ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Тоннельные вагонные реторты

Для пиролиза древесины на крупных лесохимических заво­дах применяются стальные вагонные тоннельные реторты, кир­пичные вагонные тоннельные реторты и более производитель­ные стальные вертикальные циркуляционные реторты непре­рывного действия (на новых заводах устанавливают только последние). Реторты монтируют в ретортных цехах заводов, а переработка жижки на уксусную кислоту и другие продукты осуществляется в химических цехах.

Тоннельные стальные вагонные реторты. Ретортный цех, ос­нащенный такими ретортами (рис. 3.6), включает 14—18 су­шильных камер для искусственной сушки древесины, столько же реторт для ее термического разложения и двойное по срав­нению с ретортами число тушильников для тушения и охлаж­дения угля.

Технологический процесс термического разложения древе­сины в тоннельных вагонеточных ретортах слагается из следую­щих операций: погрузки древесины в вагонетки, загрузки су­шилок, сушки дров, загрузки реторт, пиролиза, разгрузки ре­торт, тушения и охлаждения угля, выгрузки угля из вагонеток, подачи порожних вагонеток под загрузку.

Каждая реторта представляет собой тоннель (рис. 3.7), склепанный или сваренный из 9,5—12-миллиметровой стали. Длина реторты 16,5 м, ширина 2 м, высота 2,5 м, геометриче­ский объем 82,5 м3. Реторта вмещает четыре вагонетки полез­ной вместимостью по 5,6—6,1 м3. Таким образом, в реторту од­новременно загружают 22,4—24,4 м3 метровых отрезков или около 20 м3 тюльки (чурки) длиной 200—330 мм. Наиболее

Целесообразно использовать чурку длиной 200 мм, так как при этом древесина высыхает более полно и качество угля улуч­шается.

Каждые две реторты заключены в кирпичную камеру и об­разуют блок. Каждая реторта свободно висит в камере на под­весках (разрез по В — В), прикрепленных к металлическому каркасу. Расстояние от свода топки до дна реторты равно при­мерно 1 м. Реторта по концам имеет массивные чугунные двери (разрез по А—Л), снабженные бороздками для набивки про - графиченного асбестового шнура.

Парогазовые продукты разложения отводятся из реторты через два патрубка, расположенных в конце реторты с боковой ее стороны, и поступают в конденсатор-холодильник (рис. 3.8). Каждая реторта имеет два вертикальных трубчатых (по 148 медных трубок диаметром 35 мм) конденсатора-холодиль­ника с поверхностью охлаждения по 34 м2. Верхняя крышка легко открывается для удобства чистки трубок при их засмо- лении. Дистиллят по выходе из конденсатора-холодильника по­дается на переработку в химический цех, а неконденсирующи­еся газы после промывки в скрубберах сжигаются в топках под ретортами.

Ретортные технологические вагонетки изготовляют из стали: раму из швеллерной, каркас из угловой, а торцевые и боковые стенки, а также днище — из полосовой. Для удобства разгрузки вагонеток нижняя часть боковых стенок делается съемной. Для нормальной работы необходимо иметь в обороте не менее 30 вагонеток на каждую реторту. »

Древесина загружается в вагонетки на погрузочной пло­щадке перед сушилками или непосредственно на складе. От­резки длиной 1 — 1,25 м укладывают вручную, чурку — насыпью, наблюдая, чтобы древесина не выходила за габарит каркаса решетки.

Загруженные вагонетки сцепляют по четыре и по ширококо­лейному рельсовому пути подают в сушильную камеру. Сдво­енные сушильные камеры расположены перед каждым блоком реторт. Каждая камера представляет собой кирпичный канал длиной 33,7 м и шириной 2,3 м, вмещающий восемь вагонеток. На одном из заводов сушилки удлинены и вмещают 12 вагоне­ток. Передние двери сушилок заклинивают, а задние закры­вают на задвижку. После этого включают вентилятор-дымосос, подающий отходящие из ретортных топок дымовые газы, кото­рые во избежание загорания древесины предварительно раз­бавляют воздухом до температуры 200—250 °С при воздушно - сухом сырье и 275—300 °С — при сыром.

Дымовые газы входят в сушилку снизу со стороны реторт через каналы, доходящие до середины сушильной камеры. Газы омывают вагонетки с древесиной снизу вверх, а во второй по­ловине сушилки — сверху вниз и выходят в атмосферу через трубу около загрузочных дверей сушилки, имея температуру 60—90 °С. Сырая древесина подсушивается в сушилке лишь до влажности 20—25 %, а воздушносухая успевает высохнуть до 8—10 %. Расход тепла на 1 кг испаренной влаги составляет около 7500 кДж, а нагрузка на 1 м3 объема сушильной камеры по испаренной влаге — всего лишь 1 кг/ч.

После загрузки реторты вагонетками с высушенной древе­синой начинается процесс ее переугливания. Реторта обогрева­ется снаружи через стенки дымовыми газами, образовавши­мися при сжигании топлива (мазута, неконденсирующихся газов и различных отходов производства) в двух топках, распо­ложенных под обоими концами реторты (см. рис. 3.7). Топки перекрыты сводом из огнеупорного кирпича. Продукты сгора­ния топлива проходят из топки по горизонтальному каналу (в боковых стенках свода которого устроены 34 небольших прогара — отверстия прямоугольной формы), омывают боковые стенки реторты и перегородкой из толстого асбестового шнура направляются в конец печи, где поднимаются и, омывая верх реторты, удаляются через дымовую трубу. Шнур уложен вдоль боковых стенок реторты, между ее стальной стенкой и обму­ровкой печи. Низ реторты обогревается верхним сводом топки.

Тягу в дымовой трубе регулируют с помощью шиберов у ре- торных печей, а также дросселя дымовой трубы. Разрежение в топке поддерживается 15—30 Па.

В начале процесса переугливания топку усиливают. Затем по достижении под ретортой 450—500 °С (в это время в ре­торте начинается экзотермическая реакция разложения древе­сины) во избежание износа стенок реторты и перегрева конден­саторов нагрев несколько ослабляют, но в конце процесса на 1—2 ч поднимают температуру до 500—600 °С для прокалки угля.

Попадание воздуха в зону термического разложения древе­сины недопустимо. Поэтому во избежание подсоса воздуха дав­ление в реторте в период разложения древесины должно быть 50—150 Па. Наблюдение за равномерностью накала свода печи и низа реторты ведется через смотровые окна в кирпичной кладке.

Подача в топку неконденсирующихся газов регулируется за­движками, расположенными на подводящих патрубках; газ должен подаваться только в достаточно раскаленную топку.

После реторт установлены стальные углетушильники, они имеют те же размеры, что и реторты, но устроены без днища. Боковые стенки их крепятся к деревянным брусьям, лежащим в земле на деревянных шпалах, по которым уложен рельсовый путь. С внешней стороны углетушильников для предупрежде­ния подсоса воздуха подсыпают песок, который утрамбовывают.

Переугливание древесины в реторте в зависимости от ее влажности и степени разделки продолжается 16—24 ч. Соот­ветственно суточная пропускная способность одной реторты равна 24—37 м3 древесины. Продолжительность сушки вдвое больше, т. е. 32—48 ч, а в случае удлиненных сушилок — 48— 72 ч. Уголь тушат 32—48 ч, половину этого времени он нахо­дится в тушильниках первого ряда, а вторую половину — в ту - шильниках второго ряда на охлаждении. Далее его выдержи­вают еще 16—24 ч в вагонетках на площадках выстаивания угля, чтобы полностью предотвратить возможность его загора­ния на складе, где уголь выгружают при помощи кантова­теля— опрокидывателя вагонеток.

Разгрузку каждой реторты начинают с выбивания клиньев у ретортной двери со стороны углетушильников и открытия за­слонки в вытяжном колпаке над площадкой между ретортой и углетушильником. Перед тем как выбить последний клин, обя­зательно закрывают задвижку у конденсаторов на газовой ма­гистрали.

После открытия двери укладывают съемные перекидные рельсы от реторты к углетушильнику, за буфер первой ваго­нетки прицепляют трос от электролебедки и вагонетки с углем переводят в заранее освобожденный углетушильник. Уголь при выгрузке из реторты загорается, поэтому вагонетки с углем во время передвижения из реторты в первый ряд углетушильни­ков орошают водой.

Вагонетки передвигают в такой последовательности: сна­чала четыре вагонетки с площадки выстаивания угля подают на склад для разгрузки. Затем из второго ряда углетушильни­ков передвигают четыре вагонетки на площадку выстаивания, а из первого ряда тушильников — во второй ряд. Далее из ре­торты четыре вагонетки передвигают в тушильник, а в реторту

Поступают из сушйлки четыре вагонетки с древесиной. Все эти операции производят при помощи электролебедки, расположен­ной между площадкой выстаивания и складом угля; от элек­тролебедки к вагонеткам идет стальной трос. Наконец, при по­мощи паровоза или мотовоза вводят в сушилку четыре вновь загруженные вагонетки, одновременно передвигая находящиеся в сушилке четыре вагонетки во вторую ее половину, ближе к реторте. При передвижении вагонеток из сушилки в реторту между ними после открытия дверей также укладывают съем­ные перекидные рельсы. Как только передвижение вагонеток закончено и реторта загружена (весь этот процесс носит назва­ние перегрузки реторты), перекидные рельсы снимают, чугун­ные двери реторты закрывают и плотно прижимают к чугунной раме стальными клиньями. Аналогичным образом закрепляют двери и у тушильников.

На 1 м[2] переугленной древесины расходуется около 30 кг топлива в расчете на мазут. Выход древесного угля равен 150—160 кг из 1 м3 березовой древесины, 135—150 кг из сме­шанных пород.

На Сявском лесохимическом заводе, где эксплуатируются удлиненные сушилки и для интенсификации сушки древесины добавляются дымовые газы из котельной, выработка угля на одну реторту в год достигает 1670 т против 1350 т на Ашинском заводе.

Контроль процесса переугливания ведется по температуре под ретортой (целесообразнее измерять температуру внутри ре­торты). Кроме того, систематически ведется наблюдение за скоростью выделения дистиллята, его кислотностью и темпера­турой. Температура дистиллята при выходе из ретортных кон­денсаторов не должна подниматься выше 20 °С, а температура отходящей из конденсаторов воды —- выше 70—80 °С.

Главными недостатками вагонных реторт всех типов явля­ются. низкий коэффициент использования их емкости, не дости­гающий даже 50 %, небольшая производительность единицы объема, значительные затраты металла, тяжелые условия ра­боты при перегрузке реторт.

Требования безопасности при пиролизе древесины и прове­дении других технологических процессов лесохимических про­изводств изложены в Правилах безопасности для предприятий лесохимической промышленности и в отраслевых стандартах Системы стандартов безопасности труда (ССБТ).

Тоннельные кирпичные вагонные реторты. На заводах пи­ролиза древесины применяются также кирпичные вагонные ре­торты с обогревом при помощи калориферов (жаровых труб). Кирпичные реторты группируются в блоки, обычно попарно, в общей кирпичной кладке. На рис. 3.9 изображена кирпичная реторта с калориферами с цилиндрическим сводом и цилиндри­ческой вагонеткой в ней, но могут быть и прямоугольные ре­Торты и вагонетки. Каждая реторта представляет собой камеру

Длиной 15,8 м с поперечником 2,1 м, имеющую толщину стенок в 2,5 и 3,5 кирпича. С обоих концов реторты находятся двери, стенки реторты глухие. Кладка реторты выполнена на глине или на глине с примесью жидкого стекла; более плотной явля­ется кладка на жидком стекле. Двери реторты бывают обычно в виде стенки, подвешенной на специальном блоке над двер­ным проемом. Они имеют вид рамы-каркаса, заполненного кирпичом. Щели между полотном двери и конструкцией печи в период переугливания замазывают глиной или закладывают асбестовым шнуром.

Вдоль всей длины реторты на уровне пола на специальных опорах уложены рельсы колеей 750 мм, по которым в реторту поступают сцепом три-четыре вагонетки вместимостью обычно около 4 м[3] древесины каждая. Реторта обогревается продук­тами сгорания смеси неконденсирующихся газов и генератор­ного газа, вырабатываемого в отдельных газогенераторах
Эта смесь сжигается в калориферах, изготовленных из стальных (частично, со стороны горелки, жароупорных) труб, уложенных вдоль нижней части реторты, между рельсами и уровнем пода реторты. Диаметр труб около 200 мм, их бывает 6—8 шт. в каждой реторте. Трубы проходят через всю реторту по длине и заканчиваются в борове, который соединяется с дымовой тру­бой. Каждая труба — одновременно топка и калорифер. Воз­дух, необходимый для горения газа в трубах, подсасывается через кольцевое пространство между трубой-калорифером и трубой, подводящей газ из сборного газопровода. При таком способе обогрева регулировать температуру внутри реторты довольно легко.

Парогазовая смесь отводится из реторты через штуцер, рас­положенный сбоку в своде передней части реторты, и направ­ляется в поверхностный конденсатор, откуда неконденсирующи­еся газы идут на сжигание, а конденсат (жижка) на пере­работку.

Продолжительность оборота реторты в среднем 18—20 ч.

Углетушильники к кирпичным ретортам изготавливают ча­сто в виде камер, поливаемых сверху струйками отходящей воды из конденсаторов реторт, что ускоряет процесс тушения в 2 раза.