Влияние сырьевых факторов на производство древесного угля

В данной статье мы рассмотрим какие сырьевые факторы влияют на производство древесного угля

Влажность древесины

В производственных условиях для ретортного процесса существует определенный оптимальный уровень влажности на уровне 15—20%. Повышенная влажность приводит к следующим нежелательным последствиям:

1) разбавляется пиролизат (жижка), что осложняет и удорожает его дальнейшую переработку;

2) перегружается конденсационно-охладительная система ретортного цеха;

3) ухудшается качество угля (трещиноватость), особенно, если процесс ведется с повышенной скоростью или технологическая древесина находится в крупном куске;

4) расходуется больше топлива и увеличивается время оборота реторты.

При очень сухой древесине, с влажностью ниже оптимальной, в ретортах с внешним нагревом может произойти схватывание реторты, когда экзотермическая реакция быстро распространится на всю переугливаемую древесину. В результате в реакционном пространстве может быстро подняться температура и давление парогазов, что резко ухудшает условия процесса. Для аппаратов с внутренним обогревом (циркуляционные печи и реторты, газогенераторы и топки-генераторы) нижнего предела влажности не существует, если не считать затруднений при передаче очень сухой древесины в шахту из сушилок, находящихся на линии топливоподачи. Повышенная же влажность также крайне нежелательна, так как весьма осложняет технологию переработки парогазовых смесей и в большинстве случаев приводит к образованию вредных сточных вод.

Порода древесины

Углевыжигательные заводы работают преимущественно на березовой и буковой древесине, значительно реже на осиновой. Если принять выход летучих кислот и спиртовых продуктов для березы и других твердолиственных за 100%, то эти выходы для мягколиственных составят приблизительно 75%, а для хвойных 50%. Выход суммарной смолы для всех пород (в весовом выражении) примерно одинаков с тенденцией к повышению у хвойных (сосна, ель) за счет имеющихся в них естественных смолистых веществ. Весовой выход угля в зависимости от породы древесины также колеблется в сравнительно небольших пределах (33—38%) и значительно больше зависит от режима пиролиза.

Гниль древесины

Выход основных продуктов пиролиза из древесины, поврежденной гнилью, падает, причем особенно резко снижается удельный выход, отнесенный к единице объема исходного сырья, а весовой выход изменяется значительно меньше. Изменения в химическом составе жижки зависят от типа гнили. При деструктивном типе (поражение целлюлозного комплекса) в жижке падает содержание кислот и веществ углеводного характера. При коррозионном типе (поражение лигнина) снижается в основном выход фенолов и их производных.

Особо неблагоприятно отражается гниль технологической древесины на качестве угля; снижается его механическая прочность и он приобретает повышенную способность к самовозгоранию.

Наличие коры

Древесная кора довольно резко отличается по составу от стволовой древесины, особенно у лиственных пород. В, настоящее время этот фактор приобретает особо важное значение, в связи с развитием энергохимических методов использования древесных отходов. Обычно, содержание коры в щепе, полученной из неокоренных дров, составляет для ели 10—12%, для сосны 12—14%, для березы и осины 12—19%. В связи с усовершенствованием технологии предварительной подготовки древесного сырья на деревообрабатывающих и химических предприятиях (в частности, улучшение работы корообдирок) доля коры в составе древесных отходов, на которых основывается энергохимия, увеличивается до 40—60% и более.

Для заводов сухой перегонки наличие коры, особенно березовой, нежелательно, так как затрудняет процесс сушки, ухудшает санитарное состояние биржи, замедляет процесс разложения и снижает качество угля. Однако окорка дров на заводах обычно не применяется.

Величина куска

Теоретически, чем мельче и равномернее измельчена древесина, тем мягче протекает процесс ее термического распада и тем выше выход жидких продуктов. Это положение относится в той или иной мере ко всем видам нагрева, однако особое значение имеет для пиролиза в газовой среде. При больших кусках и особенно при наличии кусков разных размеров неизбежно развитие вторичных реакций в периферийной части куска и в реакционном пространстве. Первые могут доходить до крекинга органических веществ, идущих из глубины куска, на нагретой обуглившейся части его поверхности, вторые определяются разницей между температурой образования продуктов пиролиза и температурой реакционного пространства.

Большие куски древесины используются в производстве для первичных аппаратов всех типов. Для реторт и печей применяют не метровку и швырок, а тюльку (30—25см), т. е. увеличивают торцовую поверхность. Дальше древесину не измельчают, так как это приводит к дополнительным затратам электроэнергии и рабочей силы, к потерям древесины в виде опилок, а также дает уголь, не отвечающий по размерам требованиям ГОСТ. Но измельчение древесины ведет к увеличению производительности  пиролизных аппаратов.

Для генераторов и топок-генераторов применяется древесная щепа, однако и здесь степень измельчения имеет некоторый предел. Этим пределом является измельчение, которое приводит к уносу древесины из шахт и затрудняет движение газовых потоков в результате слёживания мелкой древесины. Так, до сих пор считается, что присадка опилок к щепе для аппаратов упомянутого типа не должна превышать 40—50%.