Утилизация Расчет полигона ТБО

Газификация/Сжигание газов во вторичной камере сгорания (газогенераторная топка) представляет собой двухэтапный процесс. На первом этапе топливо подается шнековым питателем на наклонную решетку  в первичной камере (предтопке), где  оно нагревается до такой температуры, при которой происходит процесс  газификации. Перегретый и смешанный  со вторичным воздухом древесный  газ сгорает во вторичной камере практически без остатка. Продукты сгорания используются в котле или  печи для получения горячей воды, пара или воздуха. В когенерационном  режиме пар может использоваться в паровой турбине для получения  электроэнергии. Диапазон мощностей  систем сжигания такого рода от 150 кВт  до 30 МВт. Недостаток - высокая стоимость. Сжигание пылевидного топлива осуществляется с помощью специальных горелок, предназначенных для сжигания древесной пыли, образующейся в процессе производства или в результате измельчения древесных отходов в пыль. Весь процесс от исходных древесных отходов, измельчения в пыль с влажностью порядка 8%, подачи и сжигания пыли - полностью автоматизирован. Получение энергии с использованием только древесной пыли используется достаточно редко; обычно это топливо используется в котельных или ТЭЦ, работающих на пылевидном угле и/или торфе. Стоимость комплектного оборудования для сжигания древесной пыли также высока.

Быстрый пиролиз

Быстрый пиролиз  представляет собой процесс, при  котором сухие (<10% влажности), измельченные в порошок древесные отходы, включая  опилки, кору и т.д., быстро нагреваются  в кипящем слое инертного материала  внутри реактора до температуры 450 - 500 °С при отсутствии воздуха.

 

 

 

 

 

Рис. 5. Схема быстрого пиролиза древесных отходов

Продуктами  пиролиза являются частицы древесного угля, неконденсирующийся газ, конденсирующиеся пары и аэрозоли. Частицы древесного угля отделяются в циклоне, а летучие  вещества подвергаются быстрому охлаждению, в результате которого образуется жидкость - синтетическое жидкое топливо (пиротопливо), поступающее в накопительный  резервуар.

Пиролизный  газ сжигается в горелке реактора, однако, этого тепла недостаточно для поддержания процесса. Поэтому  требуется дополнительный источник тепла, например, природный газ. Основной продукт пиролиза - синтетическое  жидкое топливо (пиротопливо) - имеет  калорийность, составляющую примерно 55% от калорийности дизельного топлива. Используется путем сжигания в газотурбинных  установках (ГТУ) или дизельных двигателях. Несмотря на высокую эффективность  и удобство использования жидкого  синтетического топлива, отсутствие отходов, пиролиз только недавно вышел  из стадии исследований и опытных  разработок (максимальная производительность действующей пилотной установки  составляет 10 тонн в сутки) , что обусловливает  высокую стоимость используемого  оборудования.

 Газификация

Газификация представляет собой процесс высокотемпературного превращения древесины (и других видов биомассы, а также угля и  торфа) при нормальном или повышенном давлении в газ, называемый древесным  или генераторным газом, а также  небольшое количество золы, в специальных  реакторах (газогенераторах) с ограниченным доступом воздуха или кислорода.

 

 

 

 

 

Рис. 6. Схема процесса газификации древесных отходов

Генераторный  газ имеет температуру 300 - 600 °С и  состоит из горючих газов (CO, H₂ , CH₄ ), инертных газов (CO₂ и N₂ ), паров воды, твердых примесей и пиролизных смол. Из 1 кг древесной щепы получают около 2.5 Нм3 газа с теплотой сгорания 900 - 1200 Ккал/Нм3 . Эффективность газификации достигает 85-90%. Благодаря этому, а также удобству применения газа, газификация является более эффективным и чистым процессом, чем сжигание.

Наиболее  подходящей технологией получения  электро- и тепловой энергии из древесных  отходов для малых и средних  предприятий, а также небольших  городов и поселков, использующих котельные на жидком топливе, является процесс газификации в Газогенераторах древесных отходов в составе Газогенераторных электростанций и Газогенераторных тепловых станций .

  9.2 Использование древесных отходов в строительстве

 

Технический прогресс коснулся главным образом  механизированного производства столярных  и древесно-волокнистых плит, деревобетона (арболита), древесностружечных плит, щитов  и др., из отходов практически  любых размеров. Такие плиты и  многие другие изделия анизотропны  по свойствам, не коробятся, не усыхают  и как полуфабрикат используются при производстве красивых фанерованных дверей, встроенной мебели, облицовочных панелей, перегородок, теплоизоляционных изделий и деталей, стеновых блоков и панелей (из арболита), паркета и кровли и т. п. И, тем не менее, на многих лесосеках и заводах продолжает скапливаться огромное количество отходов.

Из кусковых отходов лесопиления и деревообработки  могут быть изготовлены клееные  панели, щиты и плиты, щитовый паркет, дверные коробки, кровельная и штукатурная  дрань, кровельная плитка и гонт, заготовки  для столярного производства, арболит  и стеновые блоки и панели из него, древесноволокнистые и древесно-стружечные плиты и др. Они с успехом  заменяют деловую древесину. Среди  них особой известностью в строительстве  пользуются древесно-волокнистые плиты, которые являются современным строительным и отделочным материалом. Для их получения разработаны специальные  технологические линии на заводах  и комбинатах строительных материалов. Особо ценные сорта плит используют для отделки стен, перегородок, дверных  проемов, встроенной мебели, для облицовки  кухонной мебели и других элементов  в жилых, общественных и промышленных зданиях. Плиты для декоративных целей обрабатывают с получением необходимой окраски их поверхности, тиснения и пр.

Опилкобетон

Из опилок и стружек материалы и изделия  изготавливают либо на основе вяжущих  веществ (опилкобетон, ксилолит, термиз, термопорит, гипсопилочные блоки  и др.), либо без применения специальных  вяжущих (лигноуглеводные пластики, вибролит и др.).

При изготовлении опилочных конгломератов с введением  в них вяжущих веществ, кроме  опилок вносятся в смесь песок, гравий, минерализаторы (жидкое стекло, известковое  молоко, раствор фтористого натрия и др.). Опилки используются не только свежие, но и лежалые. В качестве вяжущих — цемент, известь, гипс, каустический магнезит и др. Так, например, для приготовления ксилолитовой смеси при производстве плит (для  устройства полов) используют каустический магнезит, затворяемый на водном растворе хлористого магния. В полуторном или двойном количестве (по общему) по отношению к магнезиту добавляются в смесь опилки влажностью не более 8%, а при необходимости получения жесткого покрытия (а не пластичного) вносится еще небольшая часть кварцевого песка. В так называемые твердые опилочные плиты в качестве связующего вносятся аммиак, смолы или смесь смолы с аммиаком, а при производстве листового тырсолита толщиной от 1,5 до 8 мм используют карбамидную смолу с примесью отвердителя (контакта Петрова).

Наиболее  ответственный режим на стадии горячего прессования ведется при давлении 1 ... 5 МПа и температуре 160 ... 170С  с последующим охлаждением плит пресса до 20°С. Имеет значение порода исходной древесной смеси. Для этих пластиков пригодны ель, лиственница, сосна, береза и осина. Готовые изделия (пластики) используют в качестве конструкционно-отделочного  материала; они покрываются в  технологический период облицовочным шпоном. Сходными в производстве являются пьезотермопластики — плитный или  плиточный материал, изготовляемый  при высоких давлениях и температуре  из древесных отходов, особенно опилок, без добавления связующих веществ.

 Фибролит

Из коры и  сучьев получают материалы и изделия  на основе вводимых вяжущих или без  их применения. Так, например, с применением  гипсового вяжущего предложено получать королит. С этой целью подсушенная, измельченная и просеянная кора загружается  в смеситель, заливается растворами антисептика (например, оксидифенил  натрия) и ингибитора (например, казеина, буры, мездрового клея). Смесь объединяется с гипсовым вяжущим веществом, перемешивается до однородного состояния и в  формах уплотняется при давлени. Королит применяют как утеплитель полов и стен. Вместо гипса используют портландцемент и цементно-песчаный раствор.

Среди других изделий с применением коры и  сучков с добавлением или без  добавления связующих следует отметить изоляционные плиты, плиты из цельной коры, сучкоблоки и др. В изоляционных плитах пресс-масса из измельченной коры ели, гидрофобизатора и антипирена обрабатывается связующим в виде сульфитной барды (отхода производства целлюлозы по сульфитному способу) с последующим формованием и горячим прессованием плит.

 Арболит

Кроме рассмотренных  выше материалов и изделий из древесных  отходов имеется большое количество освоенных промышленностью и  широко применяемых традиционных органических теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных  материалов. Они получаются с применением  растительного сырья и отходов  лесного и сельского хозяйства. Среди них древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты, фибролит, арболит, камышитовые плиты, торфяные плиты и др.

Материалы и  изделия с применением отходов  древесины, часть которых была указана  выше, являются, как правило, типичными  представителями строительных конгломератов, получаемых на искусственных или  естественных (лигнин, полисахариды) связующих  веществах. Несомненно, что при оптимальных  структурах они обладают комплексом наилучших показателей свойств, поэтому их состав следует определять с учетом ранее изложенных общих  закономерностей. Вместе с тем на их примере очевидна некоторая условность границы при разделении строительных материалов на искусственные и естественные, тем более с конгломератным типом структуры. [11]

ДСП, ДВП

Древесно—стружечные плиты (ДСП). Наиболее распространенным в России мебельным материалом являются древесно—стружечные плиты, которые изготавливаются из отходов лесопиления, деревообработки и фанерного производства. В качестве связующих веществ используются при горячем прессовании плит преимущественно карбамидоформальдегидные смолы. Производство ДСП зародилось в конце 1930-х годов прошлого века в Германии и Швейцарии — странах, бедных собственными лесными ресурсами и поэтому особенно заинтересованных в максимальном использовании древесных отходов. Из ДСП изготовляют конструкционные элементы мебели, стенки и полки шкафов, боковые и горизонтальные поверхности столов, столешницы. 

Древесно—волокнистые плиты ДВП — листовой материал, изготовляемый в процессе горячего прессования массы из древесных волокон, сформированных в виде ковра. Эти волокна получают путем пропарки и размола древесного сырья. Они представляют собой отдельные клетки тканей, их обрывки или группы клеток древесины. Сырьем служат отходы лесопиления и деревообработки, технологическая щепа и дровяная древесина. Для улучшения эксплуатационных свойств в массу добавляют упрочняющие вещества (например, синтетические смолы), парафин, церезин, антисептики и др. Формирование ковра может осуществляться в водной среде с получением плит односторонней гладкости (мокрый способ производства) или в воздушной среде с получением плит двусторонней гладкости (сухой способ). [9]

ЭДНП 

ЭДНП - экологически чистые дешевые древесно-наполненные  пластмассы на основе отходов древесины  и полимеров, способны заменить широко используемые в мебельном производстве и жилищном строительстве древесностружечные и древесноволокнистые плиты (ДСП, ДВП, МДФ), применение которых вредно для человека из-за постоянного выделения  токсичных веществ - свободного формальдегида  и фенола. Продукция: Из ЭДНП могут  быть получены изделия широкой номенклатуры в зависимости от способа промышленной переработки- прессования и экструзии. Плитные изделия:

простая или  филенчатая отделочная мебельная доска;

столешницы, подоконник и другие плиты;

дверные полотна;

облицовка, элементы строительных конструкций;

опалубка.

Исходным  материалом для получения ЭДНП служат древесные опилки, стружка, стебли тростника, бамбука, шелуха риса и другие отходы древесно-растительного происхождения, а в качестве полимерного связующего применяются термопласты (полиэтилен, полипропилен) и их отходы. [12]

9.3 Производство топливных брикетов

Получение готовой  продукции из древесины сопряжено  с огромными потерями, которые  принято называть отходами. Типичная лесопилка превращает около 60% древесины  в доски, при этом 12% уходит в отпил, 6%-концевые обрезки и 22% - горбыль  и обрезки кромок. Объем интересующего  нас сырья (отпила и стружки) на этапе  деревообработки достигает 12% от исходного  сырья. Одним из основных направлений  утилизации древесных отходов является их использование для получения  тепловой и электрической энергии. Технологии переработки опилок и  древесных отходов способны сделать  деревообрабатывающее производство безотходным  и экологически чистым. Переработка  древесных отходов в топливные  брикеты решает многие проблемы, связанные  со вторичной переработкой отходов  древесины в процессе производства.

Брикеты –  спрессованные изделия цилиндрической, прямоугольной или любой другой формы, их длина обычно 100 – 300 мм не должна превышать в пять раз их диаметр, который является большим, чем 25 мм, а обычно 60 – 75 мм.

В основе технологии производства древесных топливных  брикетов лежит процесс прессования  мелко измельченных отходов древесины (опилок) под высоким давлением  при нагревании, связующим элементом  является легнин, который содержится в клетках растений. Брикеты получаться прямым прессованием на гидравлическом или механическом прессе. Кроме того, можно использовать метод шнекового прессования, когда продукция выходит непрерывно (как на мясорубке).

Схема мини-завода [10] для производства топливных брикетов из древесных отходов представлена на рис.7. На схеме показан набор оборудования, необходимый для организации производства топливных брикетов из кусковых древесных отходов. Оборудование мини-завода смонтировано в контейнерах, что делает возможным перемещение мини-завода с одного места работы на другое без существенных денежных и временных затрат.

Рис.7.  Схема мини-завода для производства биотоплива из древесных отходов или торфа (один из вариантов).

1 – Контейнер    10 – Топливный бункер теплогенератора 

2 – Транспортер    11 – Топочное устройство теплогенератора

3 – Рубительная машина   12 – Камера дожига теплогенератора