Подробно исследовано [12, 45] влияние температуры гелия, вы­ходящего из атомного реактора, на распределение мощности реак­тора (расходуемой на производство электроэнергии и на выработку газа газификацией каменного угля водяным паром) и одновре­менно на общий к. п. д. установки. При обсуждении результатов, представленных на рис. 114 (стр. 272), уже отмечалось, что увели­чение температуры гелия мало повышает температуру псевдоожиженного слоя. При этом (в случае постоянной тепловой мощности высокотемпературного атомного реактора) с увеличением темпера­туры выходящего гелия растет доля этой мощности, используемая . в реакциях газификации и в производстве водяного пара, в то вре­мя как вклад суммарной мощности в производство электроэнергии понижается. Другие количественные данные содержатся в табл. 27. В основу ее положена технологическая схема, приведенная на рис. 101 (стр. 253), и, в противоположность табл. 26, предполага­лось полное превращение угля в газ путем крекинга образующихся в ступени полукоксования смолы и масла. Кроме того, при расчете этих данных, в отличие от таковых в табл. 26, не учитывалось ис­пользование тепла, выделяющегося при экзотермических синтезах, и любого другого тепла.

При 950 °С и при этих допущениях можно газифицировать еже­часно 208 т угля в четырех или пяти газогенераторах и получать один из следующих продуктов: 707 тыс. м³ водяного газа, 368 тыс. м³ заменителя городского газа, 183 тыс. м³ газа SNG, 622 тыс. м³ водорода (или 307 т метанола] в час.

Таблица 27. Показатели установки газификации каменного угля при комбинировании ее с ВТР мощностью 3000 МВт [12, 26] 

*  Уголь   имеет  такие  показатели:   выход  летучих  37%   от   ОМУ;  6%   золы;   4%   Н₂О; Q_H=29,3 ГДж/т. ** Q_B = 11284 кДж/м³. *** Q_B= 19 483 кДж/м³; ⁴* Q_B = 35 196 кДж/м³.

Установка производит 745 МВт электроэнергии. В этих условиях при 950 °С исполь­зуется 36°/о общей мощности реактора для газификации и 64% для производства электроэнергии. При сравнении этих значений с табл. 26 для производства газа SNG видно, что в данном случае производительность по углю снижается из-за расхода тепла на расщепление смолы, а суммарная электрическая мощность слиш­ком мала, вследствие того что не учитывается регенерация тепла. В дальнейшем смолу можно будет превращать в газ, а также ис­пользовать в качестве химического сырья.

Изменение температуры выходящего гелия сказывается на рас­пределении мощности реактора, расходуемой на производство газа и на выработку электроэнергии: 20:80 при 900°С, 50 : 50 при 1000°С и 80 : 20 при 1100°С. Итак, при более высокой температуре выходящего гелия можно больше теп­ла использовать для газификации угля и в большей или меньшей степени ввести это, тепло в общую теплоту сгорания произво­димого газа. При этом значительно повы­шается степень суммарного преобразования

 
Рис. 121. К. п. д. атомного реактора при использова­нии тепла для газификации угля водяным паром:

1 — получение водяного газа и водорода; 2—получение город­ского газа; 3—синтез метанола; 4 — получение газа SNG.

энергии на установке. Соответствующие данные представлены на рис. 121, причем использованы значения, приведенные в табл. 27.

При получении водяного газа повышается общий к. п. д. — от 54% при 900 °С до 75% при 1100°С. Этого следовало ожидать, так как производство электроэнергии может быть осуществлено с к. п. д. = 38,5%, в то время как к. п. д. при использовании техноло­гического тепла для химического превращения, например при по­лучении водяного газа, может составить 100%. При экзотермиче­ском образовании метана довольно много тепла, введенного для осуществления эндотермической газификации угля водяным паром, теряется, поэтому в данном случае соответствующая степень пре­образования энергии составляет только 47—60%. Для метанола и городского газа получаются промежуточные значения.

На рис. 121 представлено изменение к. п. д. атомного реактора в зависимости от температуры выходящего гелия. При получении газа SNG тепло атомного реактора может вообще не быть затра­чено вследствие упомянутых потерь. Напротив, при получении во­дяного газа и водорода затрачивается 8% тепла при 900°С, 18% при 1000°С и <30% при 1100°С. Поэтому в будущем пред­стоит определить: 1) целесообразно ли повышать температуру ге­лия на выходе из атомного реактора и 2) не вырабатывать ли вме­сто газа SNG другие энергоносители, особенно водяной газ и во­дород.

Можно заключить, что процессы газификации угля с использо­ванием тепла, получаемого в высокотемпературном атомном реак­торе, имеют хорошие технологические и экономические перспек­тивы. Предполагается, что для промышленного внедрения этих процессов потребуется более 10 лет научно-исследовательских и конструкторских работ, так что эти процессы примерно с 1990 г. смогут внести свой вклад в использование угля ФРГ для производ­ства энергии и химического сырья.

Настоящая глава обобщает работы по использованию тепла, получаемого в высокотемпературном реакторе, для газификации угля по состоянию на май 1975 г. Между тем, работы интенсивно продолжаются. В этой связи укажем публикации [46—48], которые дополняют картину.