КРИТЕРИЙ ВЫБОРА
ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ
Руденко Б.Д. Хлебодаров В.Н., Плотников С.М.
(СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
The Complex decision requires the problem of conversion of departures flattery production. Besides, one of the most important problems of branch in edge is all big remoteness from infrastructure of timber resources. Consideration 9 The Variants of conversion of departures wood and formulate criterion her use.
Определяющим фактором использования древесины является первичная переработка древесных отходов. Разработано много вариантов использования древесины, однако до полного ее использования еще далеко. Для этого есть причины. Рассмотрим производственное использование древесины, обозначив рассматриваемые варианты как производство №1 и т.д.
Производство №1. В некоторых случаях кусковые отходы можно передавать для переработки в качестве технологического сырья на другие предприятия. Однако вывозить кусковые отходы (крупные) за пределы предприятия даже на небольшие расстояния невыгодно в связи с большой трудностью складских и погрузочно-разгрузочных работ. Поэтому целесообразно перерабатывать кусковые отходы в щепу на месте и направлять эту щепу на соответствующие специализированные предприятия для использования в качестве исходного сырья. Кусковые отходы следует перерабатывать в щепу при использовании их не только в качестве технологического сырья, но и в качестве заводского топлива (при использовании традиционных котлов) - наиболее эффективно и интенсивно сгорают отходы, имеющие размер от 25 до 100 мм (щепа). В зависимости от целевого назначения и предъявляемых требований различают щепу технологическую и топливную. Основным оборудованием при изготовлении технологической щепы являются рубительные машины.
Производство №2. Брикетирование сыпучей древесины достигается путем прессования со связующими или без них. Более широко применяется брикетирование без связующих. Сыпучая древесина, занимающая значительное пространство, после брикетирования уменьшается в объеме в несколько раз, становится транспортабельной и удобной в обращении. Брикетирование сыпучих отходов увеличивает теплотворную способность опилок и стружки. Брикеты применяются в качестве заводского топлива и для снабжения местного населения твердым топливом. Брикетирование опилок увеличивает производительность варочных котлов в гидролизном производстве при загрузке этих котлов не опилками, а опилочными брикетами. Для брикетирования щепы требуются более мощные прессы, чем для брикетирования опилок. Практически брикетированию подвергают только опилки. Влажность опилок перед брикетированием должна быть не выше 12-15% и не ниже 8-9%.
Производство №3. Гранулирование древесных отходов - это получение топливных гранул из любых древесных отходов, образующихся в процессе механической переработки древесины. К преимуществам этого способа обработки можно отнести рациональное использование древесных отходов, получение высококалорийного экологически чистого топлива, повышение КПД, возможность введения системы механизации и автоматизации топочных устройств благодаря использованию гранул, повышение устойчивости процессов горения. Технология гранулирования древесных отходов включает : сбор отходов, измельчение, сушку и непосредственно гранулирование. Сущность гранулирования заключается в последовательной обработке влагой, температурой и давлением сухого мелкодисперсного сыпучего сырья. В качестве основного оборудования для гранулирования могут быть использованы сельскохозяйственные грануляторы.
Производство №4. Прямое сжигание древесины широко используется на бытовом уровне. Технологии энергетического использования древесных отходов постоянно совершенствуется. Наиболее распространенным является перевод котельных с жидкого топлива или угля на древесные отходы, что требует реконструкции топочных устройств и создания необходимой инфраструктуры хранения и подготовки топлива. Сейчас в России появляются специальные котельные для сжигания древесных отходов достаточно крупного размера, сконструированные по новым технологиям, КПД которых достаточно высок.
Производство №5. Газификация биомассы с последующим срабатыванием в газовых турбинах. Предварительные расчеты, проведенные в Принстонском университете, показывают, что турбогенераторы, работающие на продуктах газификации биомассы, могут успешно конкурировать с традиционными тепловыми, ядерными и гидравлическими энергоустановками.
Газификация древесных отходов обеспечивает получение топливного газа, основу которого составляет СО, Н2 и N2 и который может быть использован в качестве газообразного топлива в котельных, газовых турбинах и двигателях внутреннего сгорания. В России имеется опыт создания и опытной эксплуатации установок тепловой мощностью от 100 кВт до 3 МВт, обеспечивающих производство топливного газа в объемах от 70 до 2500 м3/час, что соответствует объемам переработки древесных отходов от 40 до 2200 кг/час.
Производство №6. Пиролиз биомассы представляет собой процесс термического разложения органических соединений без доступа кислорода и происходит при относительно низких температурах (500-800°С) по сравнению с процессами газификации (800-1300°С) и горения (900-2000°С). Первичными продуктами пиролиза могут быть жидкость (теплота сгорания 20-25 МДж/кг), твердое углистое вещество (30 МДж/кг) и газы (15-22, 4-8 МДж/нм3)в зависимости от вида и параметров процесса пиролиза, вторичными - энергия, топливо и химические продукты. Выход жидкости может достигать до 80 % массы сухого сырья, пиротопливо может использоваться в качестве заменителя котельного топлива. Выход твердого продукта может достигать 30-35 % массы сухого сырья при карбонизации и медленном пиролизе. Может использоваться в качестве топлива (основном для бытового применения в каминах), а также для технологических нужд промышленности (металлургической, электроугольной, фармакологической, для очистки воды и газов). Выход газообразного топлива может доходить до 70% массы сухого сырья при высокотемпературном быстром пиролизе. Состав газа зависит от сырья и параметров процесса.
Производство №7. В составе продуктов пиролиза выявлено несколько сотен химических составляющих. Все большее внимание уделяется регенерации отдельных химических соединений (левоглюкозан и гидроксиуксусный альдегид) или их семейств (полифенолы) из продуктов пиролиза. Более высокая ценность отдельных химических продуктов по сравнению с топливом могла бы сделать выгодным извлечение этих продуктов даже при их небольших концентрациях. Интегральный подход к проблеме получения химических продуктов и топлива открывает широкие возможности в этом направлении.
Производство №8. Анаэробное сбраживание. При анаэробном сбраживании органические вещества разлагаются в отсутствие кислорода. На первом этапе сложные органические полимеры (клетчатка, белки, жиры и др.) под действием природного сообщества разнообразных видов анаэробных бактерий, разлагаются до более простых соединений: летучих жирных кислот, низших спиртов, водорода и окиси углерода, уксусной и муравьиной кислот, метилового спирта. На втором этапе метанобразующие бактерии превращают органические кислоты в метан, углекислый газ и воду.
Тесная связь между участвующими в сбраживании группами бактерий обеспечивает достаточную стабильность процесса. Для нормального протекания процесса анаэробного сбраживания необходимы оптимальные условия в реакторе: температура, анаэробные условия, достаточная концентрация питательных веществ, допустимый диапазон значений рН, отсутствие или низкая концентрация токсичных веществ. Наилучшим образом сбраживание происходит при температуре 30-40 °С (мезофильной бактериальной флоры), а также при температуре 50-60 °С (термофильной бактериальной флоры). Выбор мезофильного или термофильного режима работы основывается на анализе климатических условий. На процесс метанового брожения и количество получаемого биогаза влияет и время обработки отходов.
Производство №9. Остаток, образующийся в процессе получения биогаза, содержит значительное количество питательных веществ и может быть использован в качестве удобрения. В условиях, благоприятных для анаэробного сбраживания, обычно разлагается около 70% органических веществ, а 30% содержится в остатке. Метод анаэробного сбраживания наиболее приемлем для переработки животноводческих отходов с точки зрения гигиены и охраны окружающей среды, так как обеспечивает наибольшее обеззараживание остатка и устранение патогенных микроорганизмов. Жидкая фаза навоза после анаэробной переработки обычно отвечает требованиям, предъявляемым к качеству сточных вод органами охраны природы.
В данном рассмотрении не участвуют крупное производственное использование древесного сырья, такое как производство ДВП, ДСтП, МДФ, ЦБК, так как структура таких производств весьма требовательна к осуществлению технологического процесса. Не рассмотрены также варианты использования древесных отходов путем прессования их совместно с термопластичными полимерными отходами.
Сформулируем составляющие критерия выбора производственного использования древесных отходов в общем виде.
Стоимость оборудования - С
Затраты на организацию производства -З
Продажная стоимость единицы продукции – П
Объем выпуска в год – О
Критерий (К) можно вычислить по формуле
К = (С + З)/(П × О).
Для Красноярска при производстве топливных брикетов на промышленной площадке критерий К может составить
К = (9 121 923)/(3 000×7 200) = 0,42,
где затраты на покупку оборудования и пуск в эксплуатацию (С + З) = 9 121 923 руб;
продажная стоимость топливных брикетов – 3 000 руб. за тонну;
объем выпуска - 7 200 т в год.
Величина критерия будет зависеть от затрат на реализацию проекта и стоимости от продажи продукции. Для различных районов эти величины будут различными. Реально величина К будет колебаться от 0,3 до 0,9, чем ниже эта величина, тем привлекательней проект.
Предлагаемый критерий позволяет сопоставить эффективность использования древесных отходов при сравнении различных технологических вариантов.
Список использованных источников
1. http://www.energy-exhibition.com/Exhibition/Tema_pav1/netrad_ie.htm
2. http://www.krona-spb.ru/info/cont/othod12.htm
3. http://www.innov.kirov.ru/intellect/list/object.html?id=7
4. http://ust-razvitie.narod.ru/Energy_6.htm
5. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/50.html