ атар артық шылық тары бар: газификаторғ а ү здіксіз отын беріп отыруғ а болады, ол ө німділікті арттырады; жақ сылап араластыру жоғ ары жылуберілуді қ амтамасыз етеді жә не бү кіл қ абат бойында температураның біркелкі таралуына септігін тигізеді. Қ осымша ө німдердің жоқ тығ ынан реактор мен бү кіл қ ондырғ ының конструкциясы қ арапайым; қ ажет капитал мө лшері тө мен. Бірақ, бұ л процесс кө п отынның алып кетілуімен жү реді, ә сресе, атмосфералық қ ысымда (20 %-ғ а дейін). 1.3-кестеде ө ндірістік масштабта игерілген процестердің салыстырмалы сипаттамалары келтірілген.

1.3-кесте – қ атты отынды газификациялау процестерінің салыстырмалы характеристикалары

Қ азақ станда газификаторлық станция экусплутацияғ а енгізілді. Бұ л станция бу-оттек ү рлегішті қ ысымда жұ мыс жасайтын газификатордан тұ рады. Лугри газификаторын таң дау олардың салыстырмалы арзандығ ымен жә не эксплутация кезіндегі арзандығ ымен байланысты болды. Лугри ә дісімен газификациялаудың заманауи еместігіне қ арамастан, қ азіргі уақ ытта ә лемде 100-ден аса газификаторлар эксплуатацияда. Чехияда генераторлық газ (200000 м³/сағ ат мө лшерінде)газқ ұ бырлы қ ондырғ ыларда жандырылады, ОАР-да халық тың 47%-ын сұ йық отынмен қ амтамасыз етіп отырғ ан ү ш зауыт жұ мыс істейді. Германиядағ ы «Шварценпумпе» газ зауыты ә лі де эксплуатияда жә не зерттеулер ү шін полигон болып табылады. АҚ Ш-тағ ы «Ұ лы Дала» зауытында табиғ ы газды алмастырғ ыш жасалынады. Жә не бұ лар тек Лугри газификаторын эксплуатациялаудың кейбір аз мысалдары ғ ана.

Чехиядағ ы отын зерттеу Институтында ұ зақ жалынды тас кө мірмен жұ мыс жасауғ а арналғ ан газификаторлар жасау ү шін газифицирленетыін кө мірдің жә не оның минералды бө лігінің сипаттамаларын комплекті зерттеуі жү ргізілді. Реактордың оптималды размері, отынның тү йіршіктелген қ ұ рамы жә не кө мір-оттек-будың шығ ымдық қ атынасы анық талынды. Нә тижесінде, жобаланғ ан станция басқ ару мен автоматизациялаудың дең гейі жоғ ары заманауи Лугри газификаторларымен жабдық талынды.

2007 жылы Павлодар алюминий зауытында генетор газының қ уаттылығ ы кү ніне 960 000 м³ болатын газификаторлық станцияның бірінші кезегі іске қ осылды. Генераторлы газды ө ндірудің технологиялық сызығ ы келесідей:

- Кө мір тозаң ы (ө лшемі 10-40 мм) ленталық тасмалдағ ыштармен газификатордың бункеріне беріледі;

- Қ ыздырылғ ан бу (673 К-ге дейін) 4, 8 МПа қ ысымда ТЭЦ-ке тү седі;

- Кө мір тозаң ы камераның кө мір шлюдері арқ ылы газификатордың реакторына тү седі де, колосникті тордың астынан бу-оттек қ оспасы ү рленеді;

- Отын мен тотық тырғ ыштың қ озғ алысы – қ арсы ағ ысты болады;

- Газификация – қ абаттық;

Газификатордың жоғ арғ ы жағ ынан шикі генератор газы салқ ындатқ ышқ а беріледі. Ол жерде газ алдын-ала салқ ындатылып, тазарылып, екі сатылы салқ ындату жү йесіне беріледі.Бірінші сатысында қ ысымы 0, 2 МПа болатын, сосын газды жылытқ ышта жне жү йенә і бойлерінде утилизиренетін су буы тү зіледі. Салқ ындатудың екінші сатысында айналымдағ ы су қ олданылады. Температурасы 303°К газ тамшы қ ақ қ ыш пен жылытқ ыштан ө тіп, 393°К-ге дейін қ ыздырылып, тұ тынушығ а 1, 0-1, 1 МПа қ ысымда тасмалданады. Газификатордың тө менгі жағ ынан кү л шлюздер арқ ылы шнекті тасмалдағ ышқ а жү ктеледі. Газды конденсат дегтевый шлам мен газды суғ а бө лінеді. Айналымдағ ы су алдын-ала салқ ындатқ ышқ а шашыратуғ а беріледі де, шлам утилизирленедіжә не су газының артық мө лшері ТЭЦ-те ө ртеледі.

Технологиялық институттар Хайгэс ә дісін ойлап тапты. Бұ л ә діс бойынша, кө мір қ ұ рамында су бар газбен газификацияланады. Кө мірді 0, 15-0, 16 мм-ге дейін ұ сақ тап, біруақ ытта салқ ындатады. Спекающихся кө мірлер ү шін ыстық ауада, қ айнап жатқ ан қ абатта ыстық ауамен алдын-ала ө ң деу қ арастырылғ ан. Осының арқ асында кө мірдің вспучиваниеге қ абілеті тө мендеп, испекание болмайды. Процесс екі сатылы. Бірінші сатысының алдында ұ сақ талғ ан кө мірді жең іл маймен араластырып, насоспен беруге болатын паста дайындайды. Жең іл майлы паста тұ тқ ыр емес майдың улкенірек бө лшектері тұ нып қ алмауы ү шін ә рдайым циркуляцияда болады. Пастаны 7-10МПа қ ысымда жұ мыс істейтін газификатордың жоғ арғ ы бө лігіне береді. Мұ нда май ыстық шикі газдың жылуы есебінен буланады. Сосын майды газдан конденсация арқ ылы бө ліп алады да процесске қ айта жібереді. Кептірілген кө мір бө лшектері вертикалды қ ұ быр арқ ылы гидрогазификацияның бірінші сатысына жіберіледі. Мұ нда кө мір 948 К-ге дейін қ ыздырылады. Тура ағ ын жағ дайында ол термиялық ыдырауғ а ұ шырап, ішінара газифицирленеді. Жартылай кокстеудің ө німдері гидрогенизацияғ а ұ шырайды. 10 с болу уақ ытында барлық кө мірдің 20%-ы метанғ а дейін газифицирленеді. Жылдамдық тың тө мендеуі нә тижесінде, бірінші сатының кең ейтілген жғ ары бө лігінде газ бен қ атты заттар бө лінеді; ішінара газифицирленген кө мір вертикаль қ ұ быр арқ ылы гидрогазификацияның екінші сатысына жіберіледі. Мұ ндай кө мірдің бір бө лігін жаң а кө мірдің пісіп жә не тү йірленіп қ алу қ абілетін тө мендетіп, сонымен қ атар, пісіп кететін кө мерлерді алдын-ала ө ң деуді болдырмау ү шін бірінші сатығ а қ айтарылады деп болжанады.

Газификацияның екінші сатысында кө мірді су буымен жә не қ ұ рамында суы бар газбен 1228К-де ә рі қ арай газификациялайды. Осы екі сатыда кө мір қ ұ рамындағ ы кө міртек 45 %-ғ а дейін газифицирленеді. АҚ Ш-тың солтү стік-батыс бассейнінің қ оғ ыр кө мірінен калориясы жоғ ары газ ө ндіруге арналғ ан Консол ә дісі ойлап табылды. Ә дістің приципі алдын-ала ыстық генератор газымен кептірілген кө мірдің кальциленген доломит пен басқ а да СО₂-акцепторлар (ВаО, SrO жә не т.б.) қ атысында пиролиздеу мен газификациялауғ а негізделген.

Доломитпен араластырылғ ан кө мір тозаң ын (0, 15-1, 2 мм) шлюздә ыдыстар арқ ылы газогенератордың 1-2 МПа қ ысымында қ айнап жатқ ан қ абаттың астың ғ ы бө лігіне енгізеді. Мұ нда кө мір термиялық ыдырауғ а ұ шырайды. Осы кезде алынғ ан ұ шқ ыш ө німдер реакция зонасында 1073-1123 К-де су буы ә серінен ыдырауғ а ұ шырап ү лгереді. Термиялық ыдырау сатысынан ө ткен кокс кө міртегі ә рі қ арай су буымен кө міртек окидін (СО), сутек (Н₂) жә не метан (СН₄) тү зетін газификацияғ а ұ шыратады. Қ алғ ан коксты бө ліп алып, регенераторғ а пневматикалық жолмен тасмалдайды. Онда оны ауамен ө ртеп, бө лінетін жылуды акцептордың регенерациясына жұ мсайды. Регенератордың қ айнап тұ рғ ан бө лігінен Зола тү тінді газдармен шығ ып, циклонда бө лінеді. Акцептор 1273-1323 К-де регенерацияланады. Регенерация кезінде бө лінетін тү тінді газдардың жылуының біраз мө лшерін су буын ө ндіруге қ олдануғ а болады. Алынатын шикі газдың қ ұ рамы (%): СО - 15, 5, Н₂ -56, 0, СО₂ -10, 9, СН₄ - 14, 1. Жану жылуы 14, 8 МДж/м³-ды қ ұ райды. Ә дістің басты артық шылығ ы регенерация жеке аппаратта жү ргізілуі. Акцептор кү кіртсутекпен жә не кө міртек диоксидімен ә рекеттесетіндіктен, шикі газда бұ л қ оспалардың аз мө лшері болады. Ол ө з кезегінде газдың тазартылуы мен ә рі қ арай ө ң делуін оң айлатады.

«Тексако» фирмасы 2-3 МПа қ ысымда сукө мірлі суспензияның газифиация процесі жасалынды.

1 – диірмен, 2 – суспензияғ а арналғ ан резервуар, 3 – суспензия беруге арналғ ан насос, 4 – газификатор, 5 – шлюзді ысырма, 6 –утилизатор-қ азан, 7 – скруббер-салқ ындатқ ыш, 8 – тұ рақ тандырғ ыш, 9 – рециркуляциялы насос.

1.3-сурет – Текассо ә дісі бойынша гаифиациялаудың технологиялық сызбасы.

Кө мір тозаң ы (0, 1 мм) резервуарғ а суспензия алу ү шін беріледі. Балғ ын жә не рециркулирлеуші су берген кезде қ атты заттар концентрациясы 50-60% болатын тұ рақ ты суспензия тү зіледі. Араластырғ ыштан пульпа насоспен буландырғ ышұ а беріледі. Онда сұ йық фаза буланады. Алынғ ан бу қ ысым астында кө мір тозаң ымен бірге буландырғ ыштан шығ ып, форсунка арқ ылы газогенераторғ а тү седі. Оттек газификаторғ а тү сер алдында жылытқ ыш арқ ылы ө теді. Жоғ ары температурада алынғ ан зола сұ йық кү йде су ваннасына тү сіп, тү йіршіктелініп, шлюздер кө мегімен шығ арылады. Ыстық шикі газ бу ө ндіру ү шін қ олданылатын утилизатор-қ азанғ а тү сіп, ә рі қ арай мұ здатқ ышқ а жіберіліп, біруақ ытта шаң ның ұ сақ бө лшектерінен тазартылады. Тұ ндырмадансу мен ұ сақ бө лшектер суспензия алу ү шін резервуарғ а насоспен беріледі. Бұ л процестегі кө міртек газификациясының дең гейі 90–95 %-ғ а жетеді. Процесс ПӘ К - 80–90 %. Алынатын газ қ ұ рамы келесідей (%): Н₂ – 30-40 %, СО – 40-50 %, СO₂ - 10-25 %, СН₄ - 1 %-дан аз. Бұ л ә дістің артық шылығ ына келесілерді жатқ ызуғ а болады: высокозольные (40%-ғ а дейін) кө мірлерді пайдалану мү мкіндігі бар; алынғ ан газ тү рлі синтездер ү шін (метанол, аммиак, Фишер-Тропш ә дісі бойынша кө мірсутектер алу) жә не металлургияда тотық сыздандырғ ыш газ ретінде қ олданылады; алынғ ан газ қ ұ рамында қ осымша ө німдер болмағ андық тан, оны тазарту жең ілдейді; процесс жоғ ары қ ысымда жү ргізіледі, ол жоғ ары ө німділікті қ амтасыз етеді.

Қ азіргі уақ ытта АҚ Ш-та, Орландодағ ы энергоблок қ уаттылығ ы 285 МВт газификациялық жобаны қ осқ анда, бірлік электрлік қ уаттылығ ы 250 МВт бірнеше ішкіциклды газификациялы бірнеше (ІШБ) ЖЭС (Tampa Polk Power Station, Wabash River Power Station жә не т.б.) жұ мыс жасайды. Бастысы, атап ө тілген электростанцияларды Тексако ә дісімен су-кө мірлі суспензияның оттекті газификациясы қ олданылуы. 1.4-суретте осы технология қ олданылатын ЖЭС жұ мысының технологиялық сызбаы кө рсетілген.

Тексако газификация технологиясы жанғ ыштары жоғ ары орналасқ ан бірсатылы ақ қ ышгазификатор (4) қ олданады. Онда су-кө мір (кө мір ү лесі 60-70 %) қ оспасы (2) оттекпен (3) (тазалығ ы 95 %) бірге ыстық газификатоғ а беріледі. Газификатор 48 сағ ат бойы табиғ и газды ө ртеу арқ ылы жылытылады. 1755 К-ге жуық теипературада кө мір оттекпен ә рекеттесіп синтез-газ бен сұ йық шлак тү зеді. Ыстық газдар жоғ ары қ ысымды бу ө ндірілетін радиаторғ а (6) тү седі. Шлак (9) газификатордан су ысырмаарқ ылы шығ арылады. Салқ ындатылғ ан соң газ аминдерден, қ атты бө лшектерден жә не қ ұ рамында кү кірті бар қ осылыстардан ыстық жә не салқ ын тазалаудан ө теді. Бу (8) бу турбинасына (19) беріліп, таза синтез-газ (17) газ турбинасына (23) беріледі. Газификация дең гейі 2500 тонна/тә улік газификаторғ а кө мір шығ ыны кезінде тас кө мірлер ү шін 95 %, лигниттер ү шін 98 % болады. ПӘ К выработки 38 %-ды қ ұ райды. Кө мірдің ішкіциклды газификациясына аса қ ызығ ушылық бірнеше себептермен тү сіндіріледі: қ атты отындағ ы бинарлы циклды реализациялауғ а жә не отынның меншікті шығ ымын азайта отырып электростанция ПӘ К біршама арттыруғ а мү мкіндік береді. Жә не ішкіциклды газификациялы ЖЭС экологиялық тұ рғ ыдан біршама қ ауіпсіз. Ө йткені газификация процесін ұ йымдастыру ерекшіліктері жә не газды кезекті тазарту кү кірт оксиді, азот, қ атты бө лшектердің шығ арылуын тө мендетеді.

1 –су-кө мір қ оспасының дайындалуы; 2 – су-кө мір қ оспасының дайындалуы; 3 – ауадағ ы оттегі; 4 – Тексако газификаторы; 5 –қ оректік су; 6 – синтез-гзды салқ ындатуғ а арналғ ан радиатор; 7 – жоғ ырғ ы қ ысымды бу; 8 – бу; 9 - шлак; 10 – рециркулирлеуші туссіздендірілмеген су; 11 – синтез-газ; 12 – тазартымағ ан синтез-газ; 13 – газды салқ ындатқ ыш; 14 –қ ышқ ыл газды жою; 15 – кү кірт қ ышқ ылы; 16 – кү кірт қ ышқ ылын ө ндіруге арналғ ан қ ондырғ ы; 17 – таза синтез-газ; 18 –тү тін қ ұ быры; 19 –бу қ ұ быры; 20 – генератор; 21 – жылу рекуператоры - бугенератор; 22 – ыстық бө лінді газ; 23 – газ қ ұ быры; 24 – азот (ауа бө лу қ ондырғ ысы); 25 – ауа; 26 – жағ у камера; 27 – кү кіртокси кө міртек (COS); 28 – гидролиз; 29 – аминді скруббер.

1.4-сурет – Тексако ә дісі бойынша ішкіциклды газификациялы ЖЭС.

[39] жұ мыста сутекті кө мірден қ айнап жатқ ан қ абаттың екі паралель реакторларында (газификатор мен регенератор) тікелей алу процесі зерттеледі. Газификация нә тижесінде қ ұ рамында 73 % сутек и 27 % шамасында метан, CO и CO₂ (массалық %) бар газ адынғ ан. Кө мірдің органикалық массасын синтез-газғ а ауыстырудың ПӘ К 92%-ғ а жетуі мү мкін. Сутекті қ атты-тотық тырғ ыш отын элементтерін пайдалана отырып гибридті жү йелерде қ олдануда элетроэнергияның ПӘ К выработки CO₂-ні толық қ ағ ып алғ ан кезде 61, 9%-ғ а жетуі мү мкін.

Сутек пен электроэнерияны циркулирлеуші қ айнап жатқ ан қ абатта қ ысым астында кө мірден біріккен ө ндірісі қ ызығ ушылық тудырады [40]. 1.2 суретте осы технологияның сызбасы кө рсетілген.

1 – кө мір; 2 – инертті жылу тасмалдағ ыш (қ ұ м немесе ә к); 3 – ысырмалы тозаң дандырғ ышты; 4 – компрессор; 5 – бу; 6 – ауа; 7 –кокс қ алдығ ы; 8 – циркулирлеуші қ айнап жатқ ан қ абатты жоғ ары қ ысымдағ ы газификатор; 9 – циклон-сепаратор; 10 – салқ ындатқ ыш; 11 – фильтр; 12 – синтез-газ.

1.5-сурет- циркулирлеуші қ айнап жатқ ан қ абатты жоғ ары қ ысымдағ ы модуль сызбасы.

Циркулирлеуші қ айнап жатқ ан қ абатты жоғ ары қ ысымдағ ы модуль ә рекеттеспеген кө мір бө лшектерінің рециркуляциясына арналғ ан циклон-сеператорлы газификатордың (8) ө зінен жә не ұ шқ ыш кү лді қ ағ ып алуғ а арналғ ан жә не бө лінетін газдардағ ы шаң ның 2 мг/нм³ концентрациясын қ амтамасыз ететін барьерлі фильтрден тұ рады. Кө мір (1), бу (5), тотық тырғ ыш (6) жә не инертті жылу таымалдағ ыш (2) (қ ұ м немесе ә к) газификаторғ а (8) беріледі. Сө йтіп, газификатордың тө менгі бө лігінде компрессор (4) кө мегімен тұ рақ ты жә не салыстырмалы тығ ыз қ айнап жатқ ан қ абат тү зеді. Ө ндірілетін синтез-газ газификатордан (8) қ атты заттарды бө лу жә не рециркуляциялау ү шін циклон-сеператорғ а (9) тү седі. Синтез-газ (12) аммиактан, сілтілік қ осылыстардан жә не кү кіртсутектен тазартылады. Коксты қ алдық тү рлі жану камераларында ө ртеле алады. Бұ л ө з кезегінде кө мірден электроэнергия алудың жоғ ары эффективтілігін қ амтамасыз етеді. Қ уаттылығ ы 255 МВт циркулирлеуші қ айнап жатқ ан қ абатты жоғ ары қ ысымдағ ы электростанция ү шін тазалығ ы 99, 95% сутек алу 260 тонна/тә улік болады. Су-кө мір-графит қ оспасының электролизі арқ ылы сутек алудың дә стү рлі емес технологиясы [41] жұ мыста электроэнергияның 5, 6 кВт· сағ /кг теориялық жұ мсалуларында кВт·сағ ү шін электроэнергия бағ асы 0, 04 АҚ Ш доллары, ал кө мірдің тоннасы 32 АҚ Ш доллары, бір тонна сутегі бағ асы 1700 АҚ Ш доллары екендігі кө рсетілген. Бұ л бағ а судың электролизі арқ ылы алынғ ан стек бағ асынан 50 %-ғ а тө мен.

[42] жұ мыста бу газофикациясы процесін іске асыру ү шін қ ұ бырлы қ атты-оксидтік отын элементтерінен алынатын жылуды қ олдану ұ сынылады. Қ ондырғ ының қ арапайымдатылғ ан сызбасы 1.6-суретте келтірілген.

1.6-сурет – Кө мірдің эндотермиялық газификациясының жә не отын элементінде энергия ө ндірудің гибридті қ ондырғ ысының сызбасы.

Ұ сынылғ ан модель компьютерлік модельде зерттелді. Отын элементі жұ мысының нә тижелерінде электроэнергиямен қ атар, отын элементінң ғ тотығ у ө німдері болып табылатын су буы мен кө міртек диоксиді атмосферасындағ ы кө мірдің эндотермиялық газификациясына қ ажетті жылу бө лінеді. Синтез-газ газификатордан отын элементіне беріліп, оның тотығ уы жә не жылу бө ліну жү реді. Компьютерлік модельдеу кө рсетілген процестің эффективтілігін дә лелдеді.