Переработка отходов методами пиролиза

Как уже упоминалось, энергохимическую переработку мето­дом пиролиза можно проводить в ретортах Стаффорда, верти­кальных циркуляционных ретортах, горизонтальных циркуляци­онных печах и других аппаратах, отличающихся малым расхо­дом топлива и экономным использованием экзотермического тепла разложения древесины.

Пиролиз в ретортах Стаффорда

Упомянутые в главе 3 реторты Стаффорда работали в США на лесохимкомбинате Форда с использованием древесного угля и неконденсируемых газов в качестве топлива для получения пара и энергии. Когда в достаточно мощных паровых котлах в качестве топлива используется древесная щепа сухой древе­сины в количестве от 4 г и более в час, целесообразно, особенно при лиственных породах, организовать энергохимический комп­лекс на основе пиролиза щепы за счет тепла экзометрической реакции с дальнейшим эффективным сжиганием горючего угля в топке, например, с ограждающей решеткой.

Суммарный конденсат в этом случае улавливают при помо­щи простого поверхностного холодильника и перерабатывать его можно известными способами с извлечением кислоты, минуя стадию порошка.

Выход отстойной смолы, наиболее ценной для получения фе — нольных продуктов, в реторте Стаффорда составлял около 4—6% от абс. сухой древесины. Третья часть отстойной смолы представляла собой креозотовую фракцию. Выход растворимой смолы составлял 5—8% от абс. сухой древесины. Сравнительно небольшой выход смолы можно, по-видимому, объяснить круп­ными размерами щепы (50×100 мм).

При любом энергохимическом комплексе необходимо пред­варительно подсушивать щепу теплом отходящих дымовых га­зов. В случае применения реторт Стаффорда древесина должна быть доведена почти до абсолютно сухого состояния.

Пиролиз в вертикальных циркуляционных ретортах

Вертикальные циркуляционные реторты могут работать на хорошо высушенных отходах без затраты топлива и даже отда­вать избыточное тепло в виде сбрасываемых неконденсируемых газов с теплотворной способностью от 1000 до 1700 кал/мг.

В зависимости от изменения температуры теплоносителя от 450 до 650°, на 1000 ма дров реторта может отдавать от 100 000 до 350 000 кал тепла, что составляет 7—25% от теплотворной — способности дров.

При большом количестве отходов и при небольшой потреб­ности леспромхоза в электроэнергии вертикальные циркуляцион­ные реторты можно применять для энергохимического использо­вания отходов с сохранением основной массы угля в качестве товарного продукта. При сжигании угля в топках котлов реторта может быть соединена с котлом в одно целое без нижней части реторты, так как охлаждать уголь в этом случае будет не нужно.

Улавливать ценные продукты из реторты будет сложнее, чем из реторт Стаффорда, но зато отходы не нужно сушить до абсо­лютно сухого состояния.

Переработка в непрерывной углевыжигательной печи

Перерабатывать отходы можно в углевыжигательной каналь­ной непрерывнодействующей печи системы В. И. Козлова с по­грузкой измельченных лесосечных и других отходов в вагонетки. В связи с тем, что измельченных лесосечных отходов можно по­грузить в вагонетки примерно в 2 раза меньше (по весу) по сравнению с дровами, периоды между передвижением вагонеток могут быть значительно сокращены. Для переугливания лесосеч­ных отходов печь предлагали с двумя вариантами обогрева. Первый вариант с циркуляционным нагревом неконденсируемы — ми газами, которые после конденсационной системы получают тепло в калорифере и несут — его в камеру переугливания. В этом случае печь работает по схеме, которая была описана в главе — 3 и по которой работают печи на углехимкомбинаге. Неконденси — руемые газы в этом варианте можно использовать в топках па­росиловой установки, если уголь выпускается в качестве товар­ного продукта. В противном случае уголь может быть исполь­зован на топливо в котельной или газифицирован для примене­ния в двигателях внутреннего сгорания.

По второму варианту в качестве теплоносителя в камеру пе­реугливания вводят продукты сгорания газа, получаемого при газификации древесного угля в специальном газогенераторе. При этом схема работы печи приближается к схеме работы вер­тикальной циркуляционной реторты.

В табл. 11 показано, какая доля тепла от газифицируемой или пиролизуемой древесины используется для энергетических целей.

Обработка щепы путем предпиролиза

Описанный в главе 2 процесс предварительного пиролиза древесины в среде жидкого теплоносителя может быть использо­ван для энергохимической переработки древесных отходов. При

Таблица 11

Использование древесины в энергетических целях

(на 100 кг древесины с влажностью 20%)

Количество

Количество

Тепла

Метод использования

% от аСс. сухой древе­сины

Кг

Тепло­творная способность единицы в кал

В кал

В % от тепло­творной спо­собности дре — 1 несины

Простое сжигание древесины. .

100

3400

340 000

100

Сжигание продуктов сухой перегон­ки:

А) без расхода топлива:

Древесного угля ….

35

28

7000

196 000

57,6

Неконденсируемых газов

20

16

2000

32000

9,4

228 ОЮ

67,0

Б) с расходом топлива 20%

От перерабатываемых дров

Древесного угля………………………

35

22

7000

154000

45,0

Неконденсируемых газов

20

13

2000

26 000

7,6

LaOOuO

52,6

Газификация в прямом процессе:

Сжигание генераторного газа, м3

95

1500

142 500

41,9

Сжигание генераторного газа, кг

112

В том числе:

Поступило воздуха ….

85

68

Сгорело угля…………………………..

35

28

Образовалось газов ….

20

16 112

Газификация в топке-генераторе:

Сжигание 70% древесного угля.

35

19,6

7000

137 200

40,3

•сжигание швелъ-таза, м1 . . .

50

1600

80 000

23,5

Сжигание швель-газа, кг.. .

60

В том числе:

Неконденсируемых газов

16

Сгорело 30% угля ….

8,4

Поступило воздуха ….

35,6

60,0

217 200

63,8

Этом древесная щепа будет быстро высушиваться до абсолютно сухого состояния и одновременно отделяться концентрированная жижка в непрерывных шнековых аппаратах. После отдувки теп­лоносителя сухую бурую древесину можно сразу сжигать под котлом. Таким образом, в этом процессе сырая древесина обла­гораживается как топливо благодаря удалению влаги и части кислородсодержащих соединений С02 и ее теплотворная способ­ность повышается до 5000 кал/кг. Выход бурой древесины равен 80% от абс. сухой. При отгонке гигроскопической воды из древе­сины лиственных пород можно получить фурфурол, если древе­сину предварительно обработать минеральными или органиче­скими кислотами в качестве катализатора. Как катализатор можно использовать также крепкую жижку от процесса предпи — ролиза, предварительно освобожденную от растворимой смолы и легкокипящих компонентов. При сжигании бурой древесины для энергетических целей используется 80% тепловой энергии древесины с учетом расхода топлива на предпиролиз в количе­стве 15% от переработанной древесины.

Пиролиз в транспортабельном энергохимическом агрегате по схеме двухстадийного пиролиза

Для энергохиммческой переработки измельченных в щепу древесных отходов и неликвидной древесины был предложен специально сконструированный транспортабельный агрегат, при разработке конструкции которого учитывались соображения, из­ложенные на стр. 39.

Основной пирогенетический процесс был выбран с получе­нием древесного угля, который является более дефицитным и нужным продуктом, чем древесный генераторный газ. Для по­лучения наибольшей гаммы продуктов пиролиза, образующихся при «изких и высоких температурах, процесс разложения ведет­ся в две стадии. Сначала древесину подвергают предваритель­ному пиролизу в среде жидкого теплоносителя (дизельное топ­ливо) с температурой 275° и получают основную массу кислот, легкокипящих продуктов, входящих в так называемый древес­ный спирт, и смол. Образующуюся в результате предпиролиза бурую древесину (см. стр. 37) подвергают вторичному пироли­зу при температуре 600—700° с твердым теплоносителем (дре­весный уголь) и ‘получают светильный газ и жижку, содержа­щую отстойную смолу с большим выходом низкокипящих фено­лов, дополнительное количество кислот и древесный уголь. Пос­ледний отличается низким содержанием летучих и повышенной активностью.

Получающиеся конденсаты перерабатывают на месте в то­варные продукты и полуфабрикаты, что усложняет установку, но, с другой стороны, повышает ее экономическую эффектив­ность. Кроме того, исчезает необходимость загружать железную дорогу перевозкой водных конденсатов, содержащих менее 50% ценных продуктов.

Первый опытный образец транспортабельного агрегата (рнс. 31) состоял из частей периодического и непрерывного дей­ствия. Принципиальная схема процесса складывалась из сле­дующих операций. Измельченные сырые древесные отходы под­сушивались отходящими дымовыми газами в сушилке, после чего загружались в реторту и нагревались там в среде дизель­ного топлива до температуры 275°. При этом из древесины от­гонялся дистиллят с ценными продуктами пиролиза. Получен­ную после первой стадии нагрева бурую древесину отделяли от дизельного топлива путем отгонки с водяным паром. Отогнан­ное и отделенное от щепы дизельное топливо возвращалось в процесс. Бурую древесину подвергали вторичному пиролизу при 600—700° в печной части, где получается смесь светильного газа и паров дистиллята, направляемая в переделочную часть для конденсации и грубой очистки газа. Тонкая очистка газа дол­жна была производиться путем крекирования содержащихся в нем примесей. Отогнанную из ретортной и печной частей жиж­ку намечалось перерабатывать в переделочной чэсти в товарные продукты по обычной азеотропной схеме. Древесный уголь в ви­де горячего мелкого порошка собирается в циклоне и после смешивания с порошкообразным пеком выдавливается из шнек — пресса для получения брикетов или выпускается в виде порош­кообразного угля.

При двухстадийном пиролизе в транспортабельном энергохи­мическом агрегате, по проектным данным, выход древесного угля с теплотворной способностью 8000 кал/кг равен 20% от абсолютно сухой древесины, а выход газов с теплотворной спо­собностью 4000 кал/м3 равен 35% от абсолютно сухой древесины. Это дает возможность при сжигании только одних газов исполь­зовать для получения энергии 26% теплотворной способности древесины. Из этих газов можно получить 250 кет электроэнер­гии в двигателе внутреннего сгорания. Суммарный конденсат из 1 пл. м3 переработанных отходов состоит. из 100 кг крепкой жижки и 200 кг жижки от второй стадии пиролиза. Выход от­стойной смолы 8—9% от абсолютно сухой древесины, содержа­ние фенолов в ней равно 45—50%.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв