Инжиниринговый центр


Новости

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОБСТВЕННЫХ НУЖД АВТОНОМНЫХ УСТАНОВОК ПО ПРОИЗВОДСТВУ ПЕЛЛЕТ

  • 16.05.2019

Е.А. Соколова, С.В. Скулкин Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОБСТВЕННЫХ НУЖД АВТОНОМНЫХ УСТАНОВОК ПО ПРОИЗВОДСТВУ ПЕЛЛЕТ

 

В условиях современного темпа роста промышленности проблеме бережного использования природных ресурсов уделяется недостаточное внимание. Рациональное природопользование наряду с полным удовлетворением потребностей должно учитывать принципы истощаемости и непостоянства природных ресурсов, сохранять возможность восстановления природно-ресурсного потенциала и экологического баланса [1] .

Одним из ярких примеров отрасли остро нуждающейся в регулировании процессов по- требления может служить лесная промышленность. В настоящее время остро встает вопрос об утилизации и полезном использовании древесных отходов, обладающих достаточно вы- сокой теплотворной способностью, малым содержанием вредных веществ и низкой зольно- стью, что характеризует их как хорошее топливо.

Известным методом эффективного применения и обработки отходов является изготовление из низкокачественной неликвидной древесины и древесного мусора высококачествен- ных топливных гранул — пеллет, без использования дополнительных связующих веществ.

Целью данной работы было построение и сравнение схем энергетических потоков установки пеллетирования с использованием барабанной сушильной установки и с использованием диспергатора.

Технологический процесс производства пеллет в укрупненном виде можно разделить на несколько этапов: первичное дробление (шредер), сушка, мелкий помол, гранулирование, охлаждение, упаковка.

На основании заданной производительности в 1000 кг/ч была просчитаны схема производства пеллет с использованием барабанной сушильной установки. Также, в целях оптимизации технологии пеллетирования был рассмотрен вариант установки вместо сушилки и вто- рой мельницы диспергатора, т.е. установки, позволяющей производить одновременную суш- ку и измельчение сырья горячим воздухом при температуре 120–150°С. Помимо этого в ней происходит инерционная сепарация материалов до заданной влажности и гранулометрического состава. Принцип действия основан на ударном воздействии ротора на материалы при интенсивном массо-воздухообмене, обеспечивающем сушку.

Электрическую и тепловую энергию для питания оборудования линии производства было решено получать от мини ТЭЦ на основе газопоршневой установки, работающей на генераторном газе из опилок [2[. Расчетные схемы представлены на рис.1. Вопрос очистки генераторного газа для сжигания в ГПУ в данной работе не рассматривается.

Автором был проведен анализ расхода топлива на тонну готовой продукции для обеих схем. Схема первой установки представлена на рис. 2, из которого видно, что после сушилки энергия топлива увеличивается. Несмотря на то, что в процессе сушки рабочая масса топлива уменьшается, его энергия возрастает. Это объясняется тем, что при сжигании сухого топлива затрачивается меньше энергии на испарение влаги, чем при сжигании влажного топлива.

Рассчитан необходимый расход сушильного агента, необходимого чтобы высушить топливо (пеллеты или сухие опилки) для Мини ТЭЦ и обеспечить подачу на пеллетайзер ми- нимум 1000 кг/ч сырья.

Расчетным путем получена необходимая производительность теплогенератора на уровне 5400 МДж. Он может работать как на сухих опилках, так и на сырых отходах дерево- обработки, но с учетом расхода топлива при использовании в теплогенераторе сырых опилок расход сырья на тонну продукции меньше. Рециркуляция части сушильного агента повышает эффективность сушильного аппарата. Однако стоит иметь в виду, что рециркуляция повышает влажность сушильного агента и приводит к увеличению продолжительности сушки и снижению производительности. В данной установке устраивать рециркуляцию нецелесообразно. На рисунке 3 представлена схема установки с величинами потоков энергии.

При использовании в схеме пеллетирования диспергатора осуществляется аэродинамическая сушка отходов. Вихревое движение потока горячего воздуха создается вращающимся ротором. Барабанные сушилки имеют ограничение по скорости, связанное с витанием ча- стиц. Диспергатор лишен этого недостатка, скорость сушильного агента достигает 25-28 м/с. Схема энергетических потоков представлена на рис. 4. Аналогично схеме с барабанной су- шилкой после сушки можно увидеть прирост энергии древесной массы, несмотря на уменьшение физической массы за счет испарения влаги.

Безымянный

Выводы. Как показывают расчеты, несмотря на большую потребляемую электрическую мощность, схема с диспергатором позволяет сократить расход сырья на тонну готовой продукции на 9,2 %. Стоит также отметить, что при небольших размерах древесных отходов диспергатор может работать без предварительного дробления в мельнице. Это еще больше снижает потребляемую мощность линии и расход топлива на тонну готовой продукции.

 

ЛИТЕРАТУРА:

1.Энергетическая стратегия России на период до 2030 года.

2.Семенов, М.И., Производство электро- и теплоэнергии из отходов лесозаготовки и Деревообработки. Лесное хозяйство, – 2015. – №5. – С.37-39.

3.Лямин, В.А., Газификация древесины: Учебник для вузов.- М.: Лесная промышленность, 1967. – 262 с.