СЖИГАНИЕ ОТХОДОВ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

COMBUSTION OF WOODWORKING WASTE TO PRODUCE THERMAL ENERGY

Ekaterina Grishina

undergraduate, Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

Alexei Irinin

educator, Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

АННОТАЦИЯ

Отходы любого производства подлежат утилизации. Не исключение и деревообрабатывающие предприятия. Опил и стружка, образующиеся при распиловке древесины являются топливом, с помощью которого можно производить теплоту на нужды теплоснабжения.

ABSTRACT

Waste from any production must be disposed of. Woodworking companies are no exception. Sawdust and shavings generated by sawing wood are fuel with which you can produce heat for heating needs.

Ключевые слова: отходы деревообработки, тепловая энергия, продукты сгорания, котел на опилках, биотопливо, сжигание.

Keywords: wood waste, thermal energy, combustion products, sawdust boiler, biofuel, combustion.

Горение биомассы представляет собой более сложный процесс в сравнении с сжиганием ископаемого топлива, поскольку у него более высокое качество с точки зрения горения. Все технологии сжигания древесных отходов (опил, щепа, кусковые отходы) делятся на сжигание влажного материала (влажностью до 65%) и горение сухого материала (влажностью до 30%). Важным является также фракционный состав отходов.

Для сжигания отходов по типу разработана специальная технология, от их правильного выбора напрямую зависит эффективность последующего функционирования.

Рассмотрим принципы сжигания отходов деревообработки. Сжигание в слое является одной из первых реализуемых технологий. В слоевых топках отходы деревообработки сжигаются слоями на специально устроенной колосниковой решетке, через которую подается воздух на горение. В верхнюю зону над слоем поступает вторая часть воздуха. Регулируя слои топлива и высоту подачи первичного и вторичного воздуха, можно оптимизировать выгорание опилок при их разной влажности и физических свойств.

Слоевые топки делятся на два класса:

• тонкослойные топки для относительно сухого опила (тонкий слой отходов распределяют по решетке, воздух подается из-под решетки);
• топки с толстым слоем древесного топлива (толстый слой сыпучего материала, конструкции самые разные, часто для сжигания влажного топлива).

В топках котлов большой мощности применяют механические и пневматические распределители для равномерного распределения стружки и опила в зоне горения. При движении материала, мелочь сгорает во взвешенном состоянии, более крупные куски оседают на решетки и горят там.

С точки зрения конструкции все слоевые топки делятся на топки с кучевым сжиганием и на топки с организацией горения в зажатом, наклонном, вертикальном, горизонтальном, слоях.

По организации горения топки бывают:

• с неподвижными решетками и слоем материала;
• с относительным движением опила вдоль неподвижных решеток;
• с периодическим движением топлива в разных направлениях на неподвижных решетках горизонтального типа;
• с вертикально перемещающимся подвижным слоем;
• с колосниковыми решетками подвижного типа (обратного и прямого движения;
• с вращающейся колосниковой решеткой.

Техника постоянно совершенствуется, появляются новые и новые механизмы и устройства. Кроме слоевого сжигание, применяется факельное горение древесной биомассы в вихревых топках и факельных. В таких топках удобно сжигать мелкодисперсный сухой опил. Основной принцип функционирования вихревых топок основан на горении мелкого материала в камере сгорания с реализацией интенсивного перемешивания воздушных потоков, частичек опила и продуктов горения.

Достаточно отработана технология сжигания опила в топках с кипящим слоем, где материал «ожижается» воздухом (разуплотняется). В таких топках можно сжигать отходы вне зависимости от их качества и влажности.

Полное и максимально эффективное сжигание древесного топлива является главным условием применения этого вида топлива. В процессе горения должно происходить полное уничтожение древесных частиц, а энергия горения должна использоваться, при этом не должно образовываться побочных продуктов реакций, которые могут быть вредными для окружающей среды [2, с.115].

Процесс горения древесных опилок весьма непрост, имеет гетерогенный характер и протекает поэтапно. Сначала идет нагревание топлива с подсушиванием до температуры выхода летучих. Затем летучие воспламеняются и выгорают, после чего кокс нагревается до воспламенения [3, с.57]. Последними выгорают летучие из коксового остатка. Конечно, одна стадия в процессе горения накладывается на другую и процесс носит непрерывный характер. Свежие порции топлива добавляются, зола (ее образуется мало) удаляется. Теплотворная способность топлива и золосодержание приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Теплотворная способность древесных отходов и их золосодержание

Проблем с таким топливом возникает масса. Древесные отходы сильно неравномерны по химическому и дисперсному составу, влажности. Для увеличения эффективности сжигания топлива и уменьшения уноса с механической неполнотой сгорания из топочной камеры предлагается установить систему возврата уноса как дополнительную ступень очистки дымовых газов [1, с.64]. Однако, выгода от мероприятия очевидна. Топливо для системы теплоснабжения является отходом основного производства, то есть не будет стоить денег, как природный газ. Затраты понадобятся только на транспортирование отходов.

При хранении стружки и опилок открыто, как реализовывалось ранее, порывами ветра мелкие частицы разносились по территории, что приводило к загрязнению окружающей среды.

Применение древесных отходов для систем теплообеспечения зданий и сооружений на месте их образования (или в непосредственной близости) является целесообразным ресурсосберегающим мероприятием, которое направлено на полезное использование отходов производства, на экономию органического топлива. При этом экологическое состояние окружающей среды в районе расположения цеха деревообрабатывающего предприятия несколько улучшается, поскольку переход от открытого к закрытому складированию древесно-стружечных отходов, а также сокращение расходных складов снизит ветровой унос мелкодисперсных частиц.

В перспективе на древесных отходах можно производить не только тепловую, но и электрическую энергию для микрорайона.

Разнообразие выпускаемых агрегатов для сжигания отходов древесины поражает. Многие производители предлагают свое оборудование, мощность которого начинается от малых, автономных аппаратов мощностью 5-6 кВт и заканчивается энергетическими установками мощностью до 25 МВт.

Отличны конструкции, внутренние устройства, требования к обвязке агрегатов, требования к качеству сжигаемого материала. При сжигании отходов деревообработки можно генерировать пар в паровых котлах и производить тепловую энергию в водогрейных.

Выбор той или иной конструкции должен проводиться с учетом огромного количества факторов, учитывающих как качество материала, периодичность и объемы его образования, так и потребности системы теплоснабжения, для которой сжигается топливо.

Список литературы:

1. Жуков Е.Б. Технология совместного сжигания кородревесных отходов и угля в промышленной теплоэнергетике. / Е.Б. Жуков, К.В. Меняев, Д.Р. Таймасов. // Журнал "Сантехника. Отопление. Кондиционирование". - №9. - 2019.
2. Кудрявцева Л.А., Мазуркин П.М. Изучение особенностей горения древесных опилок. // Современные проблемы науки и образования. - 2009. - № 6 (часть 3)
3. Сафин Р.Г., Тимербаев Н.Ф., Зиатдинова Д.Ф., Ахметова Д.А., Степанова Т.О. Термическая переработка древесных отходов сжиганием // Вестник Казанского технологического университета. 2015. №23.