ПРОИЗВОДСТВО ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ

Подготовка древесного сырья

А. Измельчение

Для использования разноразмерных кусковых древесных отходов в производстве брикетов их необходимо измельчить.

В зависимости от объемов кусковых отходов, их соотношения к опилкам, образующимся на предприятии, и планируемого задания по вы­пуску брикетов, технология измельчения может быть:

1) Одностадийная - измельчение кусковых отходов в мелкую дре­весную массу (опилки) пригодную для прессования;

2) Двухстадийная - на начальном этапе кусковые отходы измельчают в щепу или дробленку, а затем их доизмельчают в опилки.

Одностадийная технология может быть применена на предприятиях с годовым выпуском до 3 тыс. тонн брикетов, где имеются, в основном, опилки и небольшие объемы кусковых отходов, т. к. известные измельчи­тели кусковых отходов в мелкую древесную массу, как правило, имеют небольшую производительность.

Двухстадийная технология позволяет организовывать производство брикетов в более крупных масштабах. В данном случае кусковые отходы измельчают на щепу (дробленку), а затем доизмельчают в опилки. Для этих целей используются высокопроизводительные рубильные машины и измельчители.

Для измельчения кусковых древесных отходов на щепу используют­ся рубильные машины барабанного и дискового типа. В зависимости от вида и размеров отходов рубильные машины могут иметь специальный механизм подачи (в основном барабанные машины) или наклонную за­грузку (дисковые машины).

Для измельчения короткомерных древесных отходов используются рубильные машины с наклонной загрузкой.

Длинномерные отходы измельчают в машинах с горизонтальной за­грузкой (подачей).

Типоразмер рубильной машины выбирается также с учетом необхо­димой производительности.

Основные характеристики дисковых рубильных машин предназна­ченных для измельчения кусковых отходов и дровяной древесины приве­дены в таблице 6, а характеристики барабанных машин в таблицах 6, 7, 8.

Примечание: 1 Режущие ножи составные, каждый выполнен из двух размером 200x175х 15 Мм. Число оборотов барабана первой группы 620 Мин'1, второй группы - 800 Мин-1. Удаление щепы - вниз.

Примечание: 1. В машине ДРН-2 удаление щепы верхнее, в остальных - нижнее.

2. Загрузка древесины в машинах ДРН-1 и ДРН-2 - наклонная, в ос­тальных - горизонтальная принудительная.

3. Размеры измельчаемых отходов: ширина до 900мм, толщина до 210 Мм.

4. Скорость подачи отходов в ДШ-ЗМ - 72 М/мин, в ДШ-4 - 60 М/мин.

ЕЗ

EJ

S

Fci

Ю

Н

Доизмелъчители щепы. Дробленки, стружки.

Специального оборудования для изготовления опилок в промыш­ленности нет. Можно использовать существующие модели дробилок с не­значительной доработкой.

3. Лопастная дробилка ДМ-8 предназначена для переработки круп­ных древесных частиц размерами не более 60x10x5мм в опилки и мелкую стружку.

Параметры дробилки:

- производительность, Кг/ч, при XV до 10%, на ситах: 5*5 Мм - 6000

3x3 Мм -3200 при У > 40%, на ситах 14х 14 Мм - 3600-6600

- диаметр барабана, Мм - 1200

- TOC o "1-5" h z ширина барабана, Мм - 525

- частота вращения барабана, Мин1 - 990

- частота вращения крыльчатки, Мин1 - 50

- масса, Кг - 6900

После измельчения мелкие фракции через сита отсасываются пнев­мотранспортом.

4. Машина для измельчения кусковых отходов, щепы и дробленки в опилки МРБМ-2.

Конструктивно машина включает барабанный многорезцовый рабо­чий орган, в нижней части которого расположена калибровочная решетка с различными диаметрами отверстий (от 7 до 12 Мм). Выступ режущих кро­мок резцов над поверхностью барабана составляет 5-12 Мм, а зазор между рабочими кромками контрножей и режущими кромками находится в пре­делах 0,5-0,9 Мм. Зазор между решеткой и поверхностью барабана имеет вид улитки, наименьшее значение зазора равно 1,2 Мм.

Крупность получаемого продукта регулируется величиной зазоров и диаметром ячеек калибровочной решетки.

Загрузка кусковых древесных отходов, дробленки и щепы произво­дится ленточным конвейером в наклонное загрузочное окно рубильной машины.

Измельчаемый материал под действием силы тяжести поступает в зону резания.

Удаление опилок производится вниз или вбок на выносной конвейер, или в пневмосистему.

Параметры машины МРБМ-2:

- производительность, Нас. м3/ч - до 4

- мощность привода, КВт - до 25

- число оборотов ротора, Мин1 - 1500

- размер загрузочного окна, Мм - 230х300

- масса, Кг - 1000

- габариты, М - 1,4x1,0х 1,4

КР-6.

Б. Сортировка измельченной древесной массы

Измельченная древесная масса и опилки от различного деревообра­батывающего оборудования имеют неоднородный состав по крупности (в опилках находятся разные кусковые отходы и пр.) В связи с этим требует­ся произвести их разделение - сортировку по фракциям (очистить от круп­ных включений).

Принципиальные схемы сортирующих машин весьма многообразны, однако по способу приведения материалов в движение в процессе сорти­ровки их можно разделить на четыре группы: Механические, пневматиче­ские (воздушные), гидравлические и магнитные.

Машины для Механической сортировки обычно снабжены ситами, решетками, колосниками. Их используют для разделения сыпучего мате­риала на две или несколько фракций, различающихся по крупности. Число фракций зависит от количества сит, через которые был пропущен материал.

Машины для Пневматической сортировки основаны на принципе от­деления в воздушном потоке: частицы выпадают под влиянием сил тяже­сти, центробежных сил или совместного действия тех и других.

Машины Гидравлической сортировки материалов по крупности осно­ваны на различных скоростях падения частиц неодинаковой величины и удельного веса, находящихся во взвешенном состоянии в водной среде.

Магнитные сортировки служат для отделения от материала метал­лических примесей.

Для сортирования измельченной древесины применяются, в основ­ном, Механические сортировки, которые разделяются на следующие типы: Плоские, вибрационные, гирационные и барабанные.

Наиболее широко распространены Гирационные сортировки. Специ­альных сортировок для мелкой измельченной древесины нет, обычно при­меняют сортировки для щепы.

Принцип работы сортировочных установок основан на механиче­ском колебании каскада сит, причем колебания происходят с определенной частотой и амплитудой в горизонтальной плоскости. К таким сортировкам относятся Напольные или Подвесные гирационные установки СЩ-1М, СЩ-60, СЩ-120 (Верхнеднепровский завод); СЩ500-1 (Петрозаводск- буммаш); СЩ-70, СЩ-140, СЩ-200 (Канский завод бумоборудования). Основные характеристики сортировок приведены в табл. 10.

Сита на сортировочных установок наклонены под углом 3-5° к гори­Зонту. Машины СЩ500-1, СЩ-200 Подвесного исполнения, остальные На­польные и опираются посредством четырех шаровых опор на фундамент.

Размеры ячеек сит, Мм СЩ-1М СЩ-120

- TOC o "1-5" h z верхнее 39*39 39*39

- среднее 10*10 14*14

- нижнее 10*10 6*6

Опыт эксплуатации Напольных установок показывает, что наиболее часто выходят из строя шаровые опоры. Известны случаи выпрыгивания сортировочных сит из опор. Кроме этого, для таких сортировок нужны мощные фундаменты. Обслуживание Напольных установок затруднено, так как доступ к узлу привода и опорам ограничен.

Для улучшения эксплуатационных характеристик сортировок их Подвешивают посредством канатов или цепей с возможностью регулиров-

Ки высоты. Подвешивают, как правила, в четырех точках, для чего на рас­стоянии 200-300 Мм от контура устанавливают вертикальные стойки из стандартного профиля (труба диаметром 150-180 Мм, швеллер № 14-16). Верх стоек обвязан рамой, к которой и крепятся гибкие подвески. Стойки располагают по длинной стороне корпуса сортировки.

Для достижения более высокой эффективности работы сортирующих установок (измельченная древесина мелкая) размеры ячеек сит и их коли­чество могут быть изменены.

Сортировочные установки, кроме разделения измельченной древе­сины по фракциям, позволяют частично отделять гниль и кору.

По данным к. т.н. Матюнина В. Я. деструктивная (мягкая) гниль поч­ти полностью отсортировывается (80-95 %), а коррозийная удаляется на 50-60 %.

Производственные испытания по определению эффективности рабо­ты сортировочной машины СЩ-120, смонтированной на тросовых подвес­ках на нижнем складе Волгоградского сплавного рейда, показали, что со­держание коры в щепе снижается на 4СМ5 % (порода осина дровяная), со­держание гнили в щепе уменьшается на 60-70 %.

Барабанные сортировки. Рабочим органом такой сортировки являет­ся сито, согнутое в цилиндрическую, коническую или многогранную по­верхность. Сортируемый материал передвигается по ситу барабана почти без встряхивания, однако при вращении барабана происходит довольно интенсивное перемешивание материала.

Положительным фактором этих сортировок является самоочистка ячеек. В тоже время они низкопроизводительны, требуют больших площа­дей, для получения нескольких фракций конструкция усложняется.

Известна барабанная сортировка СБУЩ-2 (ЦНИИМЭ) производи­тельностью до Ют, м3/ч. Число оборотов барабана - 40 Мин1, длина ба­рабана - 6250 Мм, диаметр 1000 Мм, мощность привода - 2,8 КВт. Барабан устанавливается на опоры под углом к горизонтальной плоскости.

Барабанный сортировщик ПКТИ состоит из перфорированного приводного барабана (диаметр ячеек 45 Мм) диаметром 1000 Мм и двух ленточных конвейеров.

Барабан установлен на подшипниковых опорах и под углом к гори­зонтальной плоскости 12°.

Частицы древесины, прошедшие через отверстия, поступают на лен­точный конвейер и направляются в бункер, крупные фракции высыпают­ся из барабана на конвейер и подаются в топку или на доизмельчении.

Производительность сортировщика до 10 М3/ч. Число оборотов бара­бана - 35 Мин'1, длина барабана - 5000 Мм, мощность привода - 3 КВт,

Масса - 2070 Кг.

Габариты: длина 6,3 М, ширина - 2,05 М, высота - 4,0 М.

В. Сушка измельченной древесины

Установки для сушки измельченной древесины должны быть непре­рывного действия и работать должны при атмосферном давлении {конвек­тивные).

В зависимости от способа перемещения материала, сушилки бывают: Механические, Пневмомеханические и пневматические.

Сушилки с Механическим перемещением {тарельчатые, ленточные) - это старые конструкции и в практике, практически, уже не используются.

В сушилках с Пневмомеханическим перемещением опилки находятся в полу-взвешенном состоянии, скорость агента сушки меньше скорости витания частиц.

В сушилках с Пневматическим перемещением материал находится во взвешенном состоянии, скорость агента сушки выше скорости витания частиц.

По виду агента сушки сушилки бывают Газовые и Воздушные (с па­ровым обогревом). Воздушные сушилки мало применяются в промышлен­ности, из-за низкой производительности.

Наиболее широко распространены Конвективные сушилки с Пневмо­механическим перемещением опилок («Прогресс», «Бютнер» - одноходо­вые, «Бизон» и АВМ фирмы «Перес» - 3-х ходовые, конструкции Лестех - ники совместно УкрГЛТУ). Это сушилки в виде барабанов (вращающихся или неподвижных) горизонтального или вертикального исполнения.

Барабанная сушилка «Прогресс» (горизонтальная) широко исполь­зуются на заводах древесностружечных плит для сушки стружки. Сушиль­ный барабан устанавливается с уклоном до 3° в сторону движения материа­ла и сушильного агента (положительный уклон) и в обратную сторону (до -3°) - отрицательный уклон.

Установка барабана с отрицательным уклоном позволяет повысить производительность за счет лучшего заполнения барабана стружкой, по­зволяющего увеличить температуру и количество агента сушки. Скорость вращения барабана 2-9 Мин“у. Большие значения скорости вращения бара­бана рекомендуются при больших отрицательных углах.

Внутри барабана расположены сектора с насадками, которые при вращении барабана способствуют пересыпанию стружки, ее перемешива­нию и перемещению к разгрузочному отверстию барабана. Агентом сушки являются топочные газы с температурой 250—450° (смесь газов из топки со свежим воздухом).

На предприятиях барабанные сушилки «Прогресс» устанавливаются, как правило, с отрицательным уклоном (-2-3°), что позволяет повысить коэффициент заполнения барабана на 18-25 %, увеличить продолжитель­ность нахождения высушиваемого материала в барабане и тем самым обеспечить более полное срабатывание агента сушки. Производительность в данном случае по данным Отлева И. А. повышается в 2-4 раза.

Показателем правильности выбора температуры на входе в барабан является температура выходящих отработанных газов, которая должна быть на выходе не более 120 °С. Температура на выходе из барабана 150— 160 °С приводит к загоранию сухой стружки в барабане.

Увеличение частоты вращения барабана приводит к повышению объемного коэффициента теплоотдачи, но ускоряет продвижение стружки к выгрузочному окну и тем самым снижает коэффициент заполнения бара­бана, что ведет к снижению производительности и увеличению неравно­мерности влажности сухих опилок.

Сушилка фирмы «Бютнер» (горизонтальная) представляет собой не­подвижный барабан с вращающимся внутри ротором, снабженным лопа­стями. Вращение и перемещение стружки происходит за счет движущегося потока газов и вращения ротора. Движение агента сушки и высушиваемо­го материала спиралеобразное.

Барабанная 3-ходовая сушилка типа АВМ - это вращающийся бара­бан, внутри которого расположены, вставленные друг в друга два трубча­тых цилиндра, один из которых (наружный) имеет дно. Между поверхно­стями цилиндров имеется достаточный зазор для прохода измельченной массы. Стружка в потоке газов попадает во внутренний цилиндр, где пере­мещается со скоростью до 20 М/с. Затем она проходит наружный цилиндр (в обратном направлении) со скоростью 6-7 М/с и выходит из барабана со скоростью 4-5 М/с.

Внутренние поверхности цилиндров имеют лопатки, а наружные - отражатели, те и другие служат для перемещения и ворошения высуши­ваемого материала. Сушка частиц происходит во взвешенном состоянии в потоке газовоздушной смеси. Непрерывное омывание частиц газовоздуш­ной смесью высокой температуры обеспечивает интенсивный теплообмен между сушильным агентом и высушиваемым материалом.

Барабан сушилки вращается на 4-х опорных катках в горизонтальной плоскости, причем в агрегате АВМ-0,4 один приводной каток, а в агрега­тах АВМ-0,65 и ABM-1,4 по два катка. Чтобы исключить осевое смещение барабана на опорной раме устанавливают два вертикальных катка.

Число оборотов барабана регулируется клиноременным вариатором в диапазоне 3-9 Мин"1. При регулировке оборотов следует руководствоваться следующим: Чем однороднее масса по составу, тем большую скорость вращения барабана можно принять и наоборот, Чем больше в массе круп­ных частиц и чем выше начальная влажность, Тем меньше скорость вра­щения барабана. Расход тепла на испарения 1 Кг влаги 3000-3200 КДж.

Сушилки этого типа имеют более высокую производительность, чем одноходовые. Они компактны и занимают меньшую площадь. Кроме это­го, продолжительность сушки в них больше и составляет 8-20 Мин.

Кроме выше указанной такие сушилки выпускает и фирма «Раума - Репола» (RR-20, RR-40, RR-60, RR-80, RR-100, с производительностью, со­ответственно: 2, 4, 6, 8, 10 Т сухой стружки в час при влажности 3 %). Температура на входе в барабан 500-550 °С.

Производительность барабанных сушилок зависит от температуры сушильного агента на входе и выходе из барабана, объемного коэффици­ента заполнения барабана опилками.

С целью повышения производительности процесса сушки применя­ют метод Двухстадийной сушки. На 1-й стадии высушивают измельчен­ную древесину с влажности 80-140 % до влажности 35-45 %, а на 2-й ста­дии, - до 3 %. На 1-й стадии температура сушильного агента может быть 700-800 °С, при этом температура частиц не более 100 °С.

Двухступенчатые сушилки состоят из последовательно установлен­ных друг за другом двух принципиально различных сушильных аппаратов: Пневматической трубы-сушилки и сушильного барабана,

Пневматические сушилки просты по конструкции и обеспечивают высокий влагосъем, однако они не обеспечивают равномерной влажности стружки из-за высокой интенсивности и короткого времени сушки,

В Сушильных барабанах процесс сушки идет более медленно. Расход тепла на испарение 1 кг влаги в сушилках «Прогресс» составляет 4600 КДж.

Практика показывает, что для сушки измельченной древесины, коры, зерна, травы, и других сыпучих органических материалов и продуктов ис­пользуют высокотемпературные сушилки барабанного типа, которые ши­роко используются в сельском хозяйстве (агрегаты АВМ).

По результатам испытаний КирНИИЛП агрегата АВМ-0,4 (сушилась измельченная древесная кора) установлены следующие параметры: темпе­ратура дымовых газов (топочных) На входе в сушильный барабан - 650- 700 °С, На выходе - 90-120 °С; скорость вращения барабана - 5 Мин1; про­изводительность (при сушке с влажностью 65 % до 10-12 %) - 700 Кг/ч. Расход жидкого топлива (дизтопливо) - 82 Кг/ч.

Циклонно-каскадная сушилка шведской фирмы «ВаЬсо» Вертикаль­ного исполнения. Измельченная древесная масса (кора) подается сверху, а дымовые газы - снизу. Теплообмен происходит по принципу противотока. Дымовые газы с температурой 180-240 °С поступают в сушилку сбоку, че­рез решетку с регулируемым сечением, и через центральную трубу, распо­ложенную в нижней части сушилки.

Отработанные дымовые газы температурой 90-110 °С удаляются из сушилки по каналу, расположенному в верхней части барабана и направ­ляются в систему очистки. В верхней части сушилки расположен рефлек­тор тарельчатого типа для отклонения потока газов к стенкам барабана.

Сухая кора удаляется через нижний люк. Подача материала в сушил­ку регулируется автоматически - изменением числа оборотов вала шлюзо­вого затвора, установленного на входном загрузочном отверстии, в зави­симости от температуры отходящих газов. Эта сушилка используется для предварительной сушки древесной коры.

Сушилка измельченной древесины (совместная Разработка «УкрГЛ - ТУ» и «НПВП Лестехника») состоит из вертикального цилиндра, собран­ного с отдельных колец, внутри которого находится вал. На валу
размещены тарельчатые элементы, имеющие возможность менять свою форму, причем их поверхность перфорированная.

В каждом кольце цилиндра размещается конусообразная перфориро­ванная воронка, обращенная меньшим своим сечением (отверстием) вниз. Над каждой воронкой располагается, указанный выше, тарельчатый вра­щающийся элемент.

Загрузка измельченной древесины производится сверху с помощью шнекового питателя, а топочные газы подаются снизу через кольцеобраз­ный распылитель, причем распылители установлены на каждом кольце ба­рабана (рис. 3). В конусообразном дне цилиндра имеется выгрузочное окно для удаления высушенного материала.

Материал сверху попадает на тарельчатый элемент, скользит по его стенкам вниз, под действием сил тяжести и инерционных сил вращения, и поступает в конусообразную воронку, при этом происходит перемешива­ние материала.

Угол конусности воронки выбран таким, что древесные частицы ссыпаются по ее стенкам вниз и попадают на следующую вращающуюся тарелку. Сама воронка соединена с кольцом цилиндра посредством гибких вибрирующих связей, что повышает эффективность движения материала сверху вниз.

Сушильный агент, благодаря кольцеобразным распылителям, равно­мерно распределяется по всему объему цилиндра и имеет одинаковую тем­пературу, что повышает интенсивность процесса сушки. Отработанные топочные газы удаляются через верхнее окно с помощью вентилятора.

Экспериментальные исследования, выполненные в лабораторных ус­ловиях, подтвердили работоспособность сушилки такой конструкции.

Паровая сушилка измельченной древесины РБ&-2НУ-01 выполне­на в виде вращающегося барабана, с размещенными внутри трубчатыми змеевиками, в которые подается пар. В барабане создается агент сушки в виде теплого воздуха.

Основные параметры сушилки:

-

Производительность, Кг/ч по сухому продукту

По исходному продукту по испаренной влаге

- объем сушильной камеры, М3

- коэффициент загрузки, %

- параметры теплоносителя (пара): давление, МПа

Температура, °С

- температура агента сушки (нагретого воздуха), °С

TOC o "1-5" h z на входе в сушильный барабан - 75

На выходе - 70

-- общая мощность, КВт - 8,4

- габариты, М 7,55x2,5><3,0

«/

«4/

-т>

В практике используется и сушилка этого класса £Я-2,2-14#У-03. Основные характеристики сушильных агрегатов, которые могут ис­пользоваться для сушки измельченной древесной массы для производства брикетов, приведены в таблице 11.

Одним из важных вопросов процесса сушки является выработка топоч­ных газов высокой температуры. Существует несколько способов сжигания древесных частиц: Слоевой, Факельный, вихревой, циклонный, Кипящий слой.

Приведенные выше модели сушилок для выработки топочных газов используют жидкое топливо или природный газ. В некоторых сушилках в зону горения топочного устройства добавляют древесную пыль.

Широкое распространение получил Слоевой способ, когда неподвиж­ный слой горящих частиц продувается воздухом.

Наиболее экономически выгодный вариант, когда в топочном устрой­стве в качестве топлива используется измельченная древесная масса естест­венной влажности (слоевой способ горения). Такие топочные устройства разработаны в «Лестехнике» и уже применяются в промышленности. Мощ­ность этих устройств по выработке тепловой энергии составляет от 250 до 650 КВт. Они просты по конструкции и изготавливаются по месту. Загрузка топлива (щепа, опилки) производится с помощью дозирующего устройства. Для подачи воздуха в зону горения предусмотрен вентилятор.