Экология СПРАВОЧНИК

Древесина использовалась на топливо человеком с момента открытия огня. За долгий исторический период, прошедший с той поры, процесс сжигания древесины бы,л достаточно изучен и, казалось бы, все вопросы энергетического использования древесины должны быть решены. Однако опыт сжигания древесины относился только к использованию древесного топлива для домашнего хозяйства. Промышленное использование древесного топлива в больших масштабах началось с момента возникновения производства чугуна и стали на базе древесного угля, а применение древесного топлива в энергетических целях не получило широкого развития. Древесное топливо было быстро вытеснено из энергетики каменным углем и жидким топливом, отличающимися более высокой транспортабельностью и имеющими, как казалось в то время, неисчерпаемые ресурсы.

Далее

В периодической печати зарубежных стран уделяется много внимания вопросам экономии энергии и топлива в лесных отраслях промышленности, а также проблеме замены, где это возможно и целесообразно, дефицитного нефтегазового сырья топливом из древесных отходов и низкосортной древесины. Об-суждаются проблемы использования древесной биомассы на топливо, приводятся примеры работы электростанций и котельных установок на этом виде топлива, сведения о создании новых, более эффективных установок, работающих на древесном топливе, а также о разработке вспомогательного оборудования для подготовки, складирования, хранения и транспортирования древесного топлива. Имеются сообщения о проведении исследований по получению из древесины жидкого топлива и газа, пригодного для использования в бытовых целях.

Далее

В последнее время как в Советском Союзе, так и в зарубежных странах все большее распространение получает термин древесная биомасса.Древесной биомассой называют все многообразие органических веществ, образующихся в результате жизнедеятельности древовидных растений. Древесной биомассой, таким образом, являются все вещества, из которых состоят листья, хвоя, неодревесневшие побеги, сучья, ветви, вершины, ствол дерева, кора и корневая система. Физико-химические и теплотехнические свойства различных видов древесной биомассы имеют некоторые различия, оказывающие определенное влияние на эффективность их использования в энергетических целях. Это делает целесообразным изучение основных характеристик различных видов древесной биомассы.

Далее

При расчетах процессов сушки древесины используется абсолютная влажность. В теплотехнических расчетах применяются только относительная, или рабочая, влажность. С учетом этой установившейся традиции в дальнейшем мы будем пользоваться только относительной влажностью.

Далее

Для характеристики топлива в теплотехнических расчетах пользуются понятиями сухая масса и горючая масса топлива.Пересчет содержания компонентов из одного вида массы в другой производится по формулам табл. 10.

Далее

Теплотой сгорания биомассы называется количество тепла, выделяемое при сгорании 1 кг вещества. Различают высшую и низшую теплоту сгорания.Высшая теплота сгорания —это количество тепла выделившееся при сгорании 1 кг биомассы при полной конденсации всех паров воды, образовавшихся при горении, с отдачей ими тепла, израсходованного на их испарение (так называемой скрытой теплоты парообразования).

Далее

Для удобства сравнения и расчетов по котельным, работающим на различных видах топлива, используется понятие у с -ловное топливо.Условным называют топливо, имеющее низшую теплоту сгорания в расчете на рабочую массу 29,3. МДж/кг, или 7000 ккал/кг. Для пересчета натурального топлива в условное и наоборот служит калорийный эквивалент.

Далее

В зависимости от производства, при котором образуются древесные отходы, их можно подразделить на два вида: отходы лесозаготовок и отходы деревообработки.В своем естественном виде отходы лесозаготовок малотранспортабельны, при энергетическом использовании они предварительно измельчаются в щепу.

Далее

Количество отходов при производстве конкретного вида товарной продукции из древесины определяется по ее доле, которая осталась не использованной в данном технологическом процессе.Количество образующихся древесных отходов исчисляется обычно в процентах от объема древесного сырья, использованного при производстве продукции. Оно зависит от вида производимой продукции.

Далее

Измельченной древесиной называют древесные частицы различной формы и размеров, получаемые в результате механической обработки. К измельченной древесине относятся: щепа, дробленка, стружка, опилки, древесная мука, древесная пыль.

Далее

Коэффициент полнодревесности П зависит от размера и формы частиц, влажности древесины, способа укладки древесины в данную емкость, времени хранения топлива в ней. Этот коэффициент может варьировать в широких пределах.

Далее

Коэффициентом внутреннего трения называют отношение силы, необходимой для сдвига сыпучего материала в определенной плоскости, к величине силы, сдавливающей частицы материала перпендикулярно этой плоскости.

Далее

Древесная пыль, образующаяся при шлифовании древесины, фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит не подлежит хранению как в буферных складах котельных, так и в складах межсезонного хранения мелкого древесного топлива ввиду ее высокой парусности и взрывоопасности.

Далее

Технологические свойства древесной биомассы оказывают существенное влияние на конструкцию топочных устройств, в которых осуществляется ее сжигание, и в значительной мере определяют при этом показатели работы паровых и водогрейных котлоагрегатов котельных лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий.

Далее

Влажность древесного топлива может изменяться в очень широких пределах. В мебельном и деревообрабатывающем производствах влажность некоторых видов отходов составляет 10... ...12%, в лесозаготовительных предприятиях влажность основной части отходов составляет 45... 55 %, влажность коры при окорке отходов после сплава или сортировки в водных бассейнах достигает 80 %. В дальнейшем будет показано, что повышение влажности древесного топлива снижает производительность и КПД котлоагрегатов. В целях экономии энергии необходимо в котельных лесопромышленных предприятий предусмотреть проведение мероприятий по снижению влажности древесного топлива, поступающего в топочные устройства.

Далее

Повышение влажности древесной биомассы неизбежно вызывает снижение эффективности работы котельных установок. Это следует знать всем энергетикам лесопромышленных предприятий и постоянно разрабатывать и проводить мероприятия по недопущению попадания в древесное топливо атмосферных осадков, почвенных вод и т. п. В перспективе надо вернуться к внедрению на производстве атмосферной сушки древесного топлива.

Далее

Топочным процессом называют реальный способ сжигания топлива в топке, при котором осуществляются непрерывное и регулируемое горение топлива в определенном объеме и своевременное удаление из этого объема золы и шлака. В современной топочной технике применяются слоевой, вихревой, циклонный и факельный процессы сжигания древесного топлива.

Далее

Для сжигания древесного топлива в условиях лесной промышленности наибольшее распространение получили топки, основанные на слоевом способе сжигания. Конструкции этих топочных устройств наиболее просты, надежны в эксплуатации и могут быть приспособлены к часто изменяющимся фракционному составу и влажности древесного топлива. Топки, работающие по слоевому способу, наиболее подходящи для автоматизированных котельных.

Далее

Оптимизация процессов горения древесной биомассы заключается в поиске таких технических решений при совершенствовании реальных процессов сжигания древесной биомассы, которые наилучшим образом отвечают противоречивым требованиям эффективности процесса производства тепловой энергии.

Далее

Простейшей топкой для сжигания дров является ручная топка с горизонтальной колосниковой решеткой (рис. 3). Топка предназначена для чугунных секционных котлов и представляет собой четырехугольную кирпичную камеру, футерованную изнутри огнеупорным кирпичом. В нижней части камеры установлена горизонтальная колосниковая решетка из чугунных колосников, разделяющих камеру на зольниковое и топочное пространство. Высота слоя в этой топке приблизительно 0,8... ... 1 м. Дрова загружаются через дверцы и колосниковая решетка воспринимает удары от брошенных с высоты на нее поленьев, поэтому нужно главное внимание уделять прочности колосников. Обычно устанавливаются брусчатые колосники длиной до 700 мм с зазорами 20... 25 мм. Воздух для горения дров подводится через воздухопровод под колосниковую решетку.

Далее

Расчет топочных устройств необходим для обоснования размеров топок, их сборочных единиц и деталей при конструировании, модернизации этих устройств, а также для принятия технических решений при наладочных, доводочных работах и проведении испытаний.

Далее

Вихревой способ сжигания заключается в сжигании измельченных высокореакционных топлив во взвешенном состоянии во время витания их частиц в топочной камере по круговым или петлевым траекториям. Вращательное движение газовой среды в топочной камере создается нижним подводом первичного воздуха тангенциально закругленной внутренней поверхности этой камеры.

Далее

А. А. Шершнева (рис. 12). Топливо из расходного бункера 1 питателем 2 через канал 3 подается в вихревую топочную камеру 4. Воздух, поступающий из воздухоподогревателя через сопла 7 навстречу падающим частицам топлива, обеспечивает вихревое движение газов в топочной камере 4. Мелкие частицы топлива при этом подсушиваются, воспламеняются и выносятся в камеру 10, где завершается процесс горения. Более крупные, тяжелые частицы топлива выпадают из вихревого потока и попадают на решетку 5, где догорают в слое благодаря воздуху, подаваемому через короб 6. Крупные частицы, вынесенные из камеры 4 в камеру 10, также выпадают из потока газов и скапливаются на дожигательной решетке 9, где и сгорают в потоке вторичного воздуха, подводимого через короб 8.

Далее

Рекомендуется следующее распределение дутьевого воздуха в процентах от общего объема: сопло вихревой камеры 70; решетка вихревой камеры 20; решетка камеры догорания 10.

Далее

Факельный способ сжигания применяется в очень широких масштабах для сжигания каменных углей, измельченных в высокодисперсную угольную пыль. Этим способом эффективно сжигают даже те виды ископаемого топлива, которые вследствие малой реакционной способности не могут быть сжигаемы слоевым способом.

Далее

Принципиальная схема сжигания пылевидных древесных отходов высокой дисперсности приведена на рис. 13.Древесная пыль от места ее образования подается пневмотранспортом в циклон 9, где от нее отделяется транспортирующий воздух, а пыль ссыпается в сборочный бункер 8, в котором установлен ворошитель 7, ликвидирующий зависание и сводооб-разование этого материала в бункере. Из сборочного бункера пыль питателем 6 подается в загрузочную воронку, подхватывается воздухом, засасываемым вентилятором 5, и далее направляется в пылевые горелки, установленные в топочных камерах котлоагрегатов 1.

Далее

Вопрос использования пневматической подачи в топку древесной пыли и опилок для сжигания их факельным способом составил предмет многочисленных дискуссий. Многие специалисты-теплотехники до сих пор считают, что факельный способ сжигания мелких древесных отходов при подаче их в топку пиевмотранспортным устройством неприемлем вообще, поскольку количество подводимого при этом воздуха определяется условиями транспортирования топлива по трубам, а не условиями эффективного сжигания его в топочном устройстве.

Далее

Организация на предприятии сжигания древесно-шлифовальной пыли в топочных устройствах паровых и водогрейных котлов требует проектирования системы подачи пыли в котельную от мест ее образования, включая сборочный бункер, устройство отбора из него пыли, а также системы подачи пыли в топочные устройства для сжигания. При выполнении указанных проектных работ должны быть учтены правила по взрывобез-опасности всех узлов и системы в целом. Выполнение монтажных работ целесообразно поручать специализированным монтажно-наладочным организациям.

Далее

Впервые циклонный процесс сжигания как основа организации сжигания топлива во взвешенном состоянии был предложен проф. Г. Ф. Кнорре. Сущность циклонного процесса заключается в том, что сжигание мелкого топлива локализуется в цилиндрической топочной камере, где посредством подвода воздуха тангенциально внутренней поверхности камеры создается интенсивное вращательное движение воздуха, продуктов горения и взвешенных в этой газовой среде частичек топлива. Как правило, выходное отверстие камеры имеет диаметр существенно меньше диаметра циклонной камеры. Вследствие этого крупные частицы пребывают в топочной камере до тех пор, пока их размер не уменьшится до пределов, обеспечивающих их вынос вместе с нагретыми до высокой температуры продуктами горения.

Далее

Топочные устройства циклонного типа подразделяются на вертикальные и горизонтальные. В топочных устройствах вертикального типа создаются наилучшие газодинамические условия для снижения механического недожога топлива и улавливания частиц золы. Однако циклонные устройства вертикального типа требуют более равномерного фракционного состава сжигаемого топлива. Они более громоздки и трудно вписываются в габарит котельных установок.

Далее

Как известно, даже для обычных циклонных пылеуловителей, в которых весь процесс сводится к определению криволинейного движения изотермического двухфазного потока с дисперсными частицами постоянной массы, задача о таком движении при больших значениях критерия Рейнольдса не может быть полностью решена. Поэтому вполне понятны трудности, возникающие при полном описании системой уравнений циклонного процесса сжигания твердого топлива, где криволинейное движение двухфазного потока является лишь незначительной частью большого комплекса взаимосвязанных явлений.

Далее

Физические и механические свойства коры деревьев находятся в тесной связи со структурой древесины данной породы, влажностью, условиями произрастания деревьев, температурой окружающего воздуха и многими другими факторами.

Далее

Щиты, образующие дно бункера, поворачиваются при помощи ручной лебедки или рычажной системы. Для накопления и буферного хранения коры, образующейся при сухой окорке и не смерзающейся на морозе, применяются бункерные галереи с боковой разгрузкой (рис. 18, а и б).

Далее

Каменный уголь сжигается в этой топке в виде каменноугольной пыли. Для измельчения угля в пыль предусмотрена установка двух вальцово-кольцевых мельниц производительностью 3 т/ч каждая. На боковых стенках котла расположены пылеугольные горелки для сжигания пыли.

Далее

Выпускаемые в настоящее время отечественной промышленностью паровые котлы, применяемые в лесной промышленности, делятся на вертикально-водотрубные (с развитой экранной поверхностью нагрева) и вертикально-цилиндрические.

Далее

По роду металла, из которого изготовляются водогрейные котлы, они подразделяются на чугунные и стальные и характеризуются теплопроизводительностью, температурой и давлением горячей воды. Производительность водогрейных котлов выражают в мегаваттах (МВт). Водогрейные котлы широко применяются в леспромхозах в качестве основного источника тепла.

Далее

Аппараты для подогрева питательной воды за счет тепла отходящих дымовых газов называют экономайзерами.Использование тепла отходящих дымовых газов для подогрева воздуха, поступающего в топку, осуществляется в воздухоподогревателе.

Далее

При проектировании хвостовой части рекомендуется выдерживать следующие температурные характеристики.Расходы электроэнергии на тягодутьевые устройства и питательные насосы необходимо подсчитывать с учетом величины удельного расхода электроэнергии (0,5 ...1)10 2 кВт/м2 дополнительных поверхностей нагрева.

Далее

При установке шахтных топок с наклонным слоем топлива между верхними скребковыми транспортерами и шахтами топок устраиваются простейшие течки. Они представляют собой желоба из листового железа, по ширине равные ширине шахт топки и наклоненные под углом 45°.

Далее

Дымовые газы, удаляемые в атмосферу, содержат частицы летучей золы и несгоревшего топлива, а при сжигании сернистого топлива — сернистый ангидрид. Они загрязняют окружающий воздушный бассейн, оказывают вредное действие на растительность и живые организмы, поэтому дымовые газы при сжигании твердого топлива должны подвергаться очистке от уносов специальными аппаратами — золоуловителями.

Далее

Древесное топливо можно подразделить на дрова, твердые или кусковые древесные отходы и мягкие древесные отходы.Мягкие древесные отходы — это опилки, стружки и древесная пыль. Наибольшее значение как топливо имеют опилки. Они образуются при продольной и поперечной распиловке древесины и имеют частицы размером не более 5... 6 мм. Мягкие древесные отходы обычно сжигают в том виде, в каком они образуются при обработке древесины.

Далее

По принципиальной конструктивной схеме все существующие типы рубительных машин можно подразделить на два класса — дисковые и барабанные.В дисковых рубительных машинах механизм резания выполнен в виде вращающегося диска, на котором расположены режущие ножи. По типу ножевого диска дисковые рубительные машины подразделяются на машины с плоским и коническим диском. Рабочая поверхность диска может быть профилированной (геликоидальной) и непрофилированной. По числу ножей дисковые рубительные машины подразделяются на малоножевые и многоножевые.

Далее

Внутризаводской транспорт древесного сырья. Для подачи круглого древесного сырья к рубительным машинам используются обычно цепные скребковые транспортеры.Мощность электродвигателя, кВт . .Подача к рубнтельным машинам отходов лесопиления, как правило, осуществляется ленточными транспортерами. Для подачи к рубительным машинам отходов лесозаготовок — сучьев, вершинок, ветвей в ЦНИИМЭ разработан специальный транспортер ТГ-2.

Далее

Котельные лесопромышленных предприятий должны обеспечивать непрерывное и надежное снабжение тепловой энергией производственных объектов, социально-культурных и жилых помещений. При работе котельной на привозном твердом или жидком топливе завоз топлива осуществляется периодически. Это вызывает необходимость складирования и хранения определенных объемов топлива. Объем складирования и хранения привозного топлива зависит от конкретных условий его поставки и транспортирования.

Далее

Открытые склады. Открытый склад мелкого древесного топлива обычно представляет собой площадку с твердым покрытием, расположенную от котельной на расстоянии не более допустимого противопожарного разрыва. Обычно по центру площадки склада установлен скребковый транспортер для подачи топлива из склада в котельную. Скребковый транспортер при этом снабжается загрузочной воронкой, через которую в котельную осуществляется при помощи бульдозера подача топлива из куч, сформированных на площадке склада.

Далее

Если буферный склад котельной расположен в непосредственной близости от цехов, в которых производится измельчение древесины в топливную щепу или образуются мелкие древесные отходы, то подача их в буферный склад котельной может быть осуществлена посредством скребковых, ленточных винтовых конвейеров, ковшовых элеваторов или пневматран-спортом. Характеристика механизмов этого типа приведена в п. 10.3.2.

Далее

Скреперный ковш при помощи канатно-блочной системы подтаскивается к куче топлива. Затем включается рабочий ход лебедки, при котором скреперный ковш загружается топливом и перемещается к пандусу скребкового транспортера, с которого топливо ссыпается на нижнюю ветвь транспортера и далее подается этим транспортером к топочным устройствам котельной.

Далее

Методическими указаниями по буферному и межсезонному хранению мелкого древесного топлива РД-13-11-7 — 85 [29] предложены типовые схемы буферных складов. Для котельных мощностью до 7 МВт рекомендуется схема механизированного буферного склада (рис. 70). Она предусматривает полную механизацию погрузочно-разгрузочных работ и может быть в основном реализована на серийно изготовляемом оборудовании.

Далее

Зимний максимум тепловых нагрузок котельных лесозаготовительных предприятий приходится на самые холодные месяцы года — декабрь и январь. Как правило, древесных отходов в эти месяцы для котельных не хватает. На предприятиях, работающих с технологией, предусматривающей вывозку на нижний склад деревьев в холодные зимние месяцы количество лесосечных отходов резко уменьшается. На морозе древесина становится хрупкой и большая часть ветвей й сучьев отделяется от деревьев при ударе их о грунт при валке и остается на лесосеке. Выход лесосечных отходов при вывозке деревьев в эти месяцы не превышает по указанной причине 4% общего объема вывозки.

Далее

Склады межсезонного хранения мелких древесных отходов должны предусматривать объемы хранимого материала, исчисляющиеся тысячами, а в некоторых случаях десятками тысяч насыпных кубометров. Естественно, что при столь больших объемах хранения строительство закрытых складов потребует огромных капитальных затрат, которые могут существенно снизить экономическую эффективность строительства и внедрения складов межсезонного хранения. В связи с этим межсезонное хранение древесных отходов должно осуществляться в открытых складах при минимальных расходах на их строительство с использованием большого опыта, накопленного в этой области на целлюлозно-бумажных предприятиях по хранению технологической щепы.

Далее

Объем склада межсезонного хранения мелких древесных отходов лесозаготовительного предприятия зависит от теплопро-изводительности котельной, объема потребления тепла и количества образующихся отходов по месяцам года. Очевидно, что в зимнее время все количество отходов направляют в буферный склад котельной, минуя склад межсезонного хранения, и, как правило, в этот же период в котельную дополнительно подают щепу из дровяной и низкосортной древесины (подруб) для восполнения разницы между годовым расходом топлива и годовым объемом образования отходов. Эта щепа должна быть заготовлена до зимнего сезона и храниться на складе межсезонного хранения. Таким образом, объем склада межсезонного хранения должен складываться из двух частей: объема для хранения излишка мелких древесных отходов, образующегося в летнее время, и объема топливной щепы из стволовой древесины (подруба), выраженных в одинаковых единицах. В качестве единиц количества топлива для этих расчетов удобнее всего принимать тонны условного топлива.

Далее

Работа по устройству склада межсезонного хранения древесного топлива начинается с расчета потребной вместимости склада. Объем склада определяется по формуле (12.3). После этого подсчитывается необходимая площадь склада, исходя из рекомендуемой высоты штабелей и ширины основания, отдельно для мелких древесных отходов и щепы из дровяной древесины. При этом следует учитывать дополнительную площадь для проходов между штабелями и площадь для устройства наружной минерализированной полосы.

Далее

В зарубежной практике (США, Канада) при укладке куч щепы на хранение щепу уплотняют наездом на кучи автосамосвалов, гусеничных тракторов и даже для уплотнения щепы в кучах используют специальные катки. При этом предполагается, что при уплотнении щепы зазоры между ее частицами сужаются, количество кислорода, обуславливающего протекание экзотермических процессов внутри кучи, уменьшается, а его приток в центр кучи также снижается ввиду понижения газопроницаемости хранимого материала.

Далее

Основу этого метода составляют нормативы выхода древесных отходов, установленные и уточненные практическими замерами для каждого предприятия и конкретного технологического передела первичной обработки древесины.

Далее

Положительной стороной объемного метода при его использовании для учета топлива непосредственно в котельной является возможность полной автоматизации учета расхода древесного топлива. Для автоматизации учета на каждый котлоагрегат устанавливается бункер определенного объема и производится его тарировка путем загрузки его топливом с последующим точным замером входящего в него топлива. Бункер снабжается двумя датчиками для сигнализации полного заполнения его топливом и полной разгрузки от топлива. Внизу и вверху бункера устанавливаются задвижки, перекрывающие поступление и выход из него древесного топлива.

Далее

Недостатком этого метода является необходимость при каждом взвешивании определять влажность и зольность топлива. Автоматизация учета расхода древесного топлива в котельных при весовом методе крайне затруднена. Затраты на приобретение и монтаж весовых устройств значительны. Однако весовой метод учета древесного топлива при его правильной организации дает минимальную погрешность, поскольку при его применении в расчетах не принимаются коэффициенты, определенные с существенной ошибкой.

Далее

Оценка работы котельной производится по ее технико-экономическим показателям, определяемым по данным технической отчетности. Работу котельной на древесном топливе характеризуют следующие технико-экономические показатели: установленная мощность котлоагрегатов, годовая выработка и отпуск тепла, численность обслуживающего персонала, капитальные затраты на строительство и монтаж оборудования котельной, коэффициент загрузки, коэффициент использования установленной мощности, число часов использования установленной мощности, КПД и удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж тепла, штатный коэффициент, себестоимость тепловой энергии и удельные капитальные затраты на выработку тепла.

Далее

Под вторичными энергетическими ресурсами (ВЭР) понимается энергетический потенциал продукции, отходов побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах (установках), который не используется в самом агрегате — источнике ВЭР, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других потребителей на самом предприятии или за его пределами.

Далее

Энергетическое использование древесных отходов может быть экономически эффективным только при определенных условиях. В настоящее время оно не может быть экономически эффективным по сравнению с использованием ископаемого топлива в случае применения ручного труда для подготовки древесных отходов к сжиганию или для подачи их в топочные устройства.

Далее