Пути интенсификации

Под интенсификацией процесса пиролиза древесины понима­ется увеличение удельной производительности аппарата, увели­чение выходов ценных продуктов или улучшение их улавливания при сохранении нормального износа оборудования и качества продукции.

Интенсифицировать процесс пиролиза при газовом нагреве без учета влияния влажности древесины можно путем измельче­ния древесины (увеличение поверхности контакта), увеличения скорости греющих газов с сокращением времени пребывания продуктов пиролиза в реакционной зоне, а также путем приме­нения новых теплоносителей, отличающихся более высокой теплопередачей к древесине — жидкого или твердого.

При измельчении древесины увеличивается ее поверхность, воспринимающая тепло от газов при внутреннем нагреве или тепло от стенок реторт и парогазов — продуктов пиролиза при внешнем нагреве. Дрова целесообразно распиливать на короткие отрезки (плашки, тюльки), что резко увеличивает торцовую. по­верхность, через которую у древесины лиственных пород выходят наружу продукты пиролиза, сокращает пути выхода, ускоряет время выхода, предохраняя продукты пиролиза от повторного разложения. Дрова, распиленные на короткие куски, являются сыпучим материалом, а все операции при его переработке легче механизировать.

При более мелком дроблении древесины в щепу необходимо обеспечить требуемый контакт с греющими газами всей поверх­ности щепы. Это достигается или продуванием газов через щепу (при внутреннем нагреве), или перемешиванием щепы при внеш­нем нагреве. Чем мельче частицы древесины, тем больше поверх­ность ее весовой единицы, тем скорее и равномернее такую древесину можно прогреть.

Таким образом, идеальным примером пиролиза древесины в газовой среде является пиролиз древесной муки в кипящем слое, в котором каждая частица омывается со всех сторон тепло­носителем. Но при этом трудно бороться с уносом угольных пылинок и улавливать пары ценных продуктов при очень боль­шом разбавлении их неконденсируемыми газами. Величина по­терь ценных продуктов при этом может превысить дополнитель­ные их выходы.

Измельчение дровяной древесины в щепу вообще позволило бы резко увеличить производительность пиролизных аппаратов и выход ценных продуктов. Нет необходимости переугливать целые бревна только из-за того, чтобы получить крупнокусковой древесный уголь. Эффективнее было бы переугливать щепу, а уголь выпускать в виде брикетов с механической прочностью, превышающей кусковой уголь.

Переключение сухой перегонки на измельченную древесину позволило бы использовать огромное количество неиспользуе­мых опилок, стружку и дробленые отходы деревообрабатываю­щей промышленности и явилось бы эффективной мерой интенси­фикации сухой перегонки. Простейшими аппаратами для этих целей должны явиться шахтные печи, в которых можно создать такие же мягкие условия пиролиза, как в генераторе прямого процесса, но вместо трудно используемого низкокалорийного генераторного газа будет получаться измельченный древесный уголь для брикетирования.

Интенсификация путем увеличения скорости циркулирующих газов при внутреннем нагреве позволяет увеличить конвективную теплопередачу и ускорить вынос продуктов пиролиза из зоны реакции. Но возможности такой интенсификации очень неве­лики, так как сопротивление возрастает пропорционально квадрату скорости газов и резкое увеличение расхода электро­энергии не позволяет вести процесс при больших скоростях.

Бессмысленно также увеличивать скорость пропускания древесины, потому что внутри куска может остаться сырой мате­риал, в то время как снаружи произойдет переугливание.

Увеличение скорости движения газов внутри реторт с внеш­ним нагревом может, наоборот, уменьшить выход ценных про­дуктов вследствие усиления контакта парогазов с раскаленными стенками реторт. Например, чтобы интенсифицировать работу вагонной реторты путем циркуляции парогазов внутри реторты при помощи вентилятора, необходимо продувание газов через древесный материал в вагонетках для увеличения поверхности омываемой ими древесины. В противном случае газы будут омы­вать вагонетку только снаружи и увеличение скорости газов только улучшит соприкосновение их с нагреваемыми стенками реторт и соответственно увеличит вторичный термический распад ценных продуктов.

Хорошим способом интенсификации пиролиза является уско­ренное повышение температуры нагрева, но при газовом нагреве это увеличивает жесткость нагрева и соответственно снижает выход ценных продуктов. В ретортах с внешним нагревом такая интенсификация может привести к быстрому износу реторт. Что­бы ускорить передачу тепла от газов к древесине, нужно увели­чивать поверхность их соприкосновения и скорость газов. Раз­ность температур между газом и древесиной нужно увеличивать очень осторожно, так как это ведет к жесткому нагреву.

Большие возможности интенсификации процесса пиролиза создают жидкие теплоносители благодаря высокой теплопере­даче от жидкости к древесине. Задача в этом случае сводится к максимальной передаче тепла из топки самому теплоносителю, а в этом отношении накоплен богатый опыт в котлостроении, нефтеперегонной промышленности и др., где жидкости нагрева­ются топочными газами.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв