ГАЗИФИКАЦИЯ ОТХОДОВ ДЕРЕВООБРАБОТКИ

Введение

В работе рассмотрен процесс газификации отходов деревообработки, как один из эффективных способов их утилизации. Представлена схема процесса. Показаны возможности использования полученного синтез-газа.

Одной из основных проблем деревообработки и лесозаготовок является не утилизируемые отходы этих производств. По некоторым данным отходы составляют около 45-50% от использованного сырья газогорелочных устройствах котлов, газовых турбин для получения тепла и электричества.[1] К ним можно отнести как опилки, так и кору и сучья, а так же хвою и листья. Одним из способов утилизации этих отходов может являться их сжигание, для получения тепловой и электрической энергии. Но данный способ имеет ряд недостатков. Так часть отходов имеет высокую влажность, не позволяющую сжигать их в печах. Помимо этого часть отходов загрязнена различными полимерными включениями, при сжигании которых в атмосферу могут быть выброшены опасные, токсичные вещества. В связи с этим одним из путей решения данной проблемы является газификация этих отходов позволяющая помимо полной утилизации отходов получить смесь горючих газов — синтез газ высокой чистоты, который можно использовать в стандартных газогорелочных устройствах котлов, газовых турбин для получения тепла и электричества.

Постановка задачи:

    1.Описать процесс газификации древесины.

    2.Сравнить эффективность данного процесса с другими видами утилизации отходов древесины.

    3.Дать описание установки для газификации

    4.Описать возможности применения данного метода утилизации

Процесс газификации

С экологической точки зрения газификация – является безвредной, в результате единственным отходом будет зола. Существует множество установок, способных переработать древесину для получения синтез газа. Но все они действует по схожему принципу: получение отходов, сушка, газификация сухой щепы, получение смолы и синтез-газа. Рассмотрим процесс газификации на рис.1

Рассмотрим подробнее процесс газификации. При газификации происходит превращение древесных отходов в горючий газ и жидкие продукты. Газификация осуществляется в вертикальных шахтах, называемых газогенераторами, в которых протекает три основных процесса. В верхней части шахты происходит сушка древесины, затем сухое топливо подвергается швелеванию — термическому разложению в токе нагретого газа, двигающегося от колосниковой решетки и дутьевых фурм к горловине газогенератора. В последней зоне осуществляется процесс газификации.

Рис.1 – схема газификации отходов древесины.

Большое влияние на качество получаемого газа оказывает исходный материал. Так, например, при газификации влажной древесины выходы жидких продуктов значительно уменьшаются, а количество газа растет, но при этом снижается качество газа. Так же влияние оказывает порода древесины. Так использование хвойных пород менее выгодно, чем лиственных. [2]

Сравнение эффективности метода газификации

В отличие от традиционного способа утилизации отходов деревообработки путем сжигания пеллетов, использование синтез- газа является более выгодным. Вот лишь ряд преимуществ: при сжигании газа в атмосферу выделяется меньшее количество вредных примесей, газ может применяться в более широком диапазоне устройств, как в котлах, так и газовых турбинах и ДВС. Но одной из самых важны характеристик, делающих производство синтез-газа эффективным является теплота сгорания газа, которая в 2 раза выше чем при обычном сжигании отходов.  Приведем сводную таблицу видов топлива и их теплоты сгорания.

Рис.2 Сводная таблица

Область применения

В Челябинской области расположено большое количество деревообрабатывающих комплексов и фабрик. Для совершения технологических процессов они используют большое количество тепловой и электрической энергии. В общем случае затраты на них могут достигать до 15% себестоимости готовой продукции. В связи с этим оборудование данных фабрик современными комплексами утилизации древесины способно значительно сократить издержки производства. Так установка аппарата для газификации древесины, совместно с газотурбинной установкой малой мощности способно решить эту проблему. Так же существует возможность установки котла для получения пара на технологические нужды, и производство тепловой энергии на отопление производственных помещений в холодное время года. [3]

Так же существуют готовые комплексы полного цикла, например когенерационной установки ЭГГ CROSS, где [4]:

Газогенератор — используется для получения синтез-газа, в котором реализована слоевая газификация с использованием обращенного процесса;

Циклон-расширитель – объемом 3-5 м³ предназначен для охлаждения и базовой очистки от воды и крупных частиц углерода методом мгновенно изменяющегося объема;

Ресивер-охладитель – предназначен для сбора газа объемом 3-6 м³ , а также его охлаждении;

Циклон – предназначен для очистки газа от частиц золы размером менее 5 мкм; Электрофильтр  предназначен  для  очистки  газогенераторного  газа,  а  также  других  промышленных  выбросов  от  загрязнений  (твёрдые  частицы,  смолы  и  т.  д.)  и  удаления  влаги.

Скруббер – предназначен для очистки газа от мелкодисперсных частиц, и растворения в воде химических примесей.

Технические характеристики генератора:

Производительность газа – 300 м³/час;

Температура на выходе – 150-250 ⁰С;

Расход исходного топлива – 50-70 кг/час;

Циркуляция воды – 100 л/час

Температура газа на выходе из системы отчистки – 20 ⁰С;[4]

Рис.3 – схема когенерационной установки ЭГГ CROSS

Далее возможно подключение ГТУ или котла для производства пара.

Таким образом использование, установок для газификации древесины способно решить большое количество проблем: полная утилизация отходов, выработка тепловой и электрической энергии, снижение себестоимости продукции.

Список литературы:

1. Авдей Р.И. Ресурсы растительной биомассы России // Энергосбережение и водоподготовка — 2009. — № 3 (59). — 95 с.
2. Лямин В.А. Газификация древесины: Издательство «Лесная промышленность» — 1967. —262 с.
3. Сартдинов А.Р. Совершенствование техники и технологии процесса газификации отходов деревообработки: диссертация —2011. — 196 с.
4. ЭГГ CROSS - электроэнергия из отходов [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.adaptika.ru/pages/egg-cross.html (дата обращения 30.03.2016)