3 Научно исследовательский раздел
3.1 Цель и задачи исследований
Получение готовой продукции из древесины сопряжено с огромными потерями, которые принято называть отходами. Одним из основных направлений утилизации древесных отходов является их использование для получения тепловой и электрической энергии. В последние годы энергетическое использование древесных отходов рассматривается как альтернатива традиционным видам топлива. Это связано с тем, что древесные отходы являются CO2-нейтральными, имеют низкое содержание серы, относятся к возобновляемым источникам энергии. Все это привело к тому, что технологии получения энергии из древесных отходов в последние годы развиваются и совершенствуются. Технологии переработки опилок и древесных отходов способны сделать деревообрабатывающее производство безотходным и экологически чистым. Переработка древесных отходов в топливные брикеты решает многие проблемы, связанные со вторичной переработкой отходов древесины в процессе производства. Во многих случаях кусковые древесные отходы можно использовать, в качестве технологического сырья, на других предприятиях. Задачей исследований является выбор способов переработки и утилизации отходов на предприятии.
На предприятии ООО «33 Дуба» среднегодовой выход отходов составляет ~ 4500 м3/год. Основными видами отходов являются кусковые отходы. Часть отходов продается населению, часть используется для выработки в котельных тепловой энергии, использующейся в дальнейшем для отопления помещений и сушки пиломатериалов. Но весной, летом и осенью большое количество отходов остается неиспользованными. Поэтому необходимо найти способ их утилизации.
3.2 Способы утилизации отходов
Существует несколько способов утилизации отходов.
Сжигание – для сушки пиломатериалов производится, но остаются излишек, который занимает место на складе. Основным минусом данного способа является пожароопасноть, к тому же наноситься существенный вред экологии.
Пеллеты – как один из способов утилизации древесных отходов. Данный вид продукции удобен в транспортировке и в применении, но для его создания необходимо дорогостоящее оборудование и большие производственные мощности предприятия, что не подходит для ООО «33 Дуба»
Производство древесного угля – имеет большую распространённость, а следовательно и конкуренцию.
Брикетирование – альтернатива пеллетам, но не требует дорогостоящего оборудования. Брикетирование – развивающийся вид утилизации отходов, что дает возможность уверенно держаться на рынке.
В качестве основного способа утилизации отходов на предприятии ООО «33 Дуба» целесообразно выбрать брикетирование.
3.3 Анализ и выбор оборудования для производства топливных брикетов
3.3.1 Преимущества и перспективы производства топливных брикетов
Брикетирование – процесс, во время которого материал прессуется под высоким давлением. Брикет - это сыпучее вещество, превращенное в плотные куски (рисунок 3.1). Брикетирование достигается путем прессования со связующими или без них.
Рисунок 3.1 - Виды топливных брикетов
Древесные брикеты имеют огромные преимущества по сравнению с традиционными видами топлива:
- теплотворная способность их составляет 4,3 – 4,5 кВт/кг, что в 1,5 раза больше, чем у древесины и сравнима с углем;
- конструктивные особенности печей позволяют автоматизировать процесс получения необходимого количества тепловой энергии;
- при сжигании 2000 кг топливных брикетов выделяется столько же тепловой энергии как и при сжигании: 3200 кг древесины, 957 м3 газа, 1000 л дизельного топлива, 1370 л мазута;
- горение брикетов в топке котла происходит более эффективно – количество остатков (золы) не превышает 0,5 – 1% от общего объема используемых брикетов;
- при сжигании брикеты не оказывают негативного воздействия на окружающую среду;
- брикеты не содержат скрытых пор, склонных к самовоспламенению при повышении температуры.
Брикетирование отходов увеличивает теплотворную способность опилок и стружки (рисунок). Брикеты применяются в качестве заводского топлива и для снабжения местного населения твердым топливом.
Брикетирование древесных отходов позволяет:
расширить сферу использования древесных отходов в качестве топлива;
решить проблему переработки древесных отходов;
повысить теплотворную способность древесного топлива;
сократить объем древесных отходов.
На сегодняшний день из всех наиболее популярных видов топлива самым экологически чистым являются древесные топливные гранулы: в (10…50) раз ниже эмиссия углекислого газа в воздушное пространство, в (15…20) раз меньше образование золы, чем при сжигании угля. Гранулы выделяют больше тепла, чем опилки и щепа, увеличивая коэффициент полезного действия котельных, не требуют больших складских площадей и при хранении не самовоспламеняются.
Топливные брикеты - конкурентоспособное топливо, обладающее более высокой теплотой сгорания по сравнению с обычными древесными отходами (щепа - 850 кВт ч/м3, брикеты - 3150 кВт ч/м3). Затраты энергии на производство брикетов составляют примерно 3% от содержания энергии, что гораздо ниже затрат на получение природного газа или мазута (рисунок 1).
Рисунок 3.2 – Сравнительная характеристика теплообразования, ккал/кг
Производство топливных брикетов из отходов деревообработки – одна из самых перспективных технологий. Недостатком производства является довольно высокая стоимость установок оборудования. Однако этот недостаток быстро окупается, причем в прямом смысле слова: производство брикетов становится прибыльным уже через (2…3,5) года после запуска.
Потребление топливных брикетов как вида топлива растет колоссальными темпами. Из всего объема производства 53% потребляется крупными котельными и ТЭЦ, 12% - средними котельными, 35% - нужно для обогрева домов. Котельные на биотопливе пользуются в Европе большой популярностью.