энергосберегающие технологии

Выход продуктов при газификации хвойных лесосечных отходов, не содержащих хвою

В некоторых леспромхозах вырабатывается хвойно-витаминная мука и хвойно-каротиновая паста. Основным сырьем для этого производства служит хвойная лапка, представляющая собой тонкие ветки толщиной от 5 мм, содержащие хвою. Крупные сучья и вершинки после удаления с них хвойной лапки являются отходом этого производства. Выход хвойной лапки зависит от породы исходного сырья: у сосны вес хвойной лапки составляет 25%, а вес отходов 75%, у ели соответственно 70 и 30%. Утилизация обесхвоенных веток путем их газификации с получением цепных продуктов представляет интерес.

Для опытов использовались хвойные лесосечные отходы, со¬держащие смесь еловых и сосновых веток (1:1), с которых хвоя была удалена. Отходы доставлялись из учебно-опытного Лисинского лесхоза ЛТА им. С. М. Кирова. Диаметр веток в нижнем отрубе 15 — 20 мм, в верхнем 5 — 10 мм. Длина веток от 300 до 900 мм.

В обесхвоенных еловых ветках содержалось 34,4% коры, в сосновых 25,3%. Часть веток перед измельчением высушивалась под навесом. Относительная влажность щепы, использованной для опытов, составляла около 11 и 50%, а вес её соответственно 236 и 373 кг/нас. м³.

Средние пробы еловых и сосновых лесосечных отходов были подвергнуты раздельному исследованию (табл. 72).

Таблица 72

Химический анализ и элементарный состав обесхвоеных лесосечных отходов
Составные части лесосечных отходов Содержание в % от веса абс. сух. отходов
ели сосны
Целлюлоза по азотно-спиртовому методу 35,6 34,7
Лигнин по сернокислотному методу 32,6 30,36
Пентозаны 14,0 16,1
Полиуриновые кислоты 4,1 4,82
Вещества, растворимые в горячей воде 4,8 7,62
Вещества, растворимые в серном эфире 3,1 5,17
Вещества, растворимые в спирто-бензоле 5,1 8,74
Метоксильные группы (OCH3) 2,9 3,1
Легкогидролизуемые вещества (РВ) 12,0 12,0
Элементарный состав:
углерод 51,6 51,0
водород 5,85 5,75
кислород 41,45 41,85
зола 1,1 1,4

Лесосечные отходы по химическому составу отличались от стволовой древесины тем, что целлюлозы в них содержалось на 25 — 30% меньше, а пентозанов, полиуроновых кислот, эфиро-растворимых веществ было несколько больше.

Золы в лесосечных отходах больше, чем в стволовой древесине, примерно в 2 — 2,5 раза.

Было проведено четыре опыта. Опыты различались между собой схемами обработки парогазов. В опытах 1 и 2 обработка газогенераторных парогазов производилась по 1-й схеме, при которой газ из газогенератора поступал в конденсатор-холодильник, а затем в смолоотделитель и топку. В опытах 3 и 4, проводимых по 2-й схеме, выходящий из газогенератора газ сначала подвергался обессмоливанию, затем охлаждению, после чего газ поступал в топку. Из табл. 73 видно, что при газификации сырой щепы получается 444 — 515 кг/пл. м³ суммарного конденсата. Однако такой конденсат для производства интереса не представляет, так как он сильно разбавлен водой.

>Таблица 73

Показатели газификации обесхвоеных лесосечных отходов
Показатели Опыты
1 2 3 4
Схема работы газогенераторной установки 1-я 2-я
Относительная влажность щепы, % 11,2 5,1 11,6 48
Расход абс. сух. щепы, кг/ч 30,4 16,2 30 22
Интенсивность газификации по абс. сух. щепе на уровне фурм переферийного дутья, кг/м³ч 244 130 240 176
Выход суммарного конденсата в персчёте на 1 пл. м³ щепы (в 1 пл. м³ содержится 450 кг абс. сух. отходов) 236 515 233 444
В том числе:
из смолоотделителя 95 (40%) 134 (26%) 135 (58%) 260 (59%)
из конденсатора-холодильника 141 (60%) 381 (74%) 91 (42%) 184 (41%)

При газификации сырой щепы по 2-й схеме получалось 260 кг/пл. м3 смоляного конденсата, а из сухой щепы 135 кг/пл. м3. В этих опытах конденсаты содержали относительно большее количество смолы и меньшее воды, что для промышленных газогенераторных установок (ГГУ) более желательно, особенно в тех случаях, где не требуется доулавливать кислоту (например, при работе ГГУ в леспромхозах). При проведении указанных опытов температура дутья колебалась в пределах 12 — 20°. На сухой щепе температура газа, выходящего из газогенератора, составляла 97 — 111°, в опытах на сырых отходах 72 — 74°. Газ из газогенератора в опытах 1 и 2 сначала поступал в конденсатор-холодильник, где охлаждался до 20 — 24°. Охлажденный газ подвергался обессмоливанию в центробежном смолоотделителе. Температура газа при этом немного падала за счет потерь в окружающую среду (19 — 23°). В опыте 3 и 4 газ, выходящий из газогенератора, сначала подвергался обессмоливанию, поэтому в смолоотделителе температура была 48 — 53°. Обессмоленный газ поступал в конденсатор-холодильник, где охлаждался до температуры 24 — 25°.

В горловине газогенератора разрежение поддерживалось 6 — 16 мм вод. ст. Разрежение перед смолоотделителем, т.е. после регулирующей задвижки, колебалось в пределах 152 — 170 мм вод. ст. При работе установки по 2-й схеме на более нагретом газе (48 — 53°) выделялось почти одинаковое количество конденсата (58 — 59%), не зависящее от влажности газифицируемой щепы. При работе установки по 1-й схеме температура в смолоотделителе была более низкая (19 — 23°) и на долю этого аппарата приходилось 26 — 40% суммарного конденсата, выделенного из газа. В этом случае сказывалось влияние влажности исходной щепы.

Анализ конденсатов, полученных при газификации сухой щепы, следующий. В жижке из конденсатора-холодильника содержалось в (%): растворимой смолы 13,5; летучих кислот (в перссчете на уксусную) 4,16; метилового спирта 1,23; эфиров 0,93. Удельный вес при 20° 1,046. В нерасслаивающемся конденсате из смолоотделителя влажность составляла 22,2%, летучих кислот (в пересчете на уксусную) содержалось 5,47%. Удельный вес при 20° 1,110. Нерасслаивающийся конденсат (смола) из смолоотделителя был промыт горячей водой, в результате влажность промытой смолы стала 10%, содержание летучих кислот (в пересчете на уксусную) 3,1%. В горячей воде растворилось 14% смолы (считая от безводной).

Конденсаты опыта 2 (на сырой щепе) разогревались до 80°, смешивались и отстаивались 48 ч. После разделения было получено (в %): жижки 91, отстойной смолы 5,5, всплывной смолы 3,5.

Анализ жижки (в %): растворимой смолы 3,05, летучих кислот (в пересчете на уксусную) 2,22, метилового спирта К02, эфиров (в пересчете на метилацетат) 0,3. Удельный вес при 20° 1,014. Анализ отстойной смолы: влажность 13%, летучих кислот (в пересчете на уксусную) 3,8%. Удельный вес при 20° 1,09. Анализ всплывной смолы: влажность 34,8%, летучих кислот (в пересчете на уксусную) 2,47%. Удельный вес при 20° 1,008. В опыте на сырой щепе полученные смолы водой не промывались.

Таблица 74

Анализ конденсатов, полученных при газификации обесхвоенных лесосечных отходов по 2-й схеме
Примечание. Конденсат, выделенный из газа в смолоотделителе в опыте 3, нерасслаивающийся.
Показатели Опыты
3 4
Относительная влажность лесосечных отходов, % 11,6 48,0
Конденсат, выделенный из газа смолоотделителем
Жижка
Растворимая смола, % 6,25
Летучие кислоты (в пересчёте на уксусную), % 3,63
Метиловый спирт, % 0,96
Эфиры (в пересчёте на метилацетат), % 0,36
Удельный вес при 20 °C 1,023
Отстойная смола
Влажность, % 42,0 14,9
Летучие кислоты (в пересчёте на уксусную), % 5,4 2,95
Удельный вес при 20 °C 1,105 1,059
Всплывная смола
Влажность, % 12,6
Летучие кислоты (в пересчёте на уксусную), % 3,4
Удельный вес при 20 °C 1,011
Конденсат, выделенный из газа в конденсаторе-холодильнике
Растворимая смола, % 0,95 0,65
Летучие кислоты (в пересчёте на уксусную), % 4,40 3,36
Метиловый спирт, % 1,19 1,33
Эфиры (в пересчёте на метилацетат), % 0,83 0,30
Удельный вес при 20 °C 1,009 1,006

Из табл. 74 видно, что при работе установки по 2-й схеме конденсаты в конденсаторе-холодильнике получались практически обеесмоленными, так как содержание растворимой смолы в них было ничтожное (0,65 — 0,95%).

Таблица 75

Анализ газа, полученного при газификации обесхвоеных лесосечных отходов
Показатели Опыты
1 2 3 4
Относительная влажность лесосечных отходов, % 11,2 51,0 11,6 48,0
Состав газа обьёмные %:
CO2 3,8 8,4 4,2 7,3
CO 30,4 23,0 29,2 22,6
CH4 1,2 1,6 1,4 1,5
H2 9,6 8,6 9,0 8,2
O2 0,6 0,6 0,6 0,6
N2 54,4 57,8 55,6 59,8
Влагосодержание газа, поступающего в топку, г/нм³ 45 31 36 36

По результатам анализа генераторного газа, приведенным в табл. 75, можно считать, что теплота сгорания газа, получаемого из сырой щепы, была заметно ниже, чем из сухой (почти на 20%). В газе из сухой щепы значительно больше содержалось СО (около 30%) и меньше СО2 (около 4%), тогда как в газе из сырой щепы этих продуктов содержалось соответственно около 23 и 8% чем в основном и объясняется понижение теплоты сгорания газа. При газификации сухой щепы выход газа составлял в среднем 1,75, а из сырой 2,30 нм³/кг. Средний выход отстойной смолы падал с 9,3 до 6%, а водорастворимой с 9,3 до 5%. Выход летучих кислот изменялся незначительно.

Важным показателем процесса газификации является выход промытой смолы. Из табл. 76 видно, что при газификации сухой щепы выход промытой смолы составлял в среднем 45, а при газификации сырой щепы 33 кг/пл. м³.

Таблица 76

Выход продуктов, полученных при газификации обесхвоенных лесосечных отходов
Показатели Опыты
1 2 3 4
Влажность газифицируемой щепы, % 11,2 11,6 51 48
Выход газа в пересчёте на абс. сух древесину, нм³/кг 1,72 1,77 2,24 2,37
Расход воздуха в пересчёте на абс. сух. древесину, 1,18 1,245 1,64 1,79
Выход в пересчёте на абс. сух. древесину, %:
отстойной смолы 9,0 9,7 6,07 6,06
растворимой смолы 10,5 8,05 4,85 5,15
летучих кислот (в пересчёте на уксусную) 2,46 2,60 2,64 2,96
метилового спирта 0,64 0,71 1,17 1,09
эфиров (в пересчёте на метилацетат) 0,47 0,42 0,34 0,33
Выход промытой отстойной смолы, кг/пл. м³ (в 1 кг/пл. м³ древесных отходов содержится 450 кг абс. сух. древесины) 43,5 46,0 34,0 32,0

Данные теплового баланса (табл. 77) указывают на то, что значительное колебание влажности газифицируемой щепы мало влияет на изменение теплового к. п. д. газогенератора по газу (50,8 и 52,3%), а также по жидким органическим продуктам (25,8 и 31%).

Таблица 77

Тепловой баланс газификации лесосечных отходов (в %)
Статьи баланса Опыты
1 2 3 4
Относительная влажность лесосечных отходов 11,2 11,6 51,0 48,0
Теплота сгорания газа (высшая) 50,7 50,8 51,5 53,1
Теплота сгорания (высшая) органических продуктов, содержащихся в конденсатах 30,5 31,5 25,7 25,9
Потери при газификации и невязка 18,8 17,7 22,8 21,0

Эти закономерности заметно слабее выражены по сравнению с теми, которые наблюдались при газификации сухой и сырой щепы, полученной из стволовой древесины.

Данные, приведенные в табл. 78, указывают на то, что промытые смолы из обесхвоенных лесосечных отходов по ряду важных показателей удовлетворяют требованиям ТУ на мягчитель, используемый в регенератной промышленности.

Таблица 78

Анализ смолы, полученной при газификации обесхвоенных лесосечных отходов, как мягчителя для регенератной промышленности
Образец смолы Влажность, % Удельный вес при 20 °C Механические примеси, % Водорастворимые кислоты, % Вещества, не растворимые в бензине, % Смоляные кислоты, %
Осадочная (опыты 2 и 4) 18,7 1,08 1,28 2,6 31,2 19,8
Всплывная (опыты 2 и 4) 9,9 1,07 1,37 2,3 31,2 20,3
Суммарная (опыты 1 и 3) 10,8 1,105 1,54 1,85 28,4 24,4

энергосберегающие технологии

Виды теплогенерации в Украине на 2016 год и стоимость

В 2016 году частные потребители тепла в Украине получают тепло из следующих источников: 1. Наиболее распространенный - от электричества, электрокотлы, электрокамины, электрообогреватели... Источником без подробностей в большинстве случаев является "энергия …

Вакуумные трубки 1800 на 58мм — мощность, окупаемость

Более полугода изучаю вакуумные солнечные трубки длиной 1800 внешним диаметром 58мм внутренним 43-44мм. Внутренний объем трубки - 2,7 литра. Иногда на активном ярком солнце мощность трубки показывало около 130-150Вт, но …

Тепловая трубка своими руками и её применение

Для создания тепловой трубки диаметром 16мм и длиной 80см я взял на сантехническом рынке гофронержавеющий шланг для воды, купил заглушки на него и вместо резиновых шайб - паронитовые. Затем я …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.