Имеются различные установки для угле­жжения, обладающие преимуществами и недостатками. Применительно к суще­ствующей задаче использования лесосечных отходов и отходов деревоперераба - тывающих предприятий, нас интересуют установки, способные работать на ми­нимальном удалении от мест их образования с минимальным количеством об­служивающего персонала и минимальной потребности в технике.

Основные требования, предъявляемые к установкам для углежжения:

- мобильность;

- экологичность (минимум выбросов в атмосферу и отсутствие попада­ния в почву жидкой составляющей);

- минимум площади, обслуживающей техники и персонала;

- высокий выход продукта и качество угля;

- экономически оправданная производительность.

Наиболее распространённой конструкцией печи является печь УВП-5, об­ладающей рядом недостатков, которые не компенсируются её преимуществами. Сохраняя её преимущества, многие разработчики предложили ряд установок, об­ладающих значительными преимуществами и ноу-хау.

Учитывая стоящие перед нами задачи, упомянем некоторые из них:

- из малых установок - установки «Парма» , О-2;

- из установок большой производительности стационарных - «Поликор»;

- из перспективных большой производительности - разработка НТЦ ЛПК по кучному углежжению.

На Дальнем Востоке испытаны с положительным результатом углевыжи - гательный мобильный комплекс УВК 002. 000.00 для лесосечных отходов и угле - выжигательная печь НТУ-1 для кусковых отходов в условиях делян и деревооб­рабатывающих предприятий конструкции НПО «Новые технологии». Подготов­лено промышленное изготовление оборудования на предприятиях края.

Основные параметры, размеры и показатели работы

УВК 002. 000.00 и НТУ-1:

TOC o "1-3" h z Объём печи, куб. м..................................................................................... 15

Объём загружаемого сырья, куб. м............................................................. 10

Количество получаемого угля за цикл, т (ориентировочно), т............. 1 - 1,5

Продолжительность цикла, час........................................................... 50 - 60

Расход дров для топки печи за цикл, куб. м......................................... 1,5 -2

Установленная электрическая мощность, квт........................................... 2,4

Количество потребляемой электроэнергии за цикл, кВт. ч........................... 5

Количество циклов за месяц, цикл...................................................... 8 - 9

Производительность печи - расчётный выход угля в месяц, т.............. 10 -15

Габаритные размеры, мм:( со снятой дымовой трубой...... 6000 х 2800 х 2600

Для НТУ-1 (двухмодульное исполнение)...................... 12000 х 2800 х 2600

Масса общая, т........................................................................................... 10

Для НТУ-1, т............................................................................................. 12

Технологический процесс углевыжигания. Технологическая схема произ­водства угля древесного и продуктов его переработки.

УВК в виде одного модуля, а НТУ-1 в виде двух модулей доставляются на лесоделяну в район склада древесины, на территории которого накапливаются отходы лесозаготовки (вершинник и крупные сучья).

Площадка под установку печи располагается таким образом, чтобы было удобно доставлять отходы древесины для загрузки в контейнеры и подготавли­вается путём очистки её от древесины и растительных остатков. Размеры площадки 25х20м.

Модули печи и модуль загрузки-выгрузки (для НТУ-1) выставляются горизонтально и стягиваются стяжными болтами. На модуль печи устанавли­вается дымовая труба и раскрепляется растяжками.

Углевыжигательная печь НТУ-1 работает следующим образом.

Контейнеры, расположенные на загрузочной площадке при открытых дверцах загружаются сырьем. Сырьё представляет собой: вершинник и круп­ные сучья (диаметром от 3 см до 14 см) и длиной не более 900 мм. Более крупные поленья подлежат расколке на столько частей, чтобы наибольшая линия раскола по торцу не превышала 20 см. После загрузки дверцы закрывают и контейнеры с углем с помощью ручной лебедки перемещают в загрузочный блок. После этого загрузочный блок с помощью ручной лебедки передвигают на роликах в корпус пока торцевая стенка плотно не закроет люк в корпусе. Далее разжигают топку, включают вентилятор. После завершения сушки древесины (достижение температуры 230...250 °С внутри корпуса печи) нагнетательный вентилятор от­ключают, топку герметизируют ( процесс углежжения идет без доступа воздуха). После окончания процесса углежжения ( достижение внутри корпуса печи темпе­ратуры 400., .450 °С ) внутрь корпуса печи впрыскивается с помощью насоса во­да для осуществления частичной активации и охлаждения угля. После охлаж­дения угля (достижения температуры корпуса 100 - 150 °С) загрузочный блок с помощью ручной лебедки выдвигают из корпуса в исходное положение.

Контейнеры с углем передвигают из загрузочного блока на разгрузочную площадку лебедкой и с помощью устройства опрокидывают для разгрузки угля.

С загрузочной площадки, заранее заполненные сырьем, контейнеры пере­мещают в загрузочный блок и повторяют операции как описано выше.

Для производства угля на лесоделянах предпочтительно использовать угле - выжигатсльный комплекс У15К в одномодульном исполнении, который загружа­ется долготьём с лучшим использованием рабочего пространства печи по сравне­нию с печью Т1ТУ-1, которая предпочтительна при переугливании кусковых от­ходов лесопиления и деревообработки.

Комплекс УВК не требует применения машины или лебёдки для выдвига­ния поддона, имеет шесть дверей для загрузки и выгрузки. Произведенный уголь при выгрузке защищён от осадков и ветра.

Процесс углежжения представляет собой пиролиз древесины при недос­татке кислорода. При пиролизе образуется твёрдый продукт - уголь древесный, жидкий - жижка и пиролизный газ. С ростом температуры пиролиза в продукте идёт изменение содержания углерода, водорода, кислорода. Некоторое представ­ление о химическом составе углей в зависимости от температуры нагрева приве­дены в табл.9.

Химический состав углей ___________________________________ Таблица 9 Элементы Содержание элементов при различной температуре нагрева, ° С 200 240 280 320 360 400 450 500 600 Углерод 45 52 68 75 80 84 89 90 91 Водород 6 5.4 3,8 3,6 3,7 3,4 3,2 3,0 1,72 Кислород 48 41 26 17 14 11 8 6 5,75

При температуре ниже 200 °С идёт сушка древесины, до 240 - 260 °С разла­гается карбонильная группа, затем разлагается гидроксильная группа, оптималь­ная температура для потери массы является 350 °С, при этом образуются отдель­ные фрагменты кристаллического углерода. Выше температуры 500 °С начинает разлагаться ароматическая группа. Степень ароматичности 1,0 достигается при температуре 700 °С, полная графитизация достигается при температуре 900 °С. Среда пиролиза (водород, пары воды, окись и двуокись углерода) на формирова­ние структуры не влияет.

Уголь при температуре 400 - 450 °С обладает гидрофильными свойствами, при температуре 600 - 900 °С - гидрофобными.

Пиролиз древесины различных пород приводит к получению угля практи­чески одинакового химического состава. Различие наблюдается в объёмном весе и пористости. Наибольшая величина пористости достигается при температуре 530 - 550 °С и в дальнейшем она практически не увеличивается. Пористость угля из различных пород древесины характеризуется следующими цифрами, которые приведены в табл. 10.

Таблица 10 Характеристика Порода Древесины Ель Осина Сосна Берёза Плотность г/см3 0.271 0,309 0,347 0,424 Пористость, % 85 83 81 77

Пиролиз древесины может проводится с различной скоростью. Скоростной пиролиз и медленный приводят к одним и тем же результатам, но с различным выходом продукции.

Экологическая характеристика технологического процесса углежжения на печи НТУ-1 конструкции НПО «Новые технологии».

В процессе пиролиза древесины основными опасностями являются ве­щества, содержащиеся в парогазовой среде и жидкой фазе (жижке).

Конструкция печи предусматривает очистку парогазовой среды в скруббе­ре, в результате чего минимизируется количество выбросов в атмосферу.

Количество выделений в атмосферу по замерам Государственной инспек­ции аналитического контроля Государственного комитета по охране окружающей среды Хабаровского края, составляет:

В период пиролиза:

- пыли 2 ± 0,5 мг/м3,

- оксидов углерода 812 ± 41 мг/м,

- оксида азота 14 мг/м.

В период розжига:

- пыли 80 ± 20 мг/м,

- оксидов углерода 942 ± 47 мг/м',

- оксида азота 13 ± 0,7мг/м.

В период сушки;

- пыли 16 ± 4,0 мг/м,

- оксидов углерода 383 ± 19 мг/м,

- оксида азота 13 ± 0,7мг/м3.

Печь НТУ-1 и УВК позволяют осуществлять сбор жидкой фазы. Количест - 3

Во выделяемой «жижки» составляет ~ 50 - 75 л /м сырья. Экономические пока­затели процесса углежжения применительно к углевыжигательному комплексу УВК и печи НТУ-1 приведены в табл. 11.

Экономические показатели процесса углежжения ___ Таблица 11

Показатели	Значение показате­лей	Расчёт себестоимости и сроков оку­паемости в зависимости от стоимости сырья
		Своё сырьё	Покупное сырьё по цене
			30 р./м3	150 р./м3
Объём печи, м3 Объём сырья за цикл, скл. м Месячный расход сырья, скл. м Объём угля за цикл, т Продолжительность цикла, ч Количество циклов в месяц, цикл Расход эл. энергии за цикл, КВт ч Производительность за месяц, т Цена экспорта, на месте изготовления, $ Цена внутреннего рынка, р. (без НДС) Выручка за месяц, тыс. р.	15 10 80 - 90 1,0 - 1,5 50 - 60 8 - 9 5 10 - 15 350 - 450 10 - 20 100 -300
Затраты: Единовременные на приобретение печи, тыс. р.	1 200	1 200	1 200	1 200
Ежемесячные, тыс. р.		41,8	44,2 - 44,5	53, 8 - 55,3
В т. ч:
Амортизация (20 % год), тыс. р. Эксплуатационные - з/п с нал. 4-х рабочих, тыс. р.	20 21,7	20 21,7	20 21,7	20 21,7
- электроэнергия, тыс. р. - сырьё, тыс. р. Месячная прибыль (выручка минус затраты) при ср. цене 15 р./кг: минимум, тыс. р. максимум, тыс. р. Себестоимость угля, тыс. р./ т	0,1 2,8 - 5,4	0,1 108 183 2,8 - 4,2	0,1 2,4 - 2,7 105 180 2,9 - 4,4	0,1 12 -13, 5 96 169,8 3,6 - 5,4

Окончание табл.11 Показатели Значение показате­лей Расчёт себестоимости и сроков оку­паемости в зависимости от стоимости сырья Своё сырьё Покупное сы 30 р./м3 >1рьё по цене 150 р./м3 Окупаемость единовременных за­трат: - максимум, мес. - минимум, мес. Прибыль на один куб. м перерабо­танной на уголь древесины, р. , $ 727 - 2868 23 - 92 11 6,5 11,3 6,6 12,4 7,0 Окупаемость на цене 15 р./ кг без НДС (цена проверена на практике в Хаба­ровске), мес. 6,5

Жидкость стекает на под печи и вытекает в сменные ёмкости, откуда должна направляться на производство различных веществ, в том числе коптиль­ных концентратов, уксусной кислоты, и т. д. При отсутствии рыночного спроса на переработку «жижки» предусмотрено её распыление в пространство рабочей камеры печи в процессе пиролиза. Впрыскивание жидкой фазы внутрь камеры ус­коряет охлаждение и улучшает качество угля.