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 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. 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. Качественным считается для большинства направлений потребления уголь, прокалка которого завершена при 450...550 градусов С. Технология производства древесного угля относительно проста, но все-таки требует определенной культуры производства. Иначе выход угля снижается, уголь получается трещиноватый, мелкий, пахнущий смолами, недожженный. Аппаратов для термического разложения древесины создано множество. Некоторые из них работают в настоящее время. Другие еще совсем недавно использовались в промышленности, но теперь потеряли свое значение. Еще больше таких, которые остались в патентах, конструкторских разработках, опытных установках. Настало время, когда интуитивное изобретательство, основанное на «вкусовом» восприятии выбираемой конструкции, должно отойти в прошлое. Накопленных знаний достаточно, чтобы не изобретать новые углевыжигательные аппараты, а строго и точно рассчитывать вариант, соответствующий требованиям конкретного заказчика – составу и количеству сырья, особенностям спроса и другим параметрам. Схема, систематизирующая все уже изобретенные и будущие углевыжигательные аппараты. На нынешнем этапе развития наиболее приемлемы те технологические решения, которые могут быть использованы в условиях лесопромышленного предприятия и позволяют переработать отходы. При этом углевыжигательные аппараты должны отвечать следующим условиям: 1.Производительность по сырью соответствует объему отходов на предприятии (как правило, 3…20 тыс. куб м/год). Таким образом, исключаются дальние перевозки сырья, удорожающие производство.
2.При небольшой производительности нецелесообразно перерабатывать жидкие продукты. Они должны сжигаться, покрывая потребности процесса в тепле.
3.Установка должна быть экологически чистой. Необходимо исключить выбросы в окружающую среду и загрязнения.
4.Установка должна быть простой в изготовлении. Транспортабельный вариант должен иметь возможность перемещения при передислокации лесозаготовок.
5.Установка должна быть проста в управлении, взрыво- и пожаробезопасна. Исторически, углежжение было экологически грязным процессом. Углевыжигательные кучи и всевозможные примитивные «бочки» и ямы обеспечивали углем и промышленность, и население. Следует учесть, что с конца 19 века, благодаря успехам медицины произошло резкое увеличение численности населения, особенно увеличилась его плотность в Европейской части страны и западном Зауралье. В последнем столетии быстро рос спрос на товары, для изготовления которых требовался древесный уголь. В итоге, давление на природу, производимое экологически грязными технологиями, сделалось угрозой для выживания самой природы. Между тем, спрос на древесный уголь растет. Предприниматели, заинтересованные только в прибыли, взяли на вооружение в первую очередь дешевые печи УВП-5. Их обслуживание требует тяжелого ручного труда. Главный их недостаток состоит в том, что все парогазы выбрасываются в атмосферу, загрязняя окружающую среду. Печи не имеют изоляции, и поэтому теплопотери велики. Температура поверхности печи в стадии экзотермы достигает 300 градусов С, что является грубым нарушением нормативов техники безопасности. Выход угля из кубометра дров вдвое ниже, чем у рационально организованных установок. Вместе с тем, благодаря плотной ручной укладке дров, они относятся к числу наиболее эффективных по выходу угля на единицу объема аппарата и на тонну израсходованного металла. Как правило, эти печи обслуживают гостарбайтеры. Когда они подрывают здоровье и уезжают домой, им на смену приезжают другие такие же. Наши традиции, восходящие к советской системе, позволяют оправдывать это истребление природы и людей производственной необходимостью. Нужно было разорвать этот порочный круг. В 1992 году в ЛТА была разработана печь, которая должна была стать альтернативой экологически грязным установкам (патент России №2115689 от 24.01.1997, авторы Л.В.Свирин, Ю.Д.Юдкевич, А.С.Иванов). Сущность технического решения состоит в том, что выемные реторты устанавливаются в отверстия в верхнем настиле топочного устройства. Реторты устанавливаются в печь со сдвигом во времени. Так что, когда в одной идет сушка, в другой – пиролиз, а в третьей прокалка угля. Парогазы выходят через колосники и специальные каналы в топочный объем и там догорают. За счет этого удовлетворяется потребность в тепле, если исходная влажность дров ниже 50% отн. При более высокой влажности в топку добавляются дрова. Топка работает непрерывно, а реторты, в которых процесс завершился, извлекаются и устанавливаются для охлаждения в специальные подставки. В освободившееся отверстие вставляется очередная реторта, заполненная свежими дровами. Таким образом, топочное пространство не охлаждается, и теплопотери уменьшаются. Охлаждение угля также протекает эффективно, поскольку отвод тепла идет только от угля, через одинарную стенку реторты. Отпадает необходимость заливать уголь водой. Установка «всеядна» – способна перерабатывать и дрова, и отходы различных размеров. Благодаря тому, что охлаждению подвергается только выемная реторта, а не вся установка, не только выигрывается тепло, но и оборот реторт существенно снижается. |
