Лекция 3 Основные направления развития водородной энергетики

газификация угля

• процессы газификации

• газификация пылевидного горючего в потоке

• газификация крупнокускового горючего в псевдопокоящемся слое

• газификация мелкозернистого горючего в псевдоожиженном слое

• Введение в водородную энергетику

• Термодинамика процесса газификации

• Разложение 1 моля жидкой воды при 298 К, требует затрат работы
• ΔG1Ж=237,4 кДж/моль:
• Н20=Н2+1/202 (1)

• Максимальная работа при полном окислении угля: ΔG2 =394,6 кДж/моль С02 в реакции
• С+02 = С02, (2)

• Для получения 1 кмоля водорода (2 кг водорода) нужно:
• 237,4/394,6 = 0,6 кмоля С =7,22 кг С,
• 3,61 кг С на 1 кг Н2.
• При разложении воды в виде пара (ΔG01п=228,7 кДж/моль Н20), расход углерода:
• 0,58 моля С или 3,48 кг С на 1 кг водорода.
• КПД в расчете на НТС водорода (241,9 кДж/моль Н2) - 1,06.
• КПД> 1 т.к. при обратимом протекании реакции С + 2Н20↔2Н2 + С02
• энтропия возрастает на 78,59 энтропийной единицы (э.е.)- возможность подвода из окружающей среды 98,0 кДж/моль углерода.

• (1 энтропийная единица равна 1 кал * град-1)

• Реакция С + 2Н20↔2Н2 + С02
• - эндотермическая - к системе нужно подводить теплоту (сжечь уголь).
• Можно подвести аллотермически (через стенку реактора) или автотермически (добавив кислород в реактор).
• Аллотермический процесс.
• Стандартный тепловой эффект реакции (если вода подана в виде пара):
• ΔН°298 = +90 кДж/моль С - реакция эндотермическая
• Если эта теплота - за счет сжигания С в О2 по реакции:
• С+02=С02
• то, нужно сжечь до С02 дополнительно 0,23 моля.

• На получение 1 кг Н2 нужно потратить 3,69 кг С
• КПД, рассчитанный по НТС водорода, - 100%.
• Учетом затрат на разделение СО2 и Н2
• Суммарные затраты С 3,75 кг С на 1 кг Н2