liệu rắn như : than đỏ, than nõu, than củi, gỗ,v.v. ở nhiệt độ cao bằng một loại thiết bị cú tờn là lũ sinh khớ. H. 3.1-1 giới thiệu sơ đồ lũ sinh khớ và một số thụng số cụng tỏc trong quỏ trỡnh khớ hoỏ than đỏ .
Nguyờn lý hoạt động của lũ sinh khớ như sau : khụng khớ được thổi vào lũ từ phớa dưới. Ngay phớa trờn ghi lũ, than đỏ được đốt chỏy theo phản ứng toả nhiệt :
C + O2 = CO2 + 406000 kJ/kmol (3.1-1) Khu vực diễn ra quỏ trỡnh chỏy núi trờn được gọi là tầng chỏy. Khu vực phớa trờn tầng chỏy là tầng khử. Tại tầng khử diễn ra 2 loại phản ứng thu nhiệt dưới đõy :
CO2 + C ⇔ 2CO - 176000 kJ/kmol (3.1-2) H2O + C ⇔ CO + H2 - 132000 kJ/kmol (3.1-3) Phản ứng (3.1-2) và (3.1-3) là cỏc phản ứng 2 chiều. Tỷ số CO/CO2 được hỡnh thành ở phản ứng (3.1-2) và H2/H2O ở phản ứng (3.1-3) phụ thuộc trước hết vào nhiệt độ tại khu vực diễn ra phản ứng. Ở nhiệt độ 700 0C, CO/ CO2 ≈ 1 và H2/ H2O ≈ 2,3 ; ở nhiệt độ 1000 0C, CO/ CO2 ≈ 165 và H2/ H2O ≈ 103 .Trong trường hợp sản xuất khớ lũ ga từ than đỏ, người ta thường thổi một lượng nhất định hơi nước vào trong lũ cựng với khụng khớ nhằm mục đớch giảm nhiệt độ ở tầng chỏy để bảo vệ cỏc bộ phận của lũ tiếp xỳc trực tiếp với than và tro cú nhiệt độ cao. Nếu khụng cú hơi nước, nhiệt độ tại khu vực ngay
≈ 1300 0C900 - 1100 0C 900 - 1100 0C 500 - 900 0C 150 - 500 0C KK + H2O Khí lị ga 5 4 3 2 1 H.3.1-1. Sơ đồ lũ sinh khớ 1- Tầng sấy, 2- Tầng chưng cất, 3- Tầng tạo khớ, 4- Tầng chỏy, 5- Phần chứa tro.
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 71
trờn ghi lũ cú thể đạt tới 1700 0C. Ngoài ra, hơi nước cũng cú tỏc dụng làm tăng chất lượng của khớ lũ ga nhờ tăng hàm lượng H2 được hỡnh thành từ H2O.
Tuỳ theo chiều cao của lũ, nhiệt độ tại tầng khử dao động trong khoảng 900-1100
0C. Phớa trờn tầng khử là tầng chưng cất cú nhiệt độ được duy trỡ trong khoảng 500 ữ 900
0C. Tại đõy, hầu hết những thành phần dễ bay hơi của nhiờn liệu rắn thoỏt ra và được hỳt ra ngoài cựng với cỏc thành phần khỏc của khớ lũ ga.
Khớ lũ ga được sản xuất bằng phương phỏp cổ điển cú cỏc thành phần chớnh với hàm lượng trung bỡnh như sau : 27 % CO, 7 % H2 , 2 % CH4 , 4 % CO2 , 58 % N2 . Ngoài ra, trong khớ lũ ga cũn cú một lượng nhỏ hơi nước và một số loại hydrocarbon [6].
Khớ lũ ga được sử dụng làm nhiờn liệu cho động động cơ ga, turbine khớ, cỏc ngành luyện kim, thuỷ tinh, đồ gốm, v.v. Nú cú ưu điểm là cú số octane khỏ cao (RON ≈ 100), nhưng cú nhiệt trị thấp ( H ≈ 5650 kJ/m3 ) vỡ chứa nhiều N2 .