Ресурсосберегающая технология переработки древесных отходов

Во всём мире признано, что одним из основных направлений повышения эффективности производства является улучшение использования сырьевых ресурсов.

Одним из оптимальных видов переработки древесных отходов является пиролиз. Простота аппаратурного оформления, разнообразие получаемых продуктов, лёгкость регулирования режимных параметров делают этот метод наиболее перспективным.

При переработке древесных отходов методом пиролиза получают древесный уголь, жижку - продукт конденсации паровой смеси и неконденсирующиеся газы которые можно использовать как для проведения самого процесса пиролиза, так и для получения дешёвой энергии при его сжигании.

Однако существующие технологии по проведению процесса пиролиза не отвечают техническим требованиям, таким как, качество древесного угля, продолжительность процесса, улов газообразных продуктов, загрязнение окружающей среды и рассчитаны в основном на эксплуатацию на крупных деревообрабатывающих предприятиях.

Установка, разработанная сотрудниками кафедры переработки древесных материалов КГТУ, обеспечивает переработку длинномерных и короткомерных отходов лесозаготовок и деревообработки в древесный уголь.

Предусмотрена возможность регулирования режимных параметров и изменения количества, состава получаемых продуктов и поддержания оптимальных условий термического разложения древесины, что не только сокращает продолжительность процесса и снижает затраты на его проведение, но и обеспечивает высокое качество древесного угля за счёт рационального распределения тепла внутри камеры пиролиза. Излишки тепла, образующиеся при работе установки, идут на подсушку сырья для пиролиза в сушильную камеру. Установка представляет собой последовательно соединённые модули: углевыжигательную печь, состоящую из камеры пиролиза 1 и контейнера 2, топку, выполненную в виде последовательно соединённых газогенератора 3 и камеры сгорания 4, систему конденсации и охлаждения парогазовой смеси, состоящей из конденсатора 5, сборника конденсата 6, и воздуходувки 7, а также камеру сушки 8, используемой для подсушки пиролизного сырья (см. рис. 1).


Корпуса камер пиролиза и сушки снабжены теплоизоляцией 9 для предотвращения тепловых потерь. Перфорированные коллектора 10, закреплены к нижней части контейнера, соединенного при помощи уплотнительного узла, с газоходом топки 11 оборудованным шиберной задвижкой. Камера пиролиза и камера сушки закрываются сверху крышками через уплотнительные узлы. Газогенератор снабжён шнековым питателем 12 с электроприводом, бункером отходов и ленточным конвейером. Газогенератор трубопроводом соединён с камерой сгорания. К газогенератору и камере сгорания нагнетающими трубопроводами, присоединена воздуходувка.

Камера пиролиза в верхней части трубопроводом сообщается с системой конденсации, включающей охладитель парогазовой смеси и сборник конденсата. Трубопровод, соединён с камерой сгорания газоходом и через задвижку с атмосферой. Межтрубное пространство охладителя трубопроводами с теплоизоляцией соединено с калориферами камеры сушки.

Камера пиролиза имеет ряд технологических отверстий для установки термопар, и металлического щупа, для контроля готовности угля. В нерабочем состоянии отверстия закрывают резьбовыми пробками.

Камера сушки представляет собой конструкцию, аналогичную камере пиролиза, дополнительно снабженную калориферами 13, воздуходувкой и люком для осушения воздуха.

Контейнер с предварительно подсушенной древесиной загружают в камеру пиролиза и закрывают крышкой. Другой контейнер с сырой древесиной помещают в камеру сушки.

Неликвидные отходы деревообработки, загружаются в бункер ленточным конвейером и шнековым питателем подаются в газогенератор. Включается воздуходувка, запускается газогенератор и начинается процесс газогенерации. Генераторный газ, поступает в камеру сгорания и осуществляется поджёг основной горелки камеры сгорания.

Топочные газы, проходя через газоход и перфорированные коллекторы, распределяются по всей площади камеры пиролиза, равномерно обогревая пиролизное сырьё, и охлаждаясь, выбрасываются в атмосферу, неконденсирующиеся газы подаются на дожег в камеру сгорания.

Ход процесса переугливания контролируется по температуре в верхней и нижней частях камеры пиролиза, измеряемой термопарами.

Готовность угля определяется прощупыванием продуктов переугливания в камере металлическим щупом через отверстия в нижней части корпуса камеры.

В течении всех стадий процесса переугливания древесины смесь паров конденсируется в кожухотрубчатом теплообменнике и собирается в сборник. Теплоноситель из рубашки теплообменника при помощи насоса подается в калориферы сушильной камеры или отводиться потребителю.

После окончания процесса пиролиза начинается процесс охлаждения древесного угля. Пирогазы, проходя через кожухотрубчатый теплообменник, охлаждаются и подаются по трубопроводу в газоход топки, где рассеиваясь через перфорированные коллекторы, поднимаются вверх, и, проходя через слой готового угля, интенсивно охлаждают его до 50 С0.

По окончании процесса охлаждения тельфером открывается крышка и осуществляется выгрузка контейнера и установка в камеру пиролиза контейнера с подсушенным сырьём, а в камеру сушки - контейнера с подготовленным для сушки сырьём.

Благодаря использованию контейнера с перфорированными коллекторами, обеспечивается рациональная структура движения топочного газа внутри камеры пиролиза и равномерный нагрев всего объема древесины, что позволяет обеспечить стабильное качество продукта. Кроме того, в установке осуществляется сбор жидких и утилизация газообразных продуктов пиролиза.

Использование тепла пиролиза в смежной сушильной камере способствует уменьшению времени затраченного на сушку, обеспечивается непрерывность процесса (пиролиз-сушка); интенсификация процесса охлаждения с использованием конденсатора позволяет значительно сократить время затраченное на охлаждение угля, что в значительной степени позволяет сократить продолжительность технологического процесса в целом.

Топочный газ, получаемый из генераторного газа, вырабатываемого в газогенераторе, содержит минимальное количество вредных веществ, и значительно уменьшает выбросы в атмосферу. Использование газогенератора позволяет перерабатывать неликвидное сырьё от деревообработки и лесопиления, а также древесно-угольную мелочь, неизбежно образующуюся в процессе получения древесного угля.

Все блоки являются передвижными и могут перевозиться железнодорожным и автомобильным транспортом к месту эксплуатации.