Пирогенетическая переработка древесных отходов в активированный уголь тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, кандидат наук Хабибуллина Альмира Режеповна

• Хабибуллина Альмира Режеповна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Хабибуллина Альмира Режеповна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПЕРЕРАБОТКИ

ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ В АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ

1.1. Классификация древесных отходов лесопромышленного

комплекса и направления их переработки

1.2. Теоретические основы пирогенетической переработки

древесных

отходов

1.3. Аппаратурное оформление процесса пиролиза древесины

1.4. Свойства и технология получения активированного угля

Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМИЧЕСКОГО

РАЗЛОЖЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

2.1. Физическая картина термического разложения древесины в

активированный уголь

2.2. Формализация процесса

2.3. Математическое моделирование процесса переработки

древесных отходов в активированный уголь

2.3.1. Математическое описание тепловых процессов

2.3.2.Математическое описание зоны сушки

2.3.3. Математическое описание термохимических процессов

2.3.4. Математическое описание зоны активации

2.4. Алгоритм расчета процесса получения активированного

древесного угля

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОРВАНИЕ И

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА

ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ

3.1. Описание экспериментальных установок для исследования

процесса получения активированного угля

3

3.1.1. Описание экспериментальной установки для исследования

процесса термического воздействия на древесный материал

3.1.2. Описание экспериментальной установки для исследования

процесса конвективного тепломассопереноса

3.2. Методика проведения экспериментов и обработка

экспериментальных данных

3.3. Анализ результатов исследований

3.3.1 Анализ результатов исследований кондуктивного

теплоперноса слоя древесного материала

3.3.2 Анализ результатов исследований процесса конвективного

тепломассообмена

3.3.3 Анализ результатов исследований процесса термического

разложения древесных материалов

ГЛАВА 4. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ В

АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ

4.1. Описание установки для производства активированного угля

4.2. Исследования древесных отходов как объекта

пирогенетической переработки

4.3 Конструктивный расчет установки

4.3. Технико-экономический анализ технологии переработки

древесных отходов в активированный уголь

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ИНДЕКСЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

.

4

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пирогенетическая переработка древесных отходов в активированный уголь»

Актуальность темы.

Проблемами деревообработки на современном этапе его развития

являются низкая эффективность использования древесного сырья. В

настоящее время при известных способах переработки древесных отходов в

России перерабатывается только около пятидесяти процентов древесного

сырья, а в Сибирском ФО - не более тридцати процентов. Это приводит к

большим потерям биоресурсов и низкой эффективности

лесоперерабатывающего комплекса (ЛПК). Существует большое количество

эффективных схем переработки древесных отходов, одним из них является

пирогенетическая переработка древесных отходов в активированный уголь

различного назначения.

В связи с большим количеством токсичных выбросов на предприятиях

организуются многотоннажные производства новых сорбентов, создание

новых технологий производства для которых является актуальной.

Работа выполнялась в рамках государственного задания «Инициативные

научные проекты» по теме № 13,5443,2017/БЧ «Модификация физико –

химических свойств древесной биомассы, влияющих на эксплуатационные

характеристики создаваемых материалов».

Степень разработанности темы.

Вопросам пирогенетической переработки древесных материалов

посвящены работы А.Н. Грачева, В.Н. Козлова, В.И. Корякина, Е. А. Лебедева,

Е.Ю. Беляева, И.А. Щекотова, Н.И. Никитина, Н.И. Богдановича, Р.Г. Сафина,

Ю.Л. Юрьева, С. Briens, F. Berruti, R.Graham, M.Gronli, M.J. Antal. Вопросами

изучения механизмов термического разложения древесного материала

занимались такие ученые, как А.Н. Кислицин, C.A. Koufopanos, A.Broido, F.

Thurner, F Liden, и др.. Физическим и математическим моделированием

процессов пиролиза древесины занимались также C.H. Bamford, C.Di Blasi,

P.S. Maa, H.C. Kung, J. Lede, E.G.Kansa.

Несмотря на большое количество научных работ, в связи с повышенной

сложностью процессов в области термического разложения древесины,

отсутствуют единые методы расчетов технологических процессов и аппаратов

непрерывной пирогенетической технологии переработки древесных отходов в

активированный уголь.

 5

Цель диссертационной работы состоит в исследовании совокупности

процессов и разработке метода расчета непрерывно - действующей установки

пирогенетической переработки древесины и отходов лесного комплекса в

активированный уголь.

Научная новизна.

Работа содержит технические и технологические решения,

направленные на повышение эффективности получения активированного угля

из древесных отходов.

1. Разработана математическая модель последовательно

протекающих процессов прогрева, сушки, пиролиза древесины, активации,

охлаждения древесного угля, сопровождаемых физико-химическими

превращениями, позволяющая рассчитать общее время переработки

древесных отходов и основные конструкции параметры установки.

2. Разработаны экспериментальные стенды для физического

моделирования процессов термообработки и методики проведения

экспериментальных исследований и обработки полученных данных, которые

позволяют определить кинетические закономерности и недостающие

параметры, необходимые для моделирования процессов, пиролиза древесины

в активированный уголь.

3. Моделированием процессов разложения древесины определены

режимные параметры термической переработки древесных отходов в

активированный уголь.

4. Разработан энергетически - эффективный способ термического

разложения древесных отходов в активированный уголь, защищенный

патентом Российской Федерации.

Практическая ценность.

На основании анализа результатов исследований процесса термической

деструкции древесины разработаны экспериментальные стенды и методики

исследований для оценки правильности принятых допущений и установления

адекватности разработанного математического описания изучаемого процесса

и получения эмпирических данных для проведения расчетных работ, при

проектировании установки производства активированного древесного угля.

Определены рациональные режимы движения теплоносителя при

термической переработке древесных отходов в активированный уголь.

 6

Разработано аппаратурное оформление процесса пирогенетической

переработки древесины в активированный уголь.

Реализация работы.

Результаты диссертационного исследования внедрены в учебный

процесс для подготовки магистров по направлениям 15.04.02

«Технологические машины и оборудование», 35.04.02 «Технология

лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств».

Результаты исследований, приняты к внедрению на ЗАО «Ласкрафт».

Автор защищает.

1. Математическую модель процесса переработки древесины в

активированный уголь.

2. Конструкцию разработанных экспериментальных стендов, методику

проведения экспериментальных исследований по определению кинетических

параметров процессов получения активированного угля.

3. Результаты математического и физического моделирования.

4. Способ и аппаратурное оформление пирогенетической переработки

древесных отходов в активированный уголь.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались на международных

конференциях: «Актуальные направления научных исследований XXI века;

теория и практика» (Воронеж 2014), «Первые Международные Лыковские

научные чтения» (Москва 2015), «Актуальные направления научных

исследований XXI века; теория и практика» (Воронеж 2015), научные сессии

ФГБОУ ВО «КНИТУ» (Казань, 2015-2017).

Личный вклад автора.

Вклад автора заключается в разработке основных идей

пирогенетической переработки древесных отходов в активированный уголь и

решении задач теоретического, экспериментального и прикладного характера,

разработке математической модели, создание экспериментального стенда,

проведение математического моделирования, и анализе полученных

результатов. патентом

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том

числе 6 статей в журнале, рекомендованном ВАК, 1 патент на изобретение РФ

№ 2582696.

 7

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения,

списка литературы и приложений. Основное содержание изложено на 116

страницах машинописного текста, включающих 49 рисунков и 10 таблиц.

Библиографический список включает 126 наименований цитируемых работ

российских и зарубежных авторов.

Благодарности.

Автор выражает благодарность кандидату технических наук, доценту

кафедры «Переработка древесных материалов» ФГБОУ ВО «КНИТУ»

Садртдинову Алмазу Ринатовичу за всестороннюю помощь в работе над

диссертацией.

 8

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПЕРЕРАБОТКИ

ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ В АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ

Более 60 процентов площадей в нашей стране занимают лесные

массивы. Особенно в последние годы произошел заметный рост

промышленности, занимающейся переработкой лесных ресурсов. В

настоящее время при известных способах переработки древесных отходов в

России перерабатывается около 50% древесного сырья, а в Сибирском ФО -

не более 30%. Это приводит к большим потерям биоресурсов, что

свидетельствует о плохом состоянии отрасли. Существует большое

количество эффективных схем переработки древесных отходов.

Наиболее доступным методом переработки древесных отходов

является их термическое разложение: сжигание, газификация, пиролиз.

Примером такого малозатратного и экономически эффективного

производства может служить пирогенетическая переработка древесных

отходов в активированный уголь различного назначения [7].

Потребление и применение активированного угля в промышленности

ежегодно растет и соответствует таким показателям (%):

производство пищевой продукции - 42,6; производство промышленной

продукции - 38,0; охрана окружающей среды - 10,0; очистка питьевой воды -

4,7; производство медицинских препаратов, гемо- и энтеросорбентов - 4,7 [7].

1.1. Классификация древесных отходов ЛПК и направления их

переработки

Древесные отходы классифицируются на:

- размерно-качественные (вид отходов и их размеры, породный состав);

- экономические (места образования древесных отходов, доступная

транспортировка, наличие производства по переработке, и уровень

удаленности покупателей);

- производственные (лесозаготовка, первичная обработка, деревообработка).

 9

Древесные отходы по характеру биомассы могут быть подразделены на

следующие виды: отходы из составляющих кроны; отходы из коры; отходы из

стволовой древесины; древесная гниль.

Древесные отходы в зависимости от формы и размеров частиц разделяют

на кусковые и мелкие.

К отходам лесозаготовок относятся отделяемые части дерева,

образующиеся в процессе лесозаготовки (см. рис.(1.1)). К ним относятся

обрезки сучьев, вершинная часть древесины. Отходы лесозаготовок

необходимо вывозить на специальном транспорте, предназначенном для этих

целей [9-11].

Рис.1.1 Источники образования отходов лесозаготовок

Отходы деревообработки - это все виды отходов, образующиеся в

деревообрабатывающем производстве, например рейки, горбыль, срезки,

стружка, щепа, опилки, кора [67,87].

Отходы лесопиления. Для энергетических целей используются

различные кусковые отходы, которые получаются в процессе лесопиления. Из

краевой части бревен образуются кусковые отходы лесопиления, при

 10

отсутствии предварительной окорки бревен кусковые отходы в своем составе

имеют большое количество коры, при котором использование их для варки

целлюлозы и производства древесных плит невозможно.

На лесоперерабатывающих предприятиях при производстве стандартных

изделий образуются в большом количестве оторцовки, которые могут иметь

пороки формы и дефекты. Длина их не превышает 1 м.

В процессе распиловки образуется до 60 % отходов. Качество и

количество этих отходов зависят от породы древесного сырья, сортности, вида

получаемой продукции и т.д.

На деревоперерабатывающих предприятиях при производстве

технологической щепы наиболее ценным сырьем считаются кусковые отходы.

Особенно много их получают при производстве клееных изделий в процессе

выбраковки пороков.

Для выработки технологической щепы часто используются и короткие

доски длиной 0,2 - 1,1 м.

Большое количество древесных отходов, в виде опилок, образуются при

производстве пиломатериалов с использованием рамных пил. Их объем

достигает 10-17% от всего объема распиливаемых «кругляков».

Для оценки ресурсов древесных отходов применяют нормативный,

балансовый и нормативно-балансовый методы.

При нормативном методе оценки ресурс отходов определяется

произведением объема сырья на норматив, полученный из априорной

информации:

Qв N отх 3

Vотх  ,м .

100

При балансовом методе определяется разница объемов

перерабатываемого сырья и выхода готовой продукции:

Qо р  V  Vпр ,

где Qо+р — объем отходов и потерь сырья, м3;

V— объем перерабатываемого сырья, м3;

 11

Vпр — объем готовой продукции вырабатываемой на данном предприятии,

м3.

При заданном удельном расходе сырья на выработку одного кубаметра

продукции Н для расчета объема древесных отходов применяют

соотношение:

 1 

Qо р  V    Vпр H  1,

 1/ Н 

При нормативно - балансовом методе определяется суммарный объем

отходов балансовым методом.

Qобщ  Q  Qоп  Qб .п

где Qобщ – общий объем отходов, м3;

Qк – объем кусковых отходов, м3;

Qоп, Qб.п - объемы соответственно опилок и безвозвратных потерь, м3.

Объемы отдельных видов отходов рассчитываются по имеющимся

нормативам.

V  N оп

Qоп 

100

V  N б .к .

Qб .п 

100

 1 N N 

Q  v1   б .к .  оп .

 H 100 100 

Кусковые отходы измельчают в щепу, стружку, опилки и т.д.

При измельчении древесных отходов рубительными машинами получают

щепу, которая подразделяется на технологическую и топливную [49].

Технологическая щепа предназначена для лесохимических производств для

производства целлюлозы, гидролизата, экстракции смол, ценных

биологически активных компонентов и т.д.

Дpевесные частицы, измельченные в молотковых мельницaх или

дробилках называют дробленкой.

Топливную щепу и дробленку применяют как топливо или для

термохимической переработки [21,22].

 12

По фракционному составу щепу классифицируют на кондиционную,

крупную и мелкую.

В зависимости от используемых частей дерева различают щепу из пневой

и корневой части, из сучьев и тонкомеров, из круглых и колотых

лесоматериалов, из отходов лесo - и шпалoпиления.

В зависимости от породы древесины можно классифицировать на отходы

хвойных, лиственных и смешанных пород. В отдельный ряд можно выделить

отходы хвойных пород - ели и пихты, а также отходы из древесины

лиственницы. [6].

Древесные отходы характеризуются по структурно - механическим

свойствам: на связность частиц, на их подвижность, на уплотняемость при

статических и динамических воздействиях, на смеpзаемость, на

сводообpазуемость при выходе из бункеров.

К основным физико-механическим свойствам древесных отходов можно

отнести: влажность, объемную массу, коэффициент полнодревесности,

коэффициент уплотнения, коэффициент внутреннего трения, коэффициент

трения скольжения о различные поверхности.

Объемная масса древесных отходов характеризуется плотностью

укладки. Коэффициент полнодревесности характеризует долю древесных

отходов занятых древесиной. Отношение начальной высоты слоя свободно

отсыпанной щепы к его высоте после уплотнения характеризуется

коэффициентом уплотнения. Коэффициент уплотнения свободно отсыпанной

щепы равняется единице.

ровании вертикальных шахт, в которых древесные отходы двигаются за счет сил гравитации.

Коэффициент внутреннего трения, начальное сопротивление сдвигу

необходимы при проектирования вертикальных шахт, в которых древесные

отходы двигаются за счет сил гравитации.

Угол естественного откоса – необходим при проектировании

выгрузочных узлов. Чем большей подвижностью обладают древесные

 13

частицы щепы, тем меньше угол естественного откоса. Для щепы и дробленки

угол естественного откоса составляет 30-40° [6].

1.2. Теоретические основы пирогенетической переработки древесных

отходов

При термохимической переработке древесного материала, древесина

разлагается на твердые, жидкие и газообразные составляющие. Из пиролизной

зоны выходят продукты капельной фазы в виде паров, образуя вместе с

неконденсирующимися газами парогазовую смесь. Соотношение

компонентов зависит от породы и вида сырья (табл. 1.1). Процесс

термического разложения представляет собой сложный комплекс химических

процессов. [94,48].

Таблица 1.1

Выход продуктов термического разложения древесины и коры

произрастающих пород в РФ (средние данные)

На выход продуктов процесса разложения влияют такие показатели, как

скорость и конечная температура нагрева, время нахождения древесного

материала при разной температуре, а также первоначальное влагосодержание,

 14

механические показатели древесных частиц, скорость циркуляции

теплоносителя через слой древесины при внутреннем подводе энергии. В

пиролизной зоне, одновременно с первичным распадом древесины, протекают

разнообразные вторичные реакции. Ведущие к дополнительному

расщеплению и полимеризации первичных продуктов. Концентрация и

количество продуктов на выходе из пиролизной зоны, в большинстве случаев,

зависит от времени нахождения образовавшейся при начальном распаде

парогазовой смеси в горячей зоне. При рассмотрении термического

разложения древесного материала можно сказать, что чем выше температура

и время процесса, тем больше наблюдается выход термически устойчивых

продуктов: ароматических соединений, углекислого газа, окиси углерода,

метана [46].

Параметры процесса пиролиза влияют на количество и состав продуктов,

но при равных условиях выход зависит от перерабатываемой породы

древесины и части дерева. Реальный выход угля в деревоперерабатывающем

производстве значительно меньше, чем расчетные значения. Самые известные

причины - это проникновение кислорода воздуха в установку в процессе

пиролиза, вследствие чего происходит выгорание части угля, кроме того

возникают потери при перегрузках, в виде угольной пыли [94].

Существуют основные стадии пирогенетического разложения древесины:

- эндотермический процесс сушки, при котором температура не

превышает 180°С;

- эндотермический процесс распада гемицеллюлоз, протекающий с

отщеплением части химически связанной воды, образованием окиси и

двуокиси углерода (СО, СО2), метана, уксусной кислоты, метанола при

температуре 150-275 °С;

- экзотермический процесс распада целлюлозы и лигнина при

температуре 275-450°С. Здесь протекают вторичные реакции полимеризации,

образуются смолы. Процесс экзотермический;

 15

- эндотермический процесс прокалки угля, осуществляемый при

температуре 400-450 °С. При этом из углеродного скелета удаляются остатки

летучих веществ, удерживаемых адсорбционно, отщепляются

функциональные группы, удерживаемые углеродом. В процессе

одновременно происходят эндотермические и экзотермические реакции.

Совокупный баланс эндотермический. [94].

При прокалке угля до температуры 500 °С не образуется чистый

углерод. При температуре 600°С начинают выделяться метан, этан, этилен и

др., а при температуре 700 - 950 °С - происходит образование водорода

[34, 94]. Также происходят изменения структуры угля: происходит

отщепление функциональных групп, которые содержат кислород и водород. В

основном, в потреблении используется, высококачественный уголь, прокалка

которого завершается при температуре 450-550 °С (рис. 1.2). При высоком

давлении и температуре углерод меняет кристаллическую структуру и

превращается в искусственный алмаз.

В процессе термического разложения древесины из пиролизной зоны в

виде парогазовой смеси выделяются окись и двуокись углерода,

углеводороды, водород, химически связанная вода, муравьиная, уксусная,

метанол, кетоны, эфиры и смолистые вещества. Смолистые вещества

 16

различаются по растворимости в воде и делятся на растворимую и отстойную

смолы. [93].

Скорости выделения компонентов зависят от температуры. Сначала

выделяются вещества, образовавшиеся за счет распада камеди,

гемицеллюлозы, затем разрушается лигнин. По мере разложения древесины

происходит уплотнение твердого остатка и возрастание доли в нем углерода.

Высококачественный древесный уголь содержит около 95% углерода.

Процесс термического разложения древесины существенно зависит от

влажности древесных отходов, которая изменяется от 75% до 15% для

воздушно-сухой древесины [43]. Для осуществления термического

разложения древесное сырье предварительно сушат тем или иным способом.

На сегодняшний день лучшим результатом является естественная сушка

древесины. Так как при интенсивной сушке пары рвут древесину, и уголь

получается некачественным (непрочный, трещиноватый).

Для достижения компромисса между длительностью процесса сушки и

качеством готового продукта в известных технологиях пиролиза выбирают

для сушки температуру теплоносителя не выше 200-220 °С. Температура

влажной древесины остается на уровне 100°С или чуть выше. Древесина

подверженная сушке прогревается до температуры теплоносителя и

начинается процесс разложения. При распаде гемицеллюлозы происходит

побурение древесины, при этом, ее конструктивные свойства не снижаются.

В процессе конвективного нагрева циркулирующим теплоносителем

подвод теплоты происходит более интенсивно. Его величина определяется

внутренней теплопроводностью древесины и теплоотдачей. Скорость

химической реакции больше, чем скорость тепловых процессов. При

умеренных температурах подвод тепловой энергии в установке

термохимического разложения древесины происходит с не большой

скоростью, поэтому в процессе пиролиза в большем соотношении образуется

уголь [16,20,34].

 17

При охлаждении пиролизных газов выделяются неконденсируемые газы.

К ним относятся: метан, диоксид и оксид углерода, углеводороды и водород.

В процессе пиролиза состав неконденсирующихся газов меняется. Вначале

выделяются, преимущественно, диоксид и оксид углерода, затем, с

повышением температуры, содержание диоксида углерода снижается, а

содержание горючих компонентов: оксида углерода, метана возрастает. В

результате теплота сгорания неконденсирующегося газа увеличивается.

Неконденсирующийся газ в современных установках применяют в качестве

топлива для выработки теплоносителя, который используется для сушки

сырья и термического разложения древесного продукта.

Сконденсировавшиеся пиролизные газы образуют жидкие продукты. В

жидких продуктах находится букет веществ, которые условно можно

разделить на высококипящие (температуры кипения > 100°C, и низкокипящие

(Тк < 100°C).

К жидким продуктам термохимического разложения древесины

относятся уксусная кислота, спирты, смолы. также выделяются новые

продукты: бутиролактол для дубления кожи; диацетил (диметилглиоксаль,

2,3-бутадион); циклотен (корилон, 3-метил-2-циклопентен-2-ол-1-он);

мальтол (палатон, пралинол, 3-окси-2-метил γ-пирон).

Углистое вещество, оставшееся в реторте после термического разложения

древесины называется древесный уголь. Это хрупкое, пористое вещество,

состоящее из микропор (клеточные пустоты древесины) и макропор (годичные

кольца, сердцевинные лучи исходной древесины). В состав углистого

вещества входит до 3 % минеральных примесей (оксиды, карбонаты калия,

натрия, кальция, фосфора и серы).

Углистое вещество состоит из углерода, кислорода и водорода,

соотношение компонентов зависит от конечной температуры термического

разложения древесины. С ростом температуры при термическом разложении

древесины происходит значительное увеличение образующегося углерода, и

отмечено снижение кислорода и водорода.

 18

Общий объем пор в древесном угле достигает 75 % объема угля.

Макропоры имеют эффективный радиус более 100 нм, а микропоры имеют

эффективный радиус менее 1,5 нм.

Пористость угля выражается через истинную плотность (без пор) и

кажущуюся плотность (с порами). Размер кажущейся плотности, зависит от

породы древесины, так для угля произведенного из березы кажущаяся

плотность находится в пределах 350 кг/м3.

1.3. Аппаратурное оформление процесса пиролиза древесины

Оборудование для пирогенетической переработки древесного материала

подразделяются, на непрерывнодействующие, периодически действующие и

полунепрерывного действия [25,16].

Непрерывнодействующие установки являются наиболее

востребованными, так как они обеспечивают высокое качество выпускаемой

продукции и большую производительность. Аппараты непрерывного действия

подразделяются на механизированные и автоматизированные. В них

осуществляется наиболее точный контроль режимных параметров процесса

термического разложения древесины. Древесный уголь в этих аппаратах

отличается от остальных однородным качеством, массовая доля нелетучего

углерода составляет не более 95 %.

Периодически действующие установки применяют при малых

производительностях, при ограниченном сырьевом ресурсе. Работа таких

установок сопровождается низким уровнем охраны окружающей среды, не

отвечающим современным требованиям, а также более низким качеством

выпускаемой продукции.

Аппараты полунепрерывного действия применяют в основном при

невозможности организации непрерывного процесса.

Установки пирогенетической переработки древесного материала

классифицируются по способу повода тепла. Различают камеры с внешним и

 19

внутренним прогревом древесных частиц. В камерах с внешним подводом

тепло передается через рубашку аппарата, обогреваемую топочными газами.

Термическое разложение древесины в таких аппаратах начинается в первую

очередь около стенок. Вследствие малой теплопроводности древесины

заметную роль в теплопереносе играет лучистый поток тепла. С целью

увеличения подвода тепловой энергии приходится повышать температуру

стенок аппаратов. Топочные газы при этом будут выводиться из аппарата с

повышенной температурой [35].

В камерах с внутренним подводом энергии тепловая энергия от

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хабибуллина Альмира Режеповна, 2018 год

использования

аппаратурного

идеальных газов,

показал,

предлагаемого

можно

что

оформления длительность

способа

определить для

давление

и

полученияэнергоемкость

промышленной

газа

процессов,

активированного

реализации угля протекающих

из древесных

исследуемых в установке,

отходов.

процессов. может быть

где- универсальная

R

равнаM температуре

– молекулярный

Выделение

теплопроводности вес;постоянная.

газовая

тепла при - плотность

пирогенетическом

образующихся

частицы. парогазовой

пирогаразложении смеси;

древесины

зов, а компоненты оказывает

газовой значительное

и твердой влияниев на

фазы находятся изменение температуры

термодинамическом слоя. Для

равновесии. упрощениячастицы

Температура расчетов делаем

для допущение,

частицы чтосоотношением:

запишется температура древесной частицы

Где коэффициент

Константа

где скорости химической

kдр0 – кинетическая константареакции

реакции,определяется виактивации.

соответствие с законом Аррениуса:и[14].

Начальные

Коэффициент

процессов, условия

проте для

каюки решения

теплопроводности

в приблизної зонне,Енеобходимо

уравнений

насыпного air – энергия

(2.54÷2.57)

слоя (2.63)

в уравнении

провести запишутся следующим

определяется

експериментальне

(2.51) образом:

порозноси

висле температурой

доганяй слоя: это

по опре зеленію затрудняет

кинете его параметрові

чеських нахождение. В .

связи

про естас этим для фізичне сякого моделирования термохимических

 130

Приложение 3.

АКТЫ И СЕРТИФИКАТЫ

 131

разработанной

фондом

т/сутки, установки

заработной

необходимо платы

использовать

дисковый

исследования необходимо

75000

дисковый

измельчитесь

физического может заготавливать

рублей/мес.

измельчитесь

моделирования обеспечить в размере

Для измельчения

РРМ-5

суточным 12 м3. При трехРРМ

низкокачественной

производительностью

запасом сырья. сменной

до-5 работе

древесины

20работает

м3/ч. до

Длянеобходимо

от размеров задействовать

зоне,технологической

разработанной

выходного установки

привода 3 щепы

чел., с 6

требуется

экспериментальный

давлениях

В

толщины

зависимости в рабочей

слоя

обрабатываемых частицстенд,

ходе экспериментальныхзоне,

частиц в зоне

кондукторного и позволяющий

также

нагрева

время натермохимических

фиксировать

разработана

исследований

изависимостиметодика

охлаждения,

обработки

охлаждения слояв которые

соответствующих

древесного

процессов,

температуру

проведения

представленном стенде ибыли

позволяют

угля изонах.

протекающих

массу материала

экспериментальных

построены

выбрать

Также

кондукторного при ввисследований.

пиролиз

процессе

кинетические

проектировании

экспериментальным

прогрева

ной

пиролиза был

при

зависимости

аппарата

путем, получены

создан

различных остаточных

рациональной

толщину слоя

температурные

мелкой

В щепы

Проведенный

результате

температурах

возрастанием

Разработанная

и опилок,

анализ

обработки

в зоне

скорости тепловой

температурной

пиролиза,

математическая

трубой.

кинетических

построена

разложения,

модель зависимостей,

период

прикривая прогрева древесных

описывающих

интенсивности

постоянной

заданных скоростивыхода частиц

убыльпирога

разложения,

производительностях по слоям

удельной

зов,

период

установки отдревесных

массы времени,

выявлены

падающей

позволяет3 частиц,

показал

древесного

периода

скорости

в частности

продукта

процесса

рассчитать при крупной

различных

пиролиза:

разложения.

конструктивные

щепы,

период

размеры с

всех

В зон определены

отходов установки

результате

Технико-экономическая

обуславливается производства

проведенных

потенциальные

большим оценка иактивированного

теоретических

пути

оценка

количеством и

рыночного угля.

экспериментальных

эффективной

неиспользованныхпотенциала исследований

интенсификации

древесных процесса

процесса.

технологии

отходов,показали, пирогенетической

перспективность

а такжесушки,

введение переработки

переработки,

в установку элементов древесных

которая

исепарации

узлов

позволяющие

охлаждения резко сократить

перерабатываемого энергетическое

сырья. потребление при проведении процессов пиролиза, активирования, и

132

133

134