Отходы.Ру
https://events.vedomosti.ru/events/eco_21?utm_source=waste&utm_medium=banner&utm_campaign=eco_21

Производство топливных брикетов

Опубликовано Редактор 13-02-2006 (2048 прочтений)
Древесина представляет собой комплекс сложных органических веществ (целлюлоза, лигнин и гелицеллюлоза), составляющих около 96% веса абсолютно сухой древесины.

Компонентный состав древесины:

Порода древесины

Лигнин

Гелицеллюлоза

Пентозаны

Гексозаны

Хвойные

26-30

10-12

13

Лиственные

19-28

23-29

3-6

Целлюлоза является основным компонентом древесины и обуславливает упругость древесины, ее механическую прочность. Целлюлоза устойчива к воздействию температур вплоть до 200 °С. Экзотермический процесс разложения целлюлозы начинается при температуре 275 °С.

Лигнин обеспечивает прочность структуры древесины. При нагревании в присутствии влаги лигнин пластифицируется. Пентозаны и гексозаны обладают более лучшей растворимостью в воде при повышенной температуре и давлении могут выполнять роль склеивающихся веществ.

Таим образом низкомолекулярные компоненты древесины в присутствии влаги в условиях повышенного давления и температуры могут пластифицироваться, плавиться, растворяться и участвовать в формировании адгезионного контакта, обеспечивая прочность брикета.

Разнообразные брикеты из древесных отходов

Топливные брикеты для промышленного использования и длительного хранения должны иметь повышенную прочность и влагоустойчивость. Для получения таких брикетов требуется термическая обработка измельченных отходов при температуре 200-300 °С.

Преимущества древесных брикетов

Брикетирование древесных отходов позволяет:

  • расширить сферу использования древесных отходов в качестве топлива;
  • решить проблему переработки древесных отходов;
  • повысить теплотворную способность древесного топлива;
  • сократить объем древесных отходов.

Прессование является одним из основных процессов в технологии брикетирования измельченных древесных отходов без связующего. В процессе прессования брикетов происходит сближение частиц измельченного древесного материала на расстоянии, при котором возможно межмолекулярное взаимодействие. Удельное давление прессования и продолжительность обжатия в значительной мере зависят от вида прессуемого древесного материала, технологии его подготовки и определяется опытным путем.

Брикетированию подвергается только мелкодисперсионные древесные частицы (размер частиц не более 5-7мм) с влажностью не более 12-15% (в отдельных случаях – до 20%). Производство брикетов из древесных отходов включает три основные операции: измельчение, сушку и прессование.

Физико-механические свойства топливных брикетов:

  • Плотность: 900 ÷ 1200 кг/м3
  • Теплотворная способность: 4000 ÷ 4500 ккал\кг
  • Влажность: 0 ÷ 5 %
  • Прочность на сжатие: 8÷14 МПа

Машины для производства топливных брикетов

Изготовлением брикетировочных установок занимаются более 50 различных фирм. По способу формирования брикета установки можно разделить на четыре основные группы.

В установках первой группы брикет формируется в сплошной матрице возвратно-поступательно движущимся поршнем. К этой группе установок относится и торфобрикетный пресс.

Ко второй группе относятся поршневые брикетировочные установки. Брикет формируется в разъемной (цанговой) матрице в результате трения и давления, создаваемого цилиндрическим поршнем с механическим или гидравлическим приводом. На установках этой группы получают брикеты цилиндрической формы диаметром 30-60 мм различной длины.

Машины для брикетирования поршневого типа предназначены для более высокой производительности (до 2500 кг/час). Машины этого класса включают автоматический поршень, (коленчатый вал) маховик, устройство пульсирующей подачи сырья. Эти машины имеют относительно невысокую стоимость, однако обеспечивают меньшее уплотнение, чем другие брикетирующие машины. Удельное потребление энергии – 40-60 (Вт/кг), удельные кап. затраты – 60-80 долл./кг, плотность брикета – (900-1100) кг/куб. м, средняя производительность – 500-2500 кг/час.

В установках третьей группы брикет формируется способом непосредственного прессования червячным конвейером (шнеком), создающим удельное давление 100-120 МПа в обогреваемой матрице с температурой 300-350 °С. Плотность брикетов 1,0-1,4 кг/дм 3 обеспечивает их сохранность при хранении и транспортировке. Брикет формируется в виде бесконечной ленты круглого или квадратного сечения с отверстием по центру. Ленту раскраивают на поленья 100-250 мм, упаковывают и укладывают на поддоны. Поверхностный слой и внутреннее отверстие брикета под действием высокой температуры подвергается пиролизу с образованием угля, что улучшает условия горения брикетов. Средняя производительность червячных машин 400-800 кг/час.

Рабочим органом машин является стальной червяк изготовленный из специального сплава. Срок службы червяка превышает 500-800 часов. Червяк может быть легко заменен новым, а изношенный может быть восстановлен. Влажность исходного сырья не должна превышать 10-12%.

К четвертой группе относятся вальцевые брикетировочные установки. На этих установках брикет формируется между вращающимися вальцами со специальными углублениями, придающими форму брикету.

Брикетирование мелких древесных отходов – специфический технологический процесс, который требует оптимального подбора оборудования.

Наиболее развивающимся направляем брикетирования древесных отходов в Европе сегодня считается производство гранул или пеллет. По данным dk - TEKNIK ENERGY рост цен на пеллеты на рынках Европы за последние два года составлял в некоторых случаях более 50%, рост объемов производства пеллет – более 20%.

Анализ внутреннего рынка показывает, что цена на топливные брикеты из древесных отходов (гранулы, пеллеты, брикеты в виде поленьев и др.) колеблется от 1650 руб./т до 5000 руб./т. В среднем стоимость 1 т брикетов составляет 2,5-3 тыс. руб./т. Цена реализации дров в Костромской области составляет 20-180 руб. /куб. м, а себестоимость – от 50-300 руб. /куб. м. Учитывая что в худшем случае плотность древесины оценивается в 0,4 т/куб. м, а влажность дров – 50%, то получим, что средняя стоимость 1 т сухих дров составляет 500-800руб/т и не превышает 1500 руб./т.

Таким образом топливные брикеты неконкурентноспособны на рынке топлива Костромской области. И в случае организации производства топливных брикетов (гранул, пеллет) по-видимому необходимо ориентироваться на европейский рынок, т.е. на экспорт производимой продукции.

Эколого-экономическая оценка эффективности древесной биомассы в качестве топлива

Преимуществом использования древесины в качестве топлива являются:

  • Уменьшение объема золы:
    • при сжигании бурого угля образуются золы до 40% от веса сжигаемого топлива;
    • при сжигании угля – около 20%;
    • при сжигании древесины – 0,5-3%.

При этом золу от сжигания древесного топлива возможно использовать как минеральное удобрение, а шлаки от сжигания угля содержат тяжелые металлы и обладают хотя и слабой, но повышенной радиоактивностью.

  • Уменьшение выбросов в атмосферу.

Выделение углекислого газа при сжигании больше чем при использовании древесного топлива:

  • газа – в 15 раз;
  • дизельного топлива – в 20 раз;
  • кокса – в 30 раз;
  • угля – в 50 раз.

Выбросы вредных веществ при сжигании различных видов топлива (по данным ОАО "Промгаз") составляют:

 

Твердые частицы (кг/Гкал)

Бензапирен (кг/Гкал)

Тяжелые металлы (10 -6кг/Гкал)

Газа

0,004-0,017

0,057-0,129

-

Мазут

0,2-0,4

0,046-0,69

1,1

Бурый уголь

0,26-26,0

0,1600,67

-

Каменный уголь

8,7-12,3

0,07-0,44

0,96-64,0

Торф

3,8-11,4

1,0

0,8-3,1

Дрова

8,07

1,36-4,95

-

Тяжелые металлы – в данном случае это сумма содержания пятиокиси ванадия, мышьяка, хрома и ртути в газовых выбросах.

Приведенные данные показывают, что древесное топливо является экологически более чистым, чем уголь, причем предпочтение, по-видимому, должно быть отдано установкам газификации.

В связи со вступлением в силу Киотского протокола к Рамочной Конвенции ООН по Изменению Климата легитимным становится формат проектов Совместного Осуществления (ст.6 Киотского протокола). Для российских корпораций появляется новая возможность привлечения целевых инвестиций на проекты технологической модернизации, энергосбережения и повышения энергоэффективности производства, ведущие к сокращению выбросов парниковых газов.

Внедрение технологий использования возобновляемых источников энергии (биомассы низкотоварной древесины и древесных отходов) в практику энергосбережения с целью сокращения эмиссии парниковых газов может быть реализовано в рамках проекта совместного осуществления (JI). Малые однотипные проекты, реализуемые в одном регионе, могут быть объединены в один проект с утверждением программы реализации.

Сокращение выбросов двуокиси углерода при реализации данных технологий наряду с ресурсосберегающей функцией позволяет привлечь дополнительные инвестиции к реализации подобных технологий.

Гаев Ф.Ф.

Если вы обнаружили ошибки или у вас есть замечания, сообщите нам.
  Печать

Рейтинг 2.60/5
Рейтинг: 2.6/5 (80 голосов)