Содержание к диссертации
Введение
Современное состояние техники и технологии производства и переработки древесной подстилочной массы из низкотоварной древесины и кусковых отходов деревообрабатывающих предприятий
Физико - химические свойства древесной подстилочной массы
Оборудование для производства древесной подстилочной массы
Методы переработки древесной подстилочной массы 31
Вывод 38
Экспериментальное исследование свойств древесной подстилочной массы и процесса ее термического разложения
2.1 Исследование свойств древесной подстилочной массы 39
Исследование кинетики термического разложения древесной подстилочной массы
Экспериментальный стенд для исследования процесса термического разложения древесной подстилочной массы
Исследование химических свойств жидких продуктов термического разложения древесной подстилочной массы
Вывод 68
Математическое описание процессов производства и термической переработки древесной подстилочной массы
Математическая модель термического разложения древесной подстилочной массы
Результаты моделирования производства и переработки древесной подстилочной массы
Вывод 94
Промышленная реализация технологии производства и переработки древесной подстилочной массы методом 95
термического разложения
Производство древесной подстилочной массы из низкотоварной древесины и отходов предприятий лесопромышленного комплекса
Опытно - промышленная установка и испытания технологии переработки отработанной древесной подстилочной массы методом термического разложения
Разработка производственного комплекса для переработки древесной подстилочной массы
4.4 Технико - экономический анализ технологии производства и термической переработки древесной подстилочной массы
Вывод 117
Заключение 118
Основные обозначения 123
Список использованной литературы
- Оборудование для производства древесной подстилочной массы
- Методы переработки древесной подстилочной массы
- Исследование химических свойств жидких продуктов термического разложения древесной подстилочной массы
- Опытно - промышленная установка и испытания технологии переработки отработанной древесной подстилочной массы методом термического разложения
Введение к работе
Актуальность темы. Все большую актуальность в мире приобретают вопросы переработки отходов и использования вторичных ресурсов в качестве топлива и материалов. Примером удачного применения отходов деревообработки является использование стружки и опилок в качестве подстилочного материала в птицеводстве. В России 50% птицефабрик мясного направления выращивают бройлеров при напольном содержании с использованием древесной подстилочной массы (ДІ1М), что обеспечивает благоприятные условия для выращивания птицы по сравнению с клеточным содержанием. При этом птицефабрики напольного содержания вынуждены приобретать для технологических нужд ДПМ в виде мягких отходов деревообработки. В этом случае существенной проблемой для предприятий является регулярность поставок и стабильность качества ДПМ, количество которой может достигать значительных объемов, что не всегда удается обеспечить за счет деятельности близлежащих предприятий. Транспортировка же мягких отходов, сопряженная ввиду малой плотности с дополнительными транспортными затратами, значительно увеличивает стоимость ДПМ. Другой не менее важной проблемой является утилизация больших объемов отработанной ДПМ. ДПМ, прошедшая технологический цикл, превращается в потенциально опасный источник биологического загрязнения окружающей среды. По данным Всемирной организации здравоохранения, отходы (навоз, помет и сточные воды) животноводческих и птицеводческих предприятий могут быть фактором передачи более 100 возбудителей инфекционных и инвазионных болезней. Существующие способы утилизации в виде захоронения, компостирования и сбраживания отработанной ДПМ не позволяют решить проблему в полной мере. Учитывая большие объемы потребления ДПМ и необходимость ее переработки, целесообразной видится задача разработки комплекса по производству и переработки ДПМ из низкотоварного древесного сырья и отходов лесопиления в едином цикле птицеводческого предприятия. В связи с этим разработка эффективной технологии производства и переработки подстилочной массы из низкотоварной древесины и кусковых отходов деревообрабатывающих предприятий, является актуальной задачей, как в научном, так и в практическом плане.
Работа выполнена в рамках государственного контракта №7837р/11501 от 15.04.2010 на выполнение НИОКР по теме «Исследование процесса утилизации куриного помета термохимическим методом».
Степень проработанности проблемы. Вопросам производства и переработки ДПМ посвящены работы ряда зарубежных авторов: В.P. Kelleher, Stephen Brick, Kaushlendra Singh, Isabel M. Lima, Nii Ofei D. Mante, N.S. Bolan, B. R. Bock, и др. Описание процессов измельчения и сушки древесных частиц представлено в работах исследователей: Шубин Г.С., Расев А.И., Сафин Р.Г., Литман Н.Д, Мазуркин П.М., Гомонай М.В., Атрощенко A.M., Сафонов А.О.,
Гайнуллин Р.Х., Чемоданов А.Н., Ширнин Ю.А и др. Однако, комплексного исследования технологии производства и переработки ДІ1М термическим методом в едином цикле не проводилось, что подтверждает актуальность работы.
Цель работы состоит в исследовании и разработке эффективной технологии производства и переработки древесной подстилочной массы в цикле птицеводческого комплекса. В связи с этим в представленной работе были поставлены следующие исследовательские задачи:
Определить материальный, тепловой баланс и оценить целесообразность производства и переработки древесной подстилочной массы;
Изучить гранулометрический состав и физические свойства древесных частиц, применяемых в качестве древесной подстилочной массы;
Определить материальный баланс процесса термического разложения древесной подстилочной массы;
Разработать кинетическую модель и определить затраты тепла на процесс термического разложения древесной подстилочной массы;
Определить состав продуктов, образующихся в процессе термического разложения древесной подстилочной массы;
- Разработать на базе проведенных исследований эффективную
технологию производства и переработки древесной подстилочной массы на
предприятиях птицеводческого комплекса.
Научная новизна
В ходе проделанной работы были получены следующие результаты:
- Впервые предложена и разработана технология производства и
переработки древесной подстилочной массы из низкотоварной древесины в
цикле птицеводческого предприятия;
- Разработана инженерная методика расчета технологии производства и
переработки древесной подстилочной массы из низкотоварной древесины;
- Установлено, что количество древесной подстилочной массы
составляющее 3 - 5 кг на 1 голову птицы, достаточно для соблюдения
положительного теплового баланса термического разложения древесной
подстилочной массы;
- В результате аналитических исследований сформулирован и обоснован
диапазон гранулометрического состава древесной подстилочной массы (нижняя
граница 0,3 мм; верхняя граница 5 мм);
Разработана математическая модель термического разложения древесной подстилочной массы, учитывающая содержание древесины от 0 до 100%, в температурном диапазоне от 150 до 500 С;
- Определена зависимость выхода продуктов термического разложения
древесной подстилочной массы при различном содержании древесины от 0 до
100%;
- Впервые проведены исследования твердых и жидких продуктов
термического разложения древесной подстилочной массы и охарактеризован их
качественный состав в зависимости от содержания древесины в древесной подстилочной массе;
Разработана технология термической переработки древесной подстилочной массы, новизна которой подтверждена патентом РФ.
Практическая ценность.
Предложен способ производства древесной подстилочной массы из низкотоварного древесного сырья на территории птицефабрики, позволяющий диверсифицировать доставку опилок, используемых в качестве древесной подстилочной массы. Разработанная математическая модель позволит обеспечить проектирование оборудования для переработки древесной подстилочной массы с использованием термических методов. Представленные практические рекомендации и технические решения могут быть использованы при создании оборудования для производства и переработки древесной подстилочной массы на предприятиях агропромышленного комплекса.
Реализация работы.
Результаты проведенных в работе исследований реализованы при создании пилотной установки термического разложения древесной подстилочной массы и внедрены в учебный процесс при изучении дисциплины «Биомасса древесины как возобновляемый источник энергии и химического сырья» для бакалавров направления 240100.62 «Химическая технология» профиля «Химическая технология переработки древесины»
Автор защищает:
- Схему организации технологического процесса производства и
переработки древесной подстилочной массы в рамках птицеводческого
предприятия;
Результаты расчета материального и теплового баланса производства и переработки древесной подстилочной массы;
Рекомендации по выбору гранулометрического состава и влажности древесной подстилочной массы;
Математическую модель формальной кинетики термического разложения древесной подстилочной массы;
Зависимость выхода продуктов термического разложения древесной подстилочной массы от содержании древесины в диапазоне от 0 до 100%;
Результаты математического и физического моделирования процесса термического разложения древесной подстилочной массы;
Схему промышленной установки термического разложения древесной подстилочной массы
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: Международной научно - технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса», г. Вологда, 2010; Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодёжи «Актуальные проблемы органической химии», г. Казань, 2010; Международном научно - практическом семинаре
«Экологически устойчивое развитие. Рациональное использование природных ресурсов», г. Тула, 2010; VII Международной научно - практической конференции «Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы», г. Пенза, 2011; VI Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения», г. Казань, 2011; II Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в промышленности, науке и образовании», г. Оренбург, 2011; Всероссийской научно - практической конференции «Научное обеспечение развития АПК России», г. Пенза, 2012; Международной научно - практической конференции молодых ученых и специалистов «Молодежь. Наука. Будущее: технологии и проекты», г. Казань, 2012; Международном конгрессе «Биомасса: топливо и энергия», г. Москва, 2012.
Личное участие автора заключается в разработке основных идей диссертации, а также в постановке и решении задач теоретического, экспериментального и прикладного характера. При непосредственном участии автора были поведены исследования термического разложения древесной подстилочной массы на лабораторной установке; разработана схема промышленной установки переработки древесной подстилочной массы. Автору принадлежат основные идеи опубликованных в соавторстве и использованных в диссертации работ. Активное участие в работе принял к.т.н., доцент Макаров А. А.
Публикации
По результатам выполненных исследований автором опубликовано 17 печатных работ, из которых 5 статей в журналах, рекомендуемых ВАК, 1 патент РФ на изобретение и 2 положительных решения на выдачу патента РФ на изобретение.
Объем и структура работы
Оборудование для производства древесной подстилочной массы
Сырой птичий помет представляет собой устойчивую коллоидную систему влажностью 80 - 90 % [70, 72, 84]. Поэтому на птицефабриках для улучшения технологичности и условий выращивания птиц, при напольном содержании, выкладывают подстилку в виде измельченных древесных отходов (древесная подстилочная масса).
По мере жизнедеятельности птиц древесные отходы смешиваются с пометом, образуя древесно - пометную подстилочную массу. Далее при выращивании следующего поколения кур, использованная древесная подстилочная масса убирается, и на ее место выкладываются «свежие» древесные отходы. Использованная древесная подстилочная масса включает в себя помет, пищевые остатки кормления, перья, подстилочный материал и другие отходы.
Для каждого цыпленка в производственном цикле, который длится около 50 дней, требуется 2,5 - 3 кг древесных отходов, что приводит к образованию 3,5 -7,5 кг отходов 3 класса опасности в виде использованной древесной подстилочной массы [73, 63]. При клеточном содержании птицы поступление помета от кур 11 несушек взрослого стада составляет 150 - 160 грамм в сутки при влажности 71 -73 % абс. [72,73, 93].
Общая величина пометной массы с подстилкой, поступающей от птичника (при напольном содержании птицы), зависит от продолжительности содержания и вида птицы. Так, например, за цикл выращивания 1000 голов бройлеров поступает 5 тонн помета с подстилкой, что в среднем составляет 5кг на 1 голову [73,96].
Также необходимо добавить, что растительные корма в организме животных в результате сложных биохимических процессов трансформируются в органическое вещество тела животного. Установлено, что в продукты животноводства при этом переходит около 16 % всей энергии кормов, 24 % идет на переваривание и усвоение, а большая часть энергии, около 60 %, превращается в навоз [98, 100, 106]. Большие объемы куриного помета накапливаются вблизи птицеферм, а места хранения помета, часто несанкционированные, превращаются в потенциально опасные источники биологического и химического загрязнения окружающей среды.
С целью первичной оценки свойств объекта исследования, необходимо рассмотреть основные свойства древесины и куриного помета, применительно к процессам, протекающим на производстве и переработке древесной подстилочной массы. Физико-химические свойства древесины Древесина состоит, в основном, из органических веществ, на долю которых приходится более 99% общей массы [1, 5, 87]. Элементный химический состав древесины всех пород практически одинаков. Органическая часть абсолютно сухой древесины содержит в среднем 49 - 50% углерода, 43 - 44% кислорода, около 6% водорода и 0,1 - 0,3 % азота [2, 11, 13]. Неорганическая часть древесины в виде золы составляет 0,1 - 1% [2, 5]. В состав золы входят кальций, калий, натрий, магний, в меньших количествах фосфор, сера и другие элементы. Они образуют минеральные вещества, большая часть которых (75 - 90%) нерастворима в воде. Среди растворимых веществ преобладают соли щелочных металлов - карбонаты калия и натрия, а из нерастворимых - соли кальция [1, 9, 12].
Так же необходимо отметить присутствие в древесине экстрактивных веществ. Их доля незначительна, однако они могут существенно влиять на свойства древесной подстилочной массы. Содержание экстрактивных веществ в различных деревьях одной и той же породы и в различных частях одного и того же дерева иногда резко колеблется. Например, в древесине лиственницы может содержаться от 6 до 25 % веществ, растворимых в воде. Содержание смолистых веществ в сосновой древесине изменяется от 2 до 8 %. Сильно колеблется и содержание дубильных веществ, или таннидов, являющихся в химическом отношении производными многоатомных фенолов — пирогаллола, пирокатехина и флороглюцина. Их в древесине дуба 3-9 %, в коре дуба и ивы 8 - 14%, ели 7 -12%, лиственницы 8 - 16 % [1, 30, 66]. Высокое содержание таких веществ нежелательно, поскольку они могут вызвать отравление птиц.
Древесина - продукт биологического синтеза, представляющий сложный комплекс, как в анатомическом, так и химическом отношении. По существу основная масса древесины сосредоточена в клеточных стенках. Строение клеточной стенки древесины представлено на рис. 1.1.
Структурные компоненты древесины подразделяют на углеводную и ароматическую части. Углеводная часть, представляет комплекс полисахаридов и называется холоцеллюлозой. Массовая доля холоцеллюлозы составляет в древесине примерно 70 - 80%, причем ее содержание в древесине лиственных пород выше по сравнению с хвойными.
Методы переработки древесной подстилочной массы
Анализ кривой ДСК показал (рис. 2.18), что в начале у древесины и у помета происходит интенсивное поглощение тепла связанное с сушкой (до температуры 130 С). Процессы пиролиза также идут с эндотермическим эффектом, переходящим в экзо эффекты у древесины при температурах выше 400 С. Для куриного помета термическое разложение во всем интервале температур происходит с поглощением теплоты.
Анализ продуктов термического разложения на квадрупольном масс-спектрометре QMS 403 С позволил определить потоки летучих продуктов в виде расходных кривых паров воды и углекислого газа, которые косвенно характеризуют интенсивность реакций декарбоксилирования и дегидратации древесной подстилочной массы. Как видно из данных зависимостей, реакции дегидратации (рис. 2.19.) у помета протекали с меньшей интенсивностью, однако пик реакции наступает раньше на 43,36 С, чем для древесины. Наибольшая интенсивность реакции дегидратации наступает раньше для древесины при температуре 364,18 С, а для помета - 320,82 С. Расходные кривые СОг при термическом разложении помета имеют 3 характерных пика при температуре 325,27 С, 421,83 С и 482 С и отличаются от кривой для древесины с одним пиком при 364,18 С (рис. 2.20). древесина
Приняв прямо пропорциональную взаимосвязь между кривой расхода ССЬ и интенсивностью реакции декарбоксилирования, можно заключить, что реакции у помета также начинаются при более низких температурах, т.е. на 38,91 С раньше, чем у древесины. Смещение реакций в область более низких температур и наличие двух дополнительных пиков очевидно вызвано большей зольностью куриного помета и содержанием ионов щелочных металлов, которые оказывают каталитические эффекты на более глубокое термическое разложение и коксование составляющих куриного помета.
С целью более полной экспериментальной оценки химического состава продуктов термического разложения древесной подстилочной массы, химического состава, а также оценки материального баланса при больших навесках была разработана и изготовлена экспериментальная установка, общий вид которой представлен на рис. 2.21, а схема на рис. 2.22. Экспериментальная установка для исследования термического разложения древесной подстилочной массы при кондуктивном подводе тепла состоит из: 1 - трансформатора электрического тока; 2 - балона с азотом; 3 - реактора; 4 - нагревательного электрода; 5 - ТРМ; 6 - нагревательной ленты; 7 - конденсатора; 8 - термостата; 9 - сборника жидкости; 10 - газгольдера.
Установка работает следующим образом: навеска подготовленных проб испытуемого образца устанавливается в нагревательный элемент между слоями сетки (рис. 2.23.). Нагревательный элемент реактора выполнен из нержавеющей сетки с размером ячейки 0,16 мм для обеспечения равномерного нагрева, и термического разложения сырья в реакторе при заданных режимных параметрах и скоростях нагрева. Подача электрического тока осуществляется трансформатором 1, от которого через провода подается ток на электроды, находящиеся в реакторе 3. Скорость и температура нагрева зависят от силы тока и устанавливаются регулировочным блоком. От газового балона 2 в камеру пиролиза подается азот. ТРМ 5 фиксирует изменение температуры на поверхности реактора, под нагревательной лентой 6 и внутри нагревательного электрода 4. С целью измерения температуры во время процесса к сетке вплотную крепится термопара. Показания термопары через аналого - цифровой преобразователь (АЦП) записываются на компьютере с частотой 100 Гц. Выделяющиеся в процессе пиролиза газы собираются в мерном цилиндре 10. Вся поверхность реактора, а так же гофрированный шланг, ведущий к конденсатору, утепляются для обеспечения теплоизоляции и исключения конденсации парогазовой смеси в трубопроводах. Для предотвращения конденсации на корпусе реактора осуществлялось его предварительное нагревание с наружной стороны до 100 С с помощью нагревательной ленты ЛНГУ - 400. Термостат предназначен для задания определенной температуры конденсации. От него в рубашку конденсатора подается вода, которая циркулирует по замкнутому контуру.
Для проведения исследования использовалась измельченная древесина и куриный помет. Древесные опилки и куриный помет высушивались при 104 С в сушильном шкафу до влажности 8 - 10%. Затем при помощи мельницы измельчались до порошкообразного состояния и просеивались через сито размером 0,315мм для получения однородного гранулометрического состава (рис. 2.24.).
Внешний вид нагревательного элемента реактора с загруженной в нее древесной подстилочной массой: 1 - трансформатор электрического тока, 2 крышка реактора, 3 - нагревательный элемент из нержавеющей сетки, 4 - древесная подстилочная масса Рис. 2.24. Предварительно подготовленные навески опилок (1) и помета (2)
Для определения выхода продуктов термического разложения были проведены исследования с использованием древесины и куриного помета или, другими словами - ДПМ, с содержанием в ней древесины 0%, 25%, 50%, 75%, 100%. Подготовленные пробы с разным содержанием древесины в начале взвешивались на лабораторных весах с точностью до 0,0001 г, затем помещались на металлическую сетку и поступали в реактор термического разложения. После проведения термического разложения замерялся объем образующихся при этом несконденсированных газов и масса углистого остатка. 10 0 25 50 75 100
Проведенные исследования показывают (рис. 2.25.), что разные соотношения древесины и помета, влияют на выход продуктов быстрого пиролиза. Увеличение содержания древесины в смеси с пометом приводит к большему выходу пиролизной жидкости и уменьшению выхода углистого остатка. Выход пиролизной жидкости для Удр=0% составляет 43,46% с последующим увеличением до 52,03% при возрастании содержания древесины в смеси с пометом до 75%. С другой стороны повышение содержания древесины уменьшает выход углистого остатка с 41,1% при Удр=0% до 26,31% при 75% древесины. Выход несконденсированного газа не сильно зависит от изменения концентраций смеси помета и древесины, достигая максимума в 21,65% при соотношении 75% древесины и 25% помета. Также следует отметить, что при быстром пиролизе 100% древесины наибольшим является выход пиролизной жидкости 57,18% и наименьшим выход углистого остатка 19,66%.
Исследование химических свойств жидких продуктов термического разложения древесной подстилочной массы
На основе проведенных опытно - промышленных испытаний были получены данные по выходам продуктов и режимам работы установки. На основании этих данных была разработана технология переработки древесной подстилочной массы с учетом производственных особенностей процесса.
Предлагаемая технология процесса переработки отработанной древесной подстилочной массы термохимическим способом включает стадии механического обезвоживания древесной подстилочной массы (при необходимости) ее сушку, собственно термохимическое разложение древесной подстилочной массы, конденсацию образующихся в процессе разложения древесной подстилочной массы паров, очистку и переработку несконденсировавшихся газов в электроэнергию, сжигание образующегося конденсата в качестве топлива для энергообеспечения процессов пиролиза и сушки древесной подстилочной массы, очистку выбрасываемого в атмосферу сушильного агента, охлаждение углистого остатка.
Установка переработки отработанной древесной подстилочной массы термохимическим методом, схема которой представлена на рисунке 4.7., включает в себя: систему предварительного механического обезвоживания древесной подстилочной массы - 1, сборник отгона - 2, систему сушки древесной подстилочной массы - 3, реактор - 4, циклон - 5, систему выгрузки угля - 6, конденсатор - 7, сборник жидких продуктов термохимического разложения древесной подстилочной массы - 8, фильтр - 9, электрогенератор - 10, ёмкость -11, топку - 12, теплообменник - 13, устройство подготовки сушильного агента -14, контейнеры - 15, площадку промежуточного хранения контейнеров - 16, дымовую трубу - 17, устройство очистки сушильного агента - 18, устройство очистки сточных вод - 19, транспортное устройство - 20.
Система предварительного механического обезвоживания используется при повышенной влажности отработанной древесной подстилочной массы, включающая в себя устройства вальцового отжима с вакуумным отсосом и позволяет осуществить удаление из отработанной древесной подстилочной массы от 10 до 15% свободной влаги, испарение которой потребовало бы значительно больших материальных и энергетических затрат. Сушка предварительно обезвоженной отработанной древесной подстилочной массы, осуществляется конвективно сушильным агентом, подготовка которого заключается в смешении дымовых газов, поступающих из топки - 12 после охлаждения их в теплообменнике - 13, с атмосферным воздухом. Температура дымовых газов на выходе из топки - 12 составляет около 1000 - 1100 С, на выходе из теплообменника - 13, соответственно, 750 - 850 С. Температура сушильного агента после разбавления дымовых газов воздухом должна составлять 160 - 200 С. Снижение температуры сушильного агента значительно увеличивает продолжительность стадии сушки. Повышение температуры сушильного агента свыше 220 С могут привести к термическому разложению и возгоранию органического вещества отработанной древесной подстилочной массы уже в сушилке.
Высокая исходная влажность отработанной древесной подстилочной массы при организации взаимодействия высокотемпературного сушильного агента с отработанной древесной подстилочной массой в режиме прямотока не приводит к значительному повышению температуры отработанной древесной подстилочной массы в сушилке, так как испаряемая влага на первой стадии сушки снижает температуру отработанной древесной подстилочной массы до температуры кипения удаляемой влаги. Температура сушильного агента на выходе из сушилки должна составлять 110 - 115 С, для исключения конденсации содержащейся в отработанном сушильном агенте влаги.
Учитывая необходимость высокой производительности разрабатываемой технологии, реактор - 4, в котором собственно осуществляется процесс термохимического разложения отработанной древесной подстилочной массы, выполнен в виде аппарата кипящего слоя. Для обеспечения стабильности работы в режиме кипящего слоя поступающие в реактор частицы отработанной древесной подстилочной массы должны иметь близкий к монодисперсному состав. С этой целью в предлагаемой технологии предусмотрена установка после сушки отработанной древесной подстилочной массы дробилки и калибровочной решётки. В данном реакторе реализована технология быстрого пиролиза: нагрев пиролизуемого сырья (частиц отработанной древесной подстилочной массы) до температуры термохимического разложения (450 - 550 С) с высокой скоростью без доступа воздуха и быстрое отведение продуктов термохимического разложения из реакционной зоны. Частицы углистого остатка после окончания процесса термохимического разложения становятся значительно легче исходного состояния, их скорость возрастает до значений, значительно превышающих скорость витания вновь поступающих частиц. Поэтому частицы углистого остатка и парогазовые продукты термохимического разложения покидают реакционную зону. В циклоне - 5 частицы углистого остатка выделяются из потока продуктов термохимического разложения и поступают в охлаждаемый сборник угля. Парогазовая смесь через центральную трубу в верхней части циклона отводится в конденсатор - 7. Образующийся конденсат поступает в сборник - 8, являющийся также и отстойником. Несконденсированные газы, откачиваемые газодувкой -21 из верхней части отстойника - 8, разделяются при помощи запорной аппаратуры на два потока. Одна часть несконденсированных газов после очистки в фильтре - 9 подается в генератор - 10 на переработку в электрическую энергию.
Другая часть несконденсированных газов после нагрева до температуры 550 - 580 С в теплообменнике - 13 подается в качестве теплоносителя и транспортной среды в реактор кипящего слоя.
Жидкие продукты пиролиза также разделяются на два потока в соответствии с тепловым балансом процесса. Одна часть жидких продуктов пиролиза используется в качестве топлива для энергообеспечения процесса пиролиза. Другая часть жидких продуктов пиролиза поступает в сборник и направляется либо на сезонное хранение, либо на потребление в технологических и бытовых устройствах предприятия, либо отгружается как товарный продукт потребителю.
Опытно - промышленная установка и испытания технологии переработки отработанной древесной подстилочной массы методом термического разложения
Проведенный технико - экономический анализ показывает, что при таких объемах древесной подстилочной массы целесообразно птицефабрикам самостоятельно производить ее. Это даст возможность диверсификации поставки сырья у деревообрабатывающих предприятий в случае отсутствия у них нужного объема. Так применение предлагаемой технологии дает экономию на 4 935 536 руб. в год по сравнению с текущей технологией. Расходы птицефабрики включают в себя расходы на закупку и транспортировку опилок и различных других отходов, используемых в качестве подстилочной массы. После завершения производственного цикла возникает проблема складирования отработанной древесной подстилочной массы с последующей ее переработкой. Это требует от птицефабрики дополнительных расходов по эффективной переработке образующейся в огромном количестве древесной подстилочной массы. В связи с чем и предлагается термическая переработка использованной древесной подстилочной массы с получением преимущественно твердых и жидких продуктов. В таблице 4.4 приведено технико - экономическое обоснование переработки древесной подстилочной массы.
Предлагаемая технология переработки требует установки термического разложения использованной древесной подстилочной массы с начальными капитальными затратами в 3 млн. руб. Ежегодные расходы на обслуживание, персонал и амортизация составляют в сумме 847 500 руб. При этом предлагается реализация углистого остатка как товарного продукта, что дает годовую выручку в размере 4 672 000 руб. В совокупности разница между выручкой от реализацией углистого остатка и затраты на проведение процесса термического разложения дают положительный экономический эффект, что говорит о целесообразности предлагаемой технологии, несмотря на первоначальные капитальные затраты.
Также следует отметить, что по текущей технологии, применяемой на птицефабрике, древесная подстилочная масса, прошедшая технологический цикл, является отходом 3 или 4 класса опасности и ее хранение на территории сопряжены с дополнительными финансовыми затратами. В таблице 4.5. приведено технико - экономическое сравнение текущей технологии применяемой на птицефабрике и предлагаемой.
Экономическое обоснование предлагаемой технологии показало, что подготовка древесной подстилочной массы в цикле птицеводческого предприятия с применением термохимического метода переработки использованной древесной подстилочной массы позволит получить годовой экономический эффект в размере 10 360 028 руб., при переработке древесной подстилочной массы в объеме 7300 т в год.
На основании проведенных экспериментальных и теоретических исследований были осуществлены работы по промышленной реализации технологии производства и переработки древесной подстилочной массы в рамках предприятия.
На стадии производства древесной подстилочной массы из низкотоварного сырья и отходов лесопромышленного комплекса разработана схема, промышленной реализации, которая позволяет учитывать вариативность вида и свойств сырья. Реализована опытная переработка отходов фанерного производства в древесную подстилочную массу, которая показала соответствие регламентируемых параметров для древесной подстилочной массы. На стадии термической переработки подстилочной массы проведены пилотные испытания на опытно - промышленной установке для термической переработки древесины УБП - 50. Которые показали, что на модельной древесной подстилочной массе из отходов фанерного производства существует возможность их промышленной переработки. Полученные данные материального баланса в условиях опытно -промышленной реализации согласуются с данными экспериментальных исследований. На основании проведенных теоретических исследований и экспериментальных работ и проведенных опытно - промышленных испытаний разработана схема производственного комплекса переработки отработанной древесной подстилочной массы термохимическим методом.
Проведен технико - экономический анализ, который показал, что производство и переработка древесной подстилочной массы из отходов фанерного производства экономически целесообразны и экономический эффект составил 10 360 028 руб. при переработке древесной подстилочной массы в объеме 7300 т в год.
