Аспирант О. С. Пономарев,

Уральский государственный лесотехнический университет, Россия

Аспирант Д. Е. Сидорик,

Уральский государственный лесотехнический университет, Россия

Проф., к.т.н., Ю. Л. Юрьев,

Уральский государственный лесотехнический университет, Россия

Теплотворная способность топливных брикетов из отходов древесины

В России накоплены и ежегодно вновь образуются миллионы тонн древесных отходов таких как опил, отходы лесозаготовок и деревообработки.

Если переработка хвойной древесины не вызывает больших проблем, то переработка березы и осины встречает значительные трудности и большая часть заготовленной мягколиственной древесины относится к неликвидной.

Лиственные леса осваиваются крайне медленно из-за отсутствия потребителей древесины и предприятий по глубокой ее переработке [1].

Таким образом проблема переработки древесных отходов является актуальной. Основным препятствием для широкого использования отходов в качестве топлива является низкая объемная теплотворная способность в естественном состоянии. Вследствие этого тепловое напряжение топочного пространства при сжигании древесных отходов имеет низкие значения.

Энергетическую эффективность сжигания отходов можно увеличить, если применять их в виде гранул (пеллет) или брикетов. По нашему мнению, брикетирование более выгодно, так как для производства пеллет необходимы повышенные энергозатраты и себестоимость производимой 1 Гкал тепла существенно выше, чем при использовании брикетов.

Нами проведены опыты по брикетированию опила, а также его смеси с мелким и некондиционным древесным углем. Такой уголь не имеет квалифицированного применения, и его ресурсы находятся в тех же регионах лесозаготовок. Между тем теплотворная способность одного киллограмма древесного угля, полученного при температуре пиролиза 600 °С, составляет 8000 ккал[2].

Сырье сушили при температуре 105°С в течение 3 часов, затем проводили горячее прессование при температуре 200°С. Давление прессования составляло 200 кг/см².

Плотность полученных брикетов в среднем составила 600…1100 кг/м³. Насыпная плотность зависит от формы брикета. В промышленности брикеты обычно изготавливаются в форме «подушечек». Насыпная плотность брикетов такой формы составляет 430…500 кг/м³. При использовании гидравлического пресса возможно производство брикетов кубической формы. При их плотной упаковке в коробки возможно повышение насыпной плотности до 600...1100 кг/м³.

В проведенных нами опытах на гидравлическом прессе были получены брикеты со следующими характеристиками.

Теплотворная способность брикетов из опила составила 7,12 МДж/кг. Теплотворная способность высушенного опила составляет те же 7,12 МДж/кг. Если насыпная плотность опила составляет 120…140 кг/м³, то плотность брикетов может превышать 1000 кг/м³. Таким образом, объемная теплотворная способность брикетов в несколько раз выше, чем исходного опила, что показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Сравнение теплотворной способности топливных брикетов из сырья растительного происхождения

Условные обозначения:

1 – опил, 2 – брикеты из опила, 3 – брикеты из опила с добавкой 20 % древесного угля, 4 – брикеты из древесного угля.

Были проведены опыты по брикетированию опила с измельченным древесным углем. При добавлении древесного угля теплотворная способность брикетов увеличилась, но прочность уменьшалась. При добавлении 20 % древесного угля она увеличилась до 21,88 МДж/кг. Прочность брикетов можно регулировать исходя из предположительной дальности их транспортировки.

Брикеты перед отходами имеют следующие преимущества:

- вследствие повышенной механической прочности и высокой плотности увеличивается дальность экономически оправданной транспортировки. Брикеты можно использовать не только как местное топливо, но и транспортировать в соседние регионы;

- потребительские свойства брикетов, в отличие от свойств отходов, можно регулировать в широких пределах.

Из полученных результатов можно сделать выводы:

- с целью увеличения теплонапряженности топочного пространства котельных и повышения эффективности сжигания наиболее целесообразно использовать древесные отходы в виде брикетов;

- добавление мелкого и некондиционного древесного угля в количестве 20 % не ухудшает механические свойства брикетов и повышает теплотворную способность брикетов с опилом на 34%;

- организация производства брикетов из древесных отходов позволяет существенно улучшить качество энергоресурсов за счет увеличения доли биотоплива в общем энергобалансе;

Литература

1. Демиденко, В. П. Осинники среднего Приобья / В. П. Демиденко. Новосибирск: Наука, 1978.

2. Юрьев, Ю.Л. Древесный уголь. Справочник / Юрий Леонидович Юрьев. – Екатеринбург. : Сократ, 2007. – 184 с. : ил. - 200 экз. - ISBN 978-5-88664-298-8