Авторизация  /  регистрация
забыли пароль?  /  [ вход ]
fm
TOP  НОВОСТИ
читать все новости »


ПРОИЗВОДСТВО ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ

Ю. Юдкевич, к.т.н. гл. технолог ООО “Биоэнергия”

http://bioenergy-spb.narod.ru/index.html

woodcoal@mailbox.alkor.ru

 

Введение. В последние годы во всем мире получила признание концепция, основанная на новом понимании глобальных энергетических и сырьевых проблем. В обиход вошли такие понятия как биоэнергетика, биотопливо, биосырье, биотехнология. При этом имеются в виду возобновляемые источники энергии и сырья и, в первую очередь, древесина и древесные отходы.

Необходимость внедрения биоэнергетики и биотехнологий стала особо актуальной для мирового сообщества вследствие опасности глобального изменения климата из-за выбросов в окружающую среду так называемых парниковых газов - продуктов сжигания и химических превращений ископаемых топлив (уголь, нефть, газ). Россия является и субъектом и объектом Киотского Протокола. В его рамках страны-участники обязуются обеспечить снижение выбросов парниковых газов в атмосферу.

Когда деревья погибают по естественным причинам и их биомасса разлагается, углекислота вновь переходит в свободное состояние. Поэтому, образование углекислоты при сжигании, а также при термических и химических превращениях древесины не включается в баланс общих выбросов и рассматривается как естественный фон.

Эта ситуация сформировала мировую тенденцию к вытеснению каменного угля и нефтепродуктов, традиционно использовавшихся в энергетике и технологии, древесиной и как топливом, и как сырьем для химических превращений.

Белая Книга ЕС ставит цель – утроить использование биоэнергии к 2010 году. Наши Европейские соседи проявляют, поэтому, особый интерес к возможностям экспорта из России древесных отходов и полученных из них товарных продуктов.

Использование древесного сырья позволит значительно сэкономить средства, а также получить экономические выгоды от улучшения ухода за лесом, от оздоровления окружающей среды, от создания новых рабочих мест.

Получение продуктов из древесины путем воздействия высокой температурой относится к числу древнейших технологий в истории человечества. Археологические раскопки свидетельствуют, что еще пещерные люди знали древесный уголь. Его собирали на пожарищах или делали специально, засыпая золой тлеющие головни, а укрываясь в пещерах от непогоды, использовали как топливо, не вызывающее угара. Наверное, первый металл был выплавлен случайно, когда камни, которыми обложили очаг с горящими углями оказались рудой. С начала бронзового века древесный уголь стал одной из основ развивающейся цивилизации.

Немыслимо представить русскую деревню без кузницы. Оковать соху, выковать подковы, изготовить множество предметов быта было возможно только в кузне, работающей на древесном угле. С именем династии Демидовых связано развитие не только металлургии на Урале, но и углежжение. Только на древесном угле получается высококачественный ковкий, пластичный чугун. Его особые свойства позволили создать все замечательные чугунные ограды и многие памятники Петербурга. До сих пор этот чугун варят на Урале для художественного литья.

Отсутствие вредных для многих технологий фосфора, серы, тяжелых металлов, возможность изготовления разнообразных сорбентов, позволяют древесному углю и сейчас оставаться одним из важных продуктов.

Далеко в историю уходят такие разновидности термической переработки древесины, как производство дегтя, сосновой смолы "икрянки".

В начале Великой Отечественной войны боеспособность авиации во многом зависела от выработки этилацетата – основы самолетного лака. Этилацетат делали из уксусной кислоты, полученной при газификации древесины. За разработку технологии улавливания этого соединения лесохимики А.А.Деревягин, А.А.Ливеровский и В.А.Лямин в разгар войны получили Сталинскую премию первой степени наравне с конструкторами оружия, создателями брони и взрывчатых веществ. Для того времени это была высшая мера признания заслуг и вклада в дело обороны.

Производство древесного угля. Сегодня в мире производится около 9 млн. т/год древесного угля. Более 7,5 млн. тонн из этого количества делает Бразилия. Многолесная Россия производит немногим больше 100 тыс. т/год (в канун перестройки производилось 350 тыс.т/год). Существует неудовлетворенный спрос на древесный уголь. В Россию ввозят уголь из Белоруссии и Украины, из Китая. Китай поставлял активированный уголь в Россию до самого последнего времени, теперь начал поставлять кристаллический кремний, который тоже делается на древесном угле.Существует несколько разновидностей древесного угля, связанных с различной технологией изготовления и особенностями сырья. Например, в Японии очень велик спрос на так называемый “белый” уголь, выжигаемый из дальневосточного железного дуба. Некоторые зарубежные фирмы изготавливают в качестве топлива для каминов и грилей “красный уголь”, получаемый мягким углежжением при невысокой температуре.

Предпочтительным сырьем для углежжения является твердолиственная древесина. Из нее получается более прочный и плотный уголь.

В новых условиях сырьем для углежжения все чаще становятся отходы хвойных пород, осина, кустарниковые. Сделать из них качественный уголь можно, если производить уголь по отработанной технологии и брикетировать.

При термическом распаде древесины помимо древесного угля, образуются жидкие и газообразные продукты. Жидкие продукты выходят из горячей зоны частично в капельной фазе, частично в парах, образуя вместе с неконденсирующимися газами парогазовую смесь. До второй трети 20 века эти продукты были не менее востребованы, чем уголь. Но в конце века они были вытеснены более дешевыми, изготавливаемыми на основе синтеза из нефтепродуктов и природного газа. Это обстоятельство и изменение транспортных тарифов сделали существовавшие заводы нерентабельными и они перепрофилировались или прекратили существование.

Свято место пусто не бывает. Потребность в древесном угле не просто осталась, а принципиально изменилась. Если прежде основными потребителями были металлурги и изготовители активных углей для ядерных убежищ, то теперь большая часть угля потребляется в быту.

Нельзя сказать, что примитивные установки, выбрасывающие парогазы в окружающую среду, появились только после крушения промышленного углежжения. Цинический подход по принципу “после нас хоть потоп” скорее надо считать наследством времен, когда “неотложные потребности народного хозяйства” ставились выше выживания природы и здоровья населенья. Но в наше время психологию безжалостную к природе и людям подхватили те, кто считает обогащение единственным и все оправдывающим критерием.

Режим пиролиза определяющим образом влияет на выход и состав продуктов, но при прочих равных условиях выход зависит от породы перерабатываемой древесины и части дерева, подверженной пиролизу.

В промышленном производстве выход угля часто бывает заметно меньше, чем расчетный. Самые распространенные причины – это попадание кислорода воздуха в аппарат, вследствие чего происходит выгорание части угля, а также особенности режима и потери при перегрузках, исключение из баланса отсеянной и сожженной на своем производстве угольной пыли. Самый низкий выход угля получается там, где в аппарат вводится внутренний теплоноситель (печи УВП, “Аленка”, “Беззольная”, ЦНИИМЭ, ППУ-М и др.), содержащий кислород.

Качественным считается для большинства направлений потребления уголь, прокалка которого завершена при 450...5500С.

Технология производства древесного угля относительно проста. Но, все-таки, требует определенной культуры производства. Иначе выход угля снижается, уголь получается трещиноватый, мелкий, пахнущий смолами, недожженный. При прочих равных условиях выход зависит от породы перерабатываемой древесины и части дерева, подверженной пиролизу.

Самые распространенные причины снижения выхода, это попадание кислорода воздуха в аппарат, вследствие чего происходит выгорание части угля, а также особенности режима и потери при перегрузках, исключение из баланса отсеянной и сожженной на своем производстве угольной пыли.

Качественным для бытового потребления считается уголь, содержащий 80 - 82% нелетучего углерода. Но многие производители не умеют контролировать процесс, и на рынке часто встречается уголь, содержащий нелетучего углерода 92 - 94%. Такого угля получается почти на треть меньше. При этом время его пребывания в аппарате больше и теряется еще и ресурс оборудования. Перекаленный уголь менее прочен и потери при рассеве выше. К тому же, бытовые потребители не жалуют его, так как он хуже разжигается. Для ряда промышленных целей наоборот нужен хорошо прокаленный уголь. Дополнительная проблема состоит в том, что уровень цен в промышленности, как правило, ниже, чем для быта при более строгих требованиях к качеству.

 

Продолжение статьи

 
    #