Використання відходів деревообробної галузі як енергетичного ресурсу 1
1. Загальна характеристика деревинного палива. 2. Основні фізико-хімічні й теплотехнічні властивості різних видів деревинної біомаси. 3. Екологічні аспекти використання деревинної біомаси, як палива. 4. Технологія та обладнання для виготовлення паливних гранул. 5. Технологія та обладнання для виготовлення паливних брикетів. 2
1. Загальна характеристика деревинного палива Паливо з деревини виготовляють у вигляді дров, паливних брикетів та гранул. Дрова – паливо з масивної деревини розпиляної або розколотої готове для спалювання в печах, камінах, центральних системах опалення тощо. Паливні брикети з деревини – біопаливо ущільнене у формі кубів, паралелепіпедів, циліндрів пресуванням подрібненої деревини. Паливні гранули з деревини – пресована подрібнена деревина циліндричної форми невеликих розмірів. 3
4
Розміри та вимоги до якості деревинного палива регламентує низка державних стандартів, зокрема: ГОСТ 324388 Дрова. Технические условия; ДСТУ EN 14588: 2013 Біопаливо тверде. Терміни та визначення понять (EN 14588: 2010, ІDT); ДСТУ EN 14778: 2013 Тверде біопаливо. Відбирання проб (EN 14778: 2011, ІDT); ДСТУ EN 15234 -1: 2013 Тверде біопаливо. Забезпечення якості. Частина 1. Загальні вимоги (EN 15234 -1: 2011, ІDT); ДСТУ EN 15234 -2: 2013 Тверде біопаливо. Забезпечення якості. Частина 2. Пелети деревні для непромислового використання (EN 15234 -2: 2012, ІDT); ДСТУ EN 15234 -3: 2013 Тверде біопаливо. Забезпечення якості. Частина 3. Брикети деревні для непромислового використання (EN 15234 -3: 2012, ІDT) 5
Згідно з ГОСТ 3243 -88 дрова виготовляють довжиною 0, 25; 0, 33; 0, 5; 0, 75; 1 м; товщиною від 3 см і більше. Дрова товщиною від 16 до 26 см розколюють на дві частини, від 28 до 40 см – на 4 частини, 42 см і більше – на частини найбільша лінія розколу по торцю не перевищувала б 22 см. За теплотворною здатністю дрова поділяють: 1 – береза, бук, ясен, глраб, дуб, клен, модрина; 2 – сосна, вільха; 3 – ялина, осика, липа, тополя, верба. Форми дров 6
Виготовляють такі види брикетів: − прямокутні (RUF-брикети) − виготовляють у гідравлічних пресах за тиску 300… 400 бар). Розміри: 60… 65 х85… 95 х155 мм. Густина 900… 1100 кг/м 3. Перевагами такого типу брикетів є мінімальні вимоги до персоналу і до організації самого виробництва, низька собівартість виготовлення. Недоліки: брикет не стійкий до вологи (потрібно хороше пакування), а також до механічних пошкоджень, що негативно позначиться на його стан після тривалого транспортування; 7
− циліндричні (NESTRO) брикети з радіальним отвором або без нього − виготовляють у гідравлічних або ударномеханічних пресах за тиску 400… 600 бар. Розміри: діаметр 40… 110 мм; довжина до 100… 400 мм. Густина 1100… 1200 кг/м 3. Переваги брикетів типу NESTRO - незначні вимоги до кваліфікації персоналу і до організації виробництва, невисока собівартість продукції. Недоліки: низька вологостійкість (потрібно хороше пакування); 8
− 4 - або 6 -гранні брикети з радіальним отвором (Pini-Kay) − виготовляють на механічних (шнекових) пресах поєднуючи високий тиск − 1000… 1100 бар з термічною обробкою (160… 350°С)). Розміри: 53 х53 х300 мм, 63 х63 х230 мм, 50 х50 х320 мм. Густина 1200… 1500 кг/м 3. Зовнішні поверхні таких брикетів через термічну обробку є чорного або темно-коричневого кольору. Недоліки: трудомісткість виробничого процесу, необхідність в висококваліфікованих фахівцях, значна енергоємність. Переваги: стійкість до механічних пошкоджень, висока вологостійкість, висока калорійність та тривалий час горіння. 9
Паливні гранули з деревинних відходів виготовляють діаметром 4… 25 мм, довжиною до 100 мм (залежно від стандарту). 10
Норми якості DIN 51 731 O-Norm M 7135 DINplus SS 1871 20 Німеччина Австрія Німеччина Швеція Діаметр (мм) 4 -10 Довжина (мм) < 50 < 5*d > 1, 0 -1, 4 > 1, 12 Нет Вологість (%) < 12 < 10 Насипна маса (кг/м 3) 650 650 Немає < 2, 3 Немає < 1, 5 < 0, 5 < 1, 5 17, 5 -19, 5 > 18 Вміст сірки (%) < 0, 08 < 0, 04 < 0, 08 Вміст азоту (%) < 0, 3 Немає Вміст хлору (%) < 0, 03 < 0, 02 < 0, 03 Миш'як (мг / кг) < 0, 8 Немає Свинець (мг/кг) < 10 Немає Кадмій (мг/кг) < 0, 5 Немає Хром (мг/кг) < 8 Немає Мідь(мг/кг) < 5 Немає Ртуть(мг/кг) < 1, 5 Немає Цинк(мг/кг) < 100 Немає Закріплювач, сполучні матеріали (%) Немає < 2 Щільність (кг/дм 3) Брикетний пил (%) Зольність (%) Теплота згорання (МДж/кг)
Норми якості EN plus- A 1 EN plus- A 2 EN-B 6 (± 1) 3, 15 ≤ L≤ 40 Насипна маса (кг/м 3) ≥ 600 Теплота згорання (МДж/кг) ≥ 16, 5 ≥ 16, 0 Вологість (%) ≤ 10 Стирання/пил (%) ≤ 1 ≤ 1 Твердість (%) ≥ 97, 5 Зольність (%) ≤ 0, 7 ≤ 1, 0 ≤ 3, 0 Температура плавлення золи ( ≥ С) ≥ 1200 ≥ 1100 Хлор (мг/кг) ≤ 0, 02 ≤ 0, 03 Сірка (мг/кг) ≤ 0, 05 Азот (мг/кг) ≤ 0, 3 ≤ 0, 5 ≤ 1, 0 Свинець (мг/кг) ≤ 10 Хром (мг/кг) ≤ 10 Миш'як(мг/кг) ≤ 1 ≤ 1 Кадмій (мг/кг) ≤ 0, 5 Ртуть (мг/кг) ≤ 0, 1 Мідь (мг/кг) ≤ 10 Нікель (мг/кг) ≤ 10 Діаметр (мм) Довжина (мм)
2. Основні фізико-хімічні й теплотехнічні властивості різних видів деревної біомаси Деревинною біомасою називають усі органічні речовинb, що утворюються у результаті життєдіяльності деревовидних рослин. Отже, деревинною біомасою є всі речовини, з яких складаються листя; хвоя; пагони, що не одеревіли; гілки; верхівка; стовбур дерева; кора і коренева система. 13
Вологість деревної біомаси – це кількісна характеристика, що показує вміст в біомасі вологи. Розрізняють абсолютну і відносну вологість біомаси. Відносну вологість обчислюють за відношенням маси вологи до загальної маси деревини і визначають за формулою , де m – маса зразка вологої деревини, г; mс – маса зразка в абсолютно сухому стані, г. 14
Абсолютну вологість деревини обчислюють за відношенням маси вологи, що міститься в деревині, до маси деревини в абсолютно сухому стані і визначають за формулою Вологість дров та іншого палива оцінюють за показником відносної вологості. Її ще називають робочою вологістю, і використовують у теплотехнічних розрахунках. Перерахунок абсолютної вологості у відносну і навпаки проводять за формулами: У технічній літературі зустрічається позначення відносної вологості таке Wв=Wр. 15
Зольність – вміст в паливі мінеральних речовин, що залишаються після повного згорання всієї горючої маси. Визначають у відсотках на абсолютно суху масу. Зола є небажаною частиною палива, оскільки знижує вміст горючих елементів і утрудняє експлуатацію топкових пристроїв. Під час проведення аналізу вміст золи розраховують на суху масу палива. Перерахунок зольності на робочу масу проводять за формулою: де Ар – вміст золи з розрахунку на робочу масу, %; Ac – вміст золи на суху масу палива, %; Wp – робоча вологість палива, %. 16
Вміст золи в різних частинах дерев різних порід Порода Кількість золи в абсолютно сухій масі, % Гілки, коріння Стовбур Кора Сосна 0, 2. . . 0, 7 1, 4 … 2, 2 0, 3. . . 0, 7 Ялина 0, 2 2, 3 0, 3 … 0, 4 Береза 0, 2. . . 0, 4 2, 4 0, 3 … 0, 6 Осика 0, 2. . . 0, 3 2, 7 0, 3 17
Зольність деяких порід деревини Порода Попіл, % Порода маси Попіл, % маси Бук 0, 57 Осина 0, 32 Ясень 0, 57 Береза 0, 29 Сосна 0, 39 Пихта 0, 28 Дуб 0, 37 Модрина 0, 27 Ялина 0, 37 18
Якість палива оцінюється теплотою згорання. Теплота згорання біомаси це кількість тепла, що виділяється під час згорання 1 кг речовини. Розрізняють вищу і нижчу теплоту згорання. Вища теплота згорання – це кількість тепла, яке виділяється під час згорання 1 кг біомаси за повної конденсації всієї водяної пари, що утворилася під час горіння, з віддачею тепла, витраченого на її випаровування (так званої прихованої теплоти паротворення). Вища теплота згорання визначається за формулою Д. І. Менделєєва: , к. Дж/кг де С, Н, О – вміст вуглецю, водню та кисню, %. 19
Нижча теплота згорання – кількість тепла, що виділяється під час згорання 1 кг біомаси, без урахування тепла, витраченого на випаровування вологи, що утворилася під час згорання цього палива. Її значення визначають за формулою: , к. Дж/кг. Теплота згорання деяких порід деревини Порода Густина, кг/м 3 Теплота згорання МДж/кг ГДж/м 3 Дуб 640 19, 87 12, 72 Береза 570 19, 64 11, 20 Сосна 420 20, 59 8, 65 Вільха 430 20, 05 8, 62 Ялина 380 20, 31 7, 72 Осика 370 19, 64 7, 27 20
Теплота згорання деревини і кори різних порід Теплота згоряння сухої беззольної маси, МДж / кг Пор ода Сто Кора Вер Все вбу хівка дере р во Сосн 19, 5 20, 2 19, 53 а 31 3 3 Яли на Бере за Топо 19, 05 18, 62 18, 8 19, 2 19, 02 0 9 22, 7 19, 1 19, 30 5 9 18, 5 18, 65 21
3. Екологічні аспекти використання деревинної біомаси, як палива Обсяг викидів забруднюючих речовин під час спалювання деревинного палива залежить від його складу, вологості та ККД котла. 22
Рівні викидів забруднюючих речовин в атмосферу під час спалювання різних видів палива Вид палива Викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря без системи очищення, т на 1000 т натурального палива СО 2 NО 2 SО 2 Тверді частинки (пил неорганічний) Разом Природний газ 1, 18 3, 52 0 0 4, 70 Деревинні брикети, гранули 4, 68 9, 31 0, 28 4, 11 17, 69 Деревина дров’яна 4, 90 9, 40 0, 30 4, 30 18, 90 Тирса 5, 00 9, 60 0, 50 5, 00 20, 00 Кускові відходи 5, 20 9, 90 0, 40 5, 20 20, 70 Швидкозростаюча деревина 4, 80 9, 50 0 8, 40 22, 70 Тріска, гілки, кора 5, 60 11, 40 0, 80 13, 40 31, 30 Мазут 5, 20 35, 30 0, 30 45, 90 Брикети торф’яні 8, 04 26, 81 3, 00 13, 02 50, 87 Кам’яне вугілля 9, 58 63, 56 9, 20 65, 32 147, 66
4. Технологія та обладнання для виготовлення паливних гранул Під час організації виробництва біопалива основними вихідними даними є характеристики та об’єми сировини, потрібна продуктивність, розташування майбутнього виробництва, інфраструктура (наявність інженерних мереж, виробничих приміщень) тощо. Характеристика сировини (порода деревини, фракція і вологість сировини, наявність домішок (піску, каміння, металевих включень тощо)) впливає на вибір комплекту обладнання. 24
Технологія виготовлення паливних гранул з вологої крупної сировини: 1 – механізований склад; 2 – скребковий транспортер; 3 – сепаратор; 4 – агрегат сушіння-подрібнення; 5 – теплогенератор; 6 – аварійно-розпалювальна труба; 7 – бункер палива для теплогенератора; 8 – осадковий циклон; 9 – транспортер (шнековий, ланцюговий); 10 – бункер гранулятора; 11 – пресгранулятор; 12 – норія; 13 – охолоджувальна колонка; 14 – сортувалка; 15 – норія готової продукції; 16 – циклон; 17 – бункер готової продукції; 18 – електронні ваги; 19 – димова труба; 20 – пульт керування; 21 – система пневмотранспорта; 22 – рубальна машина; 23, 24 – транспортер; 25 – подрібнювач 25 рулонної соломи; 26 – приймальний стіл
5. Технологія та обладнання для виготовлення паливних брикетів Для виготовлення паливних брикетів застосовують такі преси: – гідравлічні преси; – механічні ударного типу преси; – механічні (шнекові) преси). 26
Технологія виготовлення паливних брикетів з вологої подрібненої сировини (до 50 х25 х10 мм): 1 – механізований склад; 2 – скребковий транспортер; 3 – сепаратор; 4 – агрегат сушіння-подрібнення; 5 – теплогенератор; 6 – аварійно-розпалювальна труба; 7 – бункер палива для теплогенератора; 8 – осадковий циклон; 9 – транспортер (шнековий, ланцюговий); 10 – бункер брикетного пресу; 11 – брикетний прес; 12 – тунельний охолоджувач брикетів; 13 – металошукач; 14 – торцювальний верстат; 15 – пульт керування; 16 – димова труба; 17 – система 27 пневмотранспорту
Для сушіння подрібненої деревини застосовують такі сушарки: - стрічкові сушарки, в яких матеріал переміщується між газопроникними стрічками або на одинарній газопроникній стрічці; - барабанні сушарки, в яких основним обладнанням є барабан, де матеріал перемішується, сушиться і переміщається; - аерофонтанні (пневматичні) сушарки, в яких матеріал висушують у зваженому стані в потоці нагрітого повітря або топкових газів. 28
Дякую за увагу! 29
Скачать презентацию Використання відходів деревообробної галузі як енергетичного ресурсу 1
L_RVD_7_2015.ppt