Шнековый пиролизёр, pаботающий на древесных отходах типа шпу-1,0д

При всей отработанности технологий, прямое сжигание биомассы (отходов древесины и сельскохозяйственной деятельности, например, шелухи семян и пр.), особенно для целей получения электрической энергии является низко рентабельным. Существуют технологии с целью получения из биомассы более ценные продукты. Биомасса может применяться в различных целях: получение энергии, производство твердых или жидких топлив, активированных углей, изготовление формованных изделий, удобрений, фильтрующих элементов, экспорт кондиционных продуктов их переработки за рубеж и т.п.

Изделие из ТБО брикеты топливные

Изделие из ТБО брикеты топливные

Древесно-угольные брикеты в виде “подушечки”

Древесно-угольные брикеты “подушечки”.

Одним из этих технологий является пиролиз биомассы, который представляет собой один из эффективных процессов его термохимической переработки путем нагревания без доступа кислорода (воздуха) и подразделяется на процессы – коксования и полукоксования. Пиролиз может производиться, как при помощи подвода внешнего тепла без доступа окислителя (аллотермический процесс), так и с использованием внутреннего тепла за счёт сжигания части топлива (автотермический процесс). При этом процесс коксования протекает при температуре 1000–1100 °С, а полукоксования – при температуре порядка 500–600°С. Процессы коксования и полукоксования иногда называют еще и пирогенетической переработкой твердого топлива.

Предлагаемая установка является установкой промежуточного пиролиза предназначенная для полукоксования биомассы (отходов древесины и сельскохозяйственной деятельности, например, шелухи семян и пр.) и основана на аллотермическом процессе.

Промежуточный пиролиз - это термическое разрушения биомассы, происходящее в отсутствии кислорода при умеренных температурах (~ 500 ºC) и относительно коротких сроках пребывания горячего пара (~ 2-5 мин). Среди других хорошо известных термических процессов, промежуточный пиролиз является наиболее правильным способом преобразования сырой биомассы в ценные продукты – полукокс (древесный уголь в количестве примерно 25-28 % от подсушенного сырья) и жидкость, известную как жидкость пиролиза или просто био-масло.

Древесина содержит значительное количество внутреннего кислорода и влаги (для информации в таблице 2.1 представлены усреднённые характеристики древесины и торфа). С увеличением доли кислорода в составе топлива (с увеличением отношения Огг, моль/моль) теплотворная способность топлива падает. Следует подчеркнуть, что в отличие от (условно) химически инертной золы, кислород топлива дополнительно блокирует (выводит) из состава горючей массы заметную часть водорода и углерода в виде образования водяного пара (Н2О) в процессе горения и Н2О и СО2 в случае пиролиза.

Характеристики биомассы на сухую беззольную массу.

Топливо Сг, % Нг, % Sг, % Ог, % Nг, % Aс, % Wр, % Qс, МДж/кг Qρ, ГДж/м3 Нг: Сг (моль/моль) Ог: Сг (моль/моль)
Древесина 52.6 4.8 0 41.9 0.7 1 40 18.2 3.6 1.12 0.59
Торф 57.9 6 0.3 33.3 2.5 12.5 50 22.2 5.6 1.25 0.42

Пиролиз является первым шагом в процессе сжигания или газификации биомассы. При нагреве биомассы в отсутствие воздуха до 500 °C (пиролиз), она образует древесный уголь (химический символ C), газы (CO, CO2, H2, H2O, CH4) и пары смол (с приблизительным атомным составом CH1,2O0,5). Пары смол представляют собой газы при температуре пиролиза, но конденсируются, образуя дым, состоящий из мелких капель смолы при охлаждении.

Краткое описание шнековой пиролизной установки.

Схема шнековой пиролизной установки ШПУ-1,0

Схема шнековой пиролизной установки ШПУ-1,0

Схема шнековой пиролизной установки ШПУ-1,0

Схема шнековой пиролизной установки ШПУ-1,0

На рисунках показаны схемы моделей шнековой пиролизной установки ШПУ-1,0 предназначенной для пиролиза биомассы. При этом эта схема оборудована простейшим устройством брикетирования. Принципиально установка шнекового пиролиза, показанная на рисунках, состоит из следующих узлов и агрегатов:

  • Теплогенератор: работающй на твёрдом топливе, внутри выкладывается из кирпича и обеспечивает режим нагрева до температуры до 650 градусов по Цельсию.
  • Реактор: состоит из двух горизонтальных труб в которые загружается сырье для дальнейшей переработки. Сырье перемещается по трубам с помощью шнеков вмонтированных в торцы труб.
  • Система трубопроводов и задвижек даёт возможность отвода излишней влаги из реактора после загрузки влажного сырья.
  • Система температурных датчиков даёт возможность контролировать температурный режим внутри реактора.
  • Система загрузки: состоит из бункера, сырье из которого подается при помощи шнекового   транспортера.
  • Система разгрузки представляет собой охлаждаемый водой шнек для приемки готового продукта, древесного угля.
  • Смеситель (растворомешалка) непрерывного действия.
  • Пресс-брикетёр.