О.А. Петелина, Е.Н. Аристархов (УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ)

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ

Вопросы экономии энергетических ресурсов стояли перед обществом во все времена. С повышением уровня развития цивилизации эта актуальная проблема все больше обостряется, перерастая в кризис.

Главным направлением ускорения научно-технического прогресса, обеспечивающим интенсификацию лесозаготовительного и деревоперерабатывающего производств, является переход на малоотходные, безотходные и ресурсосберегающие технологические процессы.

Эффективность энергопотребления возможна за счет увеличения использования возобновляемых источников энергетических ресурсов в энергобалансе. В данном случае таким источником является биотопливо.

Разработка и освоение новых ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий деревопереработки должны основываться на анализе и совершенствовании существующих технологических схем.

На предприятиях лесного комплекса одним из направлений переработки древесного сырья является производство древесного угля.

В качестве основного оборудования технологического процесса производства древесного угля в рамках предприятия рассматривается установка МПРУ-22-2.1.

Установка типа МПРУ-22-2.1 предназначена для изготовления древесного угля из древесных и других органических отходов в вертикальных выемных ретортах.

Основным отличием установки от традиционно применяемых является:

- поддержание процессов сушки и пиролиза за счет тепла, получаемого при дожигании и топке пиролизных газов;

- регулирование температурного режима в камерах установки;

- полное дожигание пиролизных газов в топке при температуре 1100 –1250⁰С;

- избыточное технологическое тепло, снимаемое с теплообменника-экономайзера, может использоваться для отопления и горячего водоснабжения помещений, сушки лесоматериалов и других нужд.

Установка эксплуатируется на открытой площадке круглосуточно и круглогодично, специального помещения (цеха) не требует.

Экологическая безопасность установки обеспечивается применяемой технологией, которая предусматривает 100% дожигание пиролизных газов непосредственно в топке установки при температуре 1100 – 1250⁰ С.

Энергосберегающий экономический эффект от использования установки МПРУ-22-2.1 в технологическом процессе предприятия заключается в использовании вторичного тепла, т.е. тепла воды, получаемого в металлических сводах установки, через теплообменники, по воздуховоду подаваемого в сушильные камеры. Кроме этого, используется тепло отходящих газов, которые ранее выбрасывались через дымовую трубу в атмосферу. Достигается данный процесс рекуператором, установленным между сводом установки и дымовой трубой.

Рекуператор – сварной теплообменник d = 2000 мм с врезанными в него трубами d = 114 мм. Отходящие дымовые газы проходят через эти трубы, нагревая их. Поток воздуха снимает тепло и по воздуховоду d = 530 мм доставляет в сушильную камеру, предназначенную для размораживания древесины в зимний период или сушки пиломатериалов. Сушильная камера, в данном случае, представляет собой забетонированное углубление в земле размерами 1200х5000х3000 мм, разделенное двумя металлическими перегородками на три рабочие части. Сверху сушильная камера закрывается тремя металлическими крышками.

Для конкретных условий был проведен расчет рекуператора для нагрева воздуха отходящими газами. Минимально необходимая поверхность нагрева составляет 21 м²

Исходя из имеющегося оборудования - емкости d = 2000 мм и = 4000 мм, предлагается выполнить рекуператор с поверхностью нагрева из стальных труб d = 108 мм и = 3500 мм. Минимальное количество труб в рекуператоре, по расчету, составит 16 штук.

Учитывая сечение газохода и дымовой трубы, количество труб рекуператора необходимо увеличить, чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление для отходящих газов. Если общий газоход будет выполнен трубой d = 700 мм, то количество труб d = 108 мм при этом должно быть 45 шт.

Количество воздуха, необходимое для снятия тепла отходящих газов L = 4500 м³/ч. Это минимальное количество воздуха при заданных температурах, которое должен подавать вентилятор. Необходимый напор вентилятора определяется по сопротивлению воздуха.

Также произведен расчет расхода воды и диаметр трубопроводов по зонам установки. По полученным данным выбран насос К 45/30, с расходом воды G = 45м³/ час.

Данный расчет выполнен на одну установку. При одновременной работе двух установок объем воды и тепла увеличивается вдвое.

На каждом своде установки предусматривается установка воздушников для удаления воздуха при заполнении системы охлаждения.

Экономическая выгода от внедрения оборудования, работающего на вторичном тепле, очевидна. Через энергосбережение прокладывается путь к повышению конкурентоспособности продукции.