ТЕХНОЛОГИЯ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Печь системы В. Н. Козлова

Печь двухканальная, циркуляционного типа. Каждый из двух одинаковых смежных каналов имеет камеры сушки обугливания, конденсационную и калориферную установки. Камера сушки рас­положена отдельно от печи, но находится на одной прямой с нею. Конденсационная и калориферная установки расположены рядом с камерой обугливания, причем первая — в начале, а последняя — в конце камеры.

Камера сушки. Камера сушки 1 (рис. 29) представляет собой кирпичный канал, отстоящий от приемного тамбура печи на рас­стоянии 8 м. Так как печь двухканальная, то соответственно име­ются две камеры сушки, стоящие рядом и разделенные общей средней стенкой. Стены каналов имеют толщину 520 мм. Свод над каждым каналом — кирпичный, толщиной 250 мм. Сверху у кир­пичного свода имеется слой шлака, покрытый цементной коркой. Фундамент — из бутового камня.

В начале и конце камеры сушки имеются железные шиберы с тепловой изоляцией, поднимающиеся при помощи лебедки с элек­тродвигателем.

В камеру вмещается десять вагонеток. Загрузочная емкость одной вагонетки 10,5 м3 дров, разделанных на чурки длиной 200 мм и загружаемых насыпью.

Нагрев и - сушка дров производятся теплотой отработанных продуктов горения, поступающих из рекупеоатора печи. С этой целью продукты горения засасывают вентилятором камеры сушки и по подземному газопроводу нагнетают в смесительную ка. черу. Так как отработанные продукты горения из рекуператора посту­пают при температуре 375—425°, то в смесительную камеру одно­временно по газопроводу засасывается из камеры сушки отрабо­танный теплоноситель при температуре 90е в количестве, необхо­димом для понижения температуры продуктов горения до 200- 250D. Регулирование соотношения между продуктами горения из рекуператора и отработанным теплоносителем из камеры сушки производится дросселями, установленными в газопроводах. Для наблюдения за температурой теплоносителя на газопроводе после

14 В. Н. Козлов, А. А, Нимвицкий

Hf^sT

/—-камера сушки; ^--приемный тамбур; 3— камера обугливания; '/—средний тамбур-, Л—камера охлаждения; 6—выводной там­бур; 7 норный с к р у б б с р - с м о л о о т д е л и т е л I ; Я—второй скруббер-смолоотделитель; 9-- первый солевой скруббер; 10— второй солевой скруобер; 11— промывной скруббер; 12 каплеуловитель; 13—га. чодувка; 14- капле уловитель;/5—реку ператор; 16—топ­ки ею; 17—бак для смолы; /<У—бак для кислой смолы; 19 -бак для раствора древесноуксуChoiО порошка; 20—бак для кислой воды; 21 и 22—Оте гойники; 23- бак для чистого раствора дренеспоукспого порошка; I, П. Ш, IV, V, VI, VII, VIII--Шиберы и

Двери; а, 6, в, г, <). г—каретки толкателя

Вентилятора установлена термопара с гальванометром на общем щите.

Смесь газов и паров под действием вентилятора направляется в горизонтальный боров, расположенный вдоль камеры сушки. В своде этого борова, по всей его ширине, устроено 24 щели раз­мером 1,2X0,125 м. Через эти щели теплоноситель, выйдя из борова, поднимается под дно каждой вагонетки. Часть теплоно­сителя идет по свободному сечению между стенками камеры сушки и вагонеток, а другая — большая часть — через промежутки меж­ду чурками, равномерно омывая их и высушивая. Отработанный теплоноситель возвращается по газопроводу через отверстие в поду, находящееся на расстоянии четырех вагонеток от начала камеры сушки.

Процесс сушки проходит следующим образом. В начале ка­меры сушки на длине, равно!! приблизительно длине четырех вагонеток, происходит прогрев древесины в атмосфере насыщен­ных водой газов. Влагосодержание этих газов выше влагосодер - жанпя их при точке росы и поэтому в начале камеры сушки имеет место частичная конденсация водяных паров с использованием скрытой теплоты конденсации на нагревание дров. В середине и конце камеры происходит собственно процесс сушки древесины. Наиболее интенсивная сушка идет в конце камеры, в последних четырех вагонетках.

Так как соотношение между отработанных! теплоносителем из камеры сушки и продуктами горения из рекуператора составляет приблизительно 2 : 1, то в зоне рециркуляции на длине около двух третей всей длины камеры сушки имеет место интенсивная цир­куляция теплоносителя. За счет это:'] циркуляции происходит бы­страя и равномерная сушка всей массы загруженных в вагонетки л ров и достаточно высокая, приближающаяся к 100%, степень насыщения теплоц.-снтстя парами воды. Опыт показывает, что от­работанный теплоноситель выходит из камеры сушки в дымовую трубу в состоянии. перенасыщения нарами воды после частичной конденсации этих паров в начале камеры сушки.

Дымовые газы, насыщенные парами воды, с пода в начале ка­меры сушки отводятся в дымовую трубу. Температура газов и па­ров в начале камеры сушки: вверху— от 50 до 60", внизу — от 40 до 50"; з конце камеоы сушки: внизу от 80 ло!20 вверху — от 90 до 1003.

От слешера I камере, сушки, ва. едклки с дровами подаются -> юктровозом. а в камеру вводятся при помощи лебедки с элек­тродвигателем.

Вс>од ваьчнлок с дровами в камеру сушки и вывод из нее производится по одной вагонетке через промежуток вре. мени, опре­деляемый размерами камеры сушки, начальным и конечным со­держанием в дровах влаги, продолжительностью сушки и темпе­ратурным режимом. При установившемся режиме сушки продол­жительность пребывания дров в камере сушки — 20 часов. Таким образом, при числе вагонеток— 10, их передвигают через каждые 2 часа, причем дрова за 20 часов высыхают от влажности 45— 50% до влажности 12—18%.

Собственно печь. Печь (рис. 29) еостит из следующих частей: приемного тамбура 2, камеры обугливания (жжения) 3, среднего тамбура 4, камеры для охлаждения угля 5 и выводного там­бура 6. В печь вмещается 16 вагонеток — три в приемном, среднем и выходном тамбурах, семь - в камере обугливания и шесть — в камере охлаждения.

В печи, в поду положены чугунные шпалы, а на них - вдоль всей печи —- рельсы (шириной колеи 1524 мм).

Приемный тамбур имеет кирпичные стены Is свод и железный, герметически закрывающийся, шибер с тепловой изоляцией. Ши­бер поднимается при помощи цепи с противовесом. Он оборудован особыми приспособлениями для прижима его к чугунной раме для обеспечения требуемой герметичности.

В приемный тамбур вмещается одна вагонетка. Она поступает при температуре в тамбуре 50: и находится здесь два часа. Ка­мера обугливания имеет кирпичные стены и свод; длина ее 34,05 м. В начале и конце камеры обугливания имеются железные подъем­ные шиберы с тепловой изоляцией. Так как вагонетки в печи не сцеплены одна с другой, то шиберы, п. рн спущенном положении плотно прилегают к поду и к боковым направляющим стойкам, чем достигается необходимая герметичность камер печи.

Подъем и опускание всех шиберов производятся при помощи одной лебедки с электродвигателем.

Температурный режим в камере обугливания: в начале камеры вверху 220э, внизу 180:; в середине — вверху 300°, внизу 280°; в конце — вверху от 380 до 390°, внизу — от 370 до 380л

Чурки поступают в печь при температуре их 50е, уголь выходит при температуре 380—390е.

В средний тамбур вмещается одна вагонетка с прокаливаемым углем, поступающим в нее при температуре 380е.

Время пребывания вагонетки с углем в этом тамбуре раЬно двум часам. Средний тамбур отделяется от камеры обугливания и камеры охлаждения угля шиберами с тепловой изоляцией.

Камера охлаждения, примыкающая к среднему тамбуру, на протяжении 7,5 м —- кирпичная, а в остальной части па протя­жении 22,0 м — из листового железа.

Камера охлаждения отделена от среднего тамбура и выход­ного тамбура подъемными шиберами. В ней помещается шесть ва­гонеток. Вагонетка проходит через всю камеру в течение 12 часов. Охлаждение вагонеток и угля происходит за счет передачи тепла наружу через стенки, свод и под. Уголь и вагонетки охлаждаются в камере охлаждения до температуры 60°.

Выходной тамбур — кирпичный, длина его 6,45 м. Он отделен от камеры охлаждения шибером с изоляцией. С наружной стороны выходного тамбура имеется подъемный железный шибер без изо­ляции, герметически закрывающийся.

В выходном тамбуре помещается одна вагонетка с углем. Время пребывания ее здесь — два часа.

Температура угля при его выходе из выходного тамбура дол­жна быть не выше 40°. Вывод вагонеток с охлажденным углем из выходного тамбура и передвижение их на площадке к месту раз­грузки производится при помощи лебедки с электродвигателем, установленной на площадке для разгрузки угля.

Конденсационная установка. Парогазы, по выходе из входного конца камеры обугливания, поступают по газопроводу в поду сна­чала в вертикальный смолоотстойник, а из него — в установку, со­стоящую из системы башен скруббфного типа—смолоотделите - лей, солевых скрубберов для улавливания уксусной кислоты и скруббера для промывки парогазов. Все они железные, одинако­вых размеров. Из первого скруббера—смолоотделителя 7 паро­газы поступают во второй скруббер — смолоотделитель 8. Пройдя через них, парогазы поступают в первый солевой скруббер 9, идут нисходящим потоком и отводятся во второй солевой скруббер 10, Из него — в промывной скруббер 11, а затем, пройдя через капле - уловитель 12, поступают в газодувку 13, которая большую часть парогазов нагнетает через второй каплеуловитель 14 в трубки ре­куператора 15, а избыточную часть парогазов, образующуюся при процессе обугливания дров, — в топку 16 рекуператора.

Для орошения солевых скрубберов с целью улавливания уксус­ной кислоты применяется нейтральный раствор ацетата кальция. Уксусная кислота, поглощенная раствором ацетата кальция, ней­трализуется в лотке известковым молоком. Нейтрализованный рас­твор ацетата кальция из лотка стекает в промежуточный бак — сборник 19, в котором он отстаивается от крупных частичек шлама и идет на орошение солевых скрубберов. Количество раствора, по­ступающего на орошение, во все время работы солевых скруббе­ров остается неизменным. Избыточное количество раствора, полу­чающегося в процессе нейтрализации кислого раствора ацетата кальция, отводится в отстойники 21 и 22. Отстоявшийся чистый раствор ацетата кальция из отстойника стекает в бак 23, а из него поступает в сушильный цех.

В промывном скруббере It орошение производится холодным конденсатом из бака 20 ддя промывной воды. Избыточное количе­ство конденсата отводится из этого бака для извлечения спиртов и других легколетучих веществ, а кислая вода используется для приготовления известкового молока,

Циркуляционные парогазовые продукты обугливания древе­сины, нагретые в рекуператоре до 400—425°. поступают в камеру обугливания по газоходу, расположенному в выходном конце ка­меры обутливания, посредине пода; длина его равна длине четы­рех вагонеток. В своде газохода устроены отверстия, через кото­рые нагретые газы поступают под вагонетки.

Парогазы проходят по камере обугливания навстречу ваго­неткам с древесиной и углем, отдают теплоту, обогащаются про­дуктами сушки и обугливания древесины и вместе с ними выхо­дят из печи в начале камеры обугливания в конденсационную установку. В круговом движении, при определенной производи­тельности печи, количество циркуляционных газов все время остается приблизительно одинаковым.

Рекуператорная установка. Рекуператор имеет две топки с го­ризонтальной колосниковой решеткой. Топливом могут служить дрова, их суррогаты, неконденсирующиеся газы, парогазовая смесь обугливания древесины или генераторный газ.

Продукты горения из топки по вертикальному дымоходу по­ступают в верх первой секции рекуператора, в межтрубное про­странство его. Имеется и вторая топка; продукты горения посту­пают из нее в дымоход второй секции. Пройдя сверху вниз через первую секцию, продукты горения поступают снизу во вторую секцию, из которой их отводят в третью секцию, а из нее — в под­земный газопровод, идущий в камеру сушки.

Циркуляционные газы при температуре 90° нагнетаются в рас­пределительный коллектор первой секции калорифера (по ходу продуктов горения). Пройдя по трубкам сверху вниз, газы затем поступают в низ третьей секции рекуператора, из которой их от - Еодят сверху во вторую секцию. Из второй секции рекуператора циркуляционные газы при температуре 425—450° по хорошо изо­лированному газопроводу поступают в камеру обугливания. Та­ким образом, теплообмен между продуктами горения и циркуля­ционной парогазовой смесью происходит в первой секции по прин­ципу параллельного тока, во второй и третьей — по принципу противотока. Такой метод теплообмена между продуктами горе­ния и парогазовой смесью обеспечивает значительно большие про­изводительность, сроки службы и повышенный коэффициент по­лезного действия рекуператора. Воздух в количестве, необходи­мом для процесса горения, засасывается в топку под действием вентилятора, установленного у камеры сушки.

Размеры трубок, из которых изготовлен рекуператор: длина — 3,2 м; диаметр — 86/102 мм.

Передвижение вагонеток. В камере сушки и в печи вагонетки Передвигаются толкателем. Толкатель состоит из двух лебедок с электродвигателями, стального каната и кареток на роликах, при­крепленных к канату. На канате укреплено всего шесть кареток с толкающим зубом. Каретки расположены в начале камеры суш­Ки; в приемном тамбуре печи; в камере обугливания; в среднем тамбуре; в камере охлаждения; в выходном тамбуре.

Конструктивно каретка выполнена так, что ее зуб все время находится в выключенном (нерабочем) состоянии! и может быть включен при помощи наружных рычагов и внутренних линеек, когда требуется по условиям технологического процесса.

Для передвижения вагонеток в камере сушки и в печи отвер­тывают вертлюги наружного шибера / выходного тамбура, поднимают шибер /, зацепляют крюком троса вагонетку, находящуюся в выходном тамбуре, и при помощи электролебедки, установленной у площадки для разгрузки угля из вагонеток, переводят вагонетку из выходного тамбура на разгрузочную площадку. Затем наружный шибер опускают, поднимают шиберы II и III, включают каретку в толкателя, пускают в действие ле­бедку и вагонетку из среднего тамбура передвигают в камеру охлаждения, толкая все находящиеся в ней вагонетки. Когда каретка толкателя дойдет до крайнего положения, направление вращения лебедки меняют на обратное, пускают в ход другую лебедку и толкатель отходит в исходное положение.

После этого включают каретку б толкателя, и все вагонетки, находящиеся в камере охлаждения, передвигают на длину одной вагонетки вперед; при этом первая вагонетка становится под ши­бер II. Шибер III опускают, включают каретку а и пускают в дей­ствие лебедку, которая первую вагонетку переводит в выходной тамбур. Затем шибер II опускают, поднимают шиберы IV и V и включают каретку д, и вагонетка из приемного тамбура передви­гается на один ход каретки. После отхода каретки в исходное положение работа толкателя повторяется; зуб захватывает ваго­нетку за задний упор и передвигает ее в камеру обугливания. Затем включается каретка г, и все восемь вагонеток передвигаются в камере обугливания в конечное положение. При этом последняя вагонетка встает под шибер IV. Затем опускают шибер V, дают каретке г обратный ход и после этого первую вагонетку устанавли­вают кареткой в в средний тамбур. Шибер IV опускают, откры­вают наружный шибер VI приемного тамбура печи и шибер VII Камеры сушки, и одну вагонетку из камеры сушки при помощи лебедки переводят в приемный тамбур печи. После этого шиберы VI и VII опускают и приступают к передвижке вагонеток в камере сушки. Включают каретку е и при помощи двух лебедок все девять вагонеток в камере сушки передвигают за два хода каретки е на длину одной вагонетки. После этого поднимают шибер VIII в нача­ле камеры сушки и при помощи лебедки вводят в камеру сушки одну вагонетку с сырыми дровами. Шибер VIII опускают. На этом и заканчивается полный цикл передвижки вагонеток в камере сушки и собственно печи.

Технические показатели работы печи. Производительность

Печи при работе на сырых дровах влажностью 40—50%, т. е. све­жей рубки, в зимнее время определяется по количеству переугли - Ваемой древесины 105 м'; в сутки на один канал.

При работе в летнее время на полусухой древесине количе­ства тепла, поступающего с отходящими продуктами горения из топки рекуператора в камеру сушки, вполне достаточно, чтобы обеспечить просушку древесины до влажности 10—12%. В этом случае печь обеспечивает обугливание 126 м3 древесины в сутки на один канал.

При нормально!! работе печи (на двух каналах) и при 320 ра­бочих днях в году печь переугливает 75 тыс. скл. м3 древесины с полнодревесноетью 68%. Выжиг угля при соотношении пород обугливаемых дров 50%, — хвойных и 50% — березы на два кана­ла в течение года составляет 54 тыс. м3.

Манометрический режим при нормальной работе печи характе­ризуется следующими данными (в мм вод. ст.):

Давление:

После газодувки.................................................. 100—130

После рекуператора............................................ 8 — 10

Разрежение:

TOC o "1-3" h z Перед газодувкой................................................ 70—80

. четвертым скруббером.............................. 25—35

, первым скруббером ................................... 15—20

В стояке смо. тоотделителя............................. 0,5—1,0

Во всей камере переуглнвания давление положительное, что имеет весьма важное значение, так как исключается засасывание воздуха. В камере охлаждения давление равно 0,5 мм вод. ст.

Температурный режим таков:

В рекуператоре (в °С)

В топке................................................................................ 1050-1100

„ первой секции......................... •.................................... 650—700

Во второй секции............................................................. 500—600

В борове......................................................... 380—450

Температура циркулирующих неконденсирующихся

Газов при входе з камеру обугливания................................. 380—390

В камере сушки

Верх:

Начало........................................................................................ 45

Конец.................................................................. 120

Низ:

Начало................................................................................... 60

Конец......................................................................................... 100

Температура поступающей в камеру сушки смеси

Топочных газов и воздуха. . . . •........................................ 220—240

В камере обугливания

Верх:

Начало... . . . ....................................... 200

Середина...................................... .............................. 320

Конец................................... ........................................................ 380

Низ:

Начало.................................................................................. 180

Середина................................................................................ 300

Конец............................................................................................. 370

В камере обугливания весьма незначительная разница в тем­пературах по вертикальному сечению: в конце камеры обуглива­ния, где процесс переугливания уже закончился, разница темпера­тур не превышает!0Э.

Равномерность температуры по вертикальному сечению обес­печивает получение равномерною по элементарному составу дре­весного угля. Такая равномерность достигается принудительным движением циркулирующих газов и правильным распределением подаваемого в камеру обугливания теплоносителя.

Температура в камере охлаждения в летний период около 85°, в зимний период — 80°; в выходном тамбуре температура на 10— 12° ниже.

Перед первым смолоотделителем температура 130°, перед пер­вым солевым скруббером 98°, перед промывным скруббером 96° и после пего 95°. Температура парогазов перед рекуператором 95°.

Выход угля из 1 скл. м3 показан в табл. 62.

Таблица 62 Выход Vi-дя в печи В. Н. Козлова в м3

J Выход

Г о лк*тно сухой, дренеслкы в

TOC o "1-3" h z Г: ль............................... ; 86

Сосна................................ * 82

Вгпеза..... .1 67

Содержание нелетучего j порода в угле (в абсолютно сухой массе) 68--70°,', при ггрме не чиже 05%. При нормальном тем­пературном рс-жнме разница в содержании нелетучего углерода в угле вверху и вгипу вдюгютки не превышает 2П;,.

Вес 1 м3 угля в абсолютно сухом состоянии: елового— 120 кг, соснового — от 142 до 147 кг, березосс го от 195 до 210 кг.

Механическая прочность (остаток в барабане) в %: елового угля — от 47 до 50. сосновою — от 54 до 63, березового — от 64 до 66, осинового — от 54 до 57.

Расход дров на шуровку топки рекуператора зависит в основ­ном от ритмичности работы печи, от породы и влажности обугли­ваемых II топливных дров.

При обугливании сырых дров, в состав которых входит 64% березы и 36% хвойных, расход дров составляет 15—16% от техно­логических дров.

Средняя концентрация раствора древесноуксусного порош­Ка— 17,5%. На выпарку раствора и сушку порошка идут отходы дроворазделочнон станции и угольный мусор.

При переработке смешанных дров, в которых сосны 59,5%, березы — 26,8'%. с енны — 5,7'И, ели — 6%, пихты — 2%' из 1 скл. м3 получено древесноуксусного порошка (в растворе), в пе­ресчете на стандартный 67%-ный порошок — 21,72 кг.

При расчете по породам из 1 скл. м3 пихтовых дров получено 9,97 кг порошка, из еловых— 12.76 кг. сосковых— 15,80, осино­вых— 18,55 и из березовых — 39.63 кг.

Вследствие потерь порошка при сушке выход его в килограм­мах в 1954 г. составил из 1 скл. м3 еловых дров — 13, сосновых 14,5, осиновых 17, березовых 3S. Выход смолы из 1 м3 — 23,5 кг.

Особенности печи Козлова. В печи обеспечен выжиг древес­ного угля, одинакового по составу, величине кусков и механиче­ской прочности, так как вагонетки с углем проходят зону прока­ливания, нмеюшую постоянную температуру при крайне незначи­тельной разнице температур между верхом и низом печи, а для пиролиза применяются дрова, разделанные на чурки длиной 0,2 м и толщиной не более 0,13 м.

Вследствие выделения стадии сушки в отдельную независимую камеру устранено подмешивание к продуктам разложения древе­сины дымовых газов или потерн этих продуктов в значительных количествах.

Парогазовая смесь выходит из печи равномерно и имеет прак­тически постоянные состав и температуру (145—150е), благодаря чему улучшается работа конденсационной установки.

Способ выделен-я уксусной кислоты из парогазов, без охлаж­дения их нейтральных; раствором ацетата кальция, циркулирую­щим в солсшх скрубберах, исключает возможность засорения скрубберов и коммуникации шламом, образующимся в результате взаимодействия смолпных кислот с гидратом окиси кальция. Кроме того, он дает возможность потучать концентрированный раствор от переработки дров хвойных пород с содержанием древесно­уксусного порошка в 18% и товарную смолу без затраты пара и воды.

Расход топливных дров влажностью 45—50% на процесс обугливания невелик и составляетт 15—16% от объема техноло­гических дров.

Во всей печи давление - положительное, что исключает попа­дание в печь воздуха.

При извлечении[19] уксусной кислоты из парогазов не в виде аце­тата кальция, а в виде жижки возрастает расход топлива на шу­ровку топки приблизительно на 15%, так как неконденсирующиеся газы приходится нагревать не с 90° до 400°, а с 30° до 400°; воз­растает и расход воды на охлаждение циркуляционных газов.