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

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

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

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

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

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

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