Оптимизация управления отходами на деревоперерабатывающем производстве

      3.2 Организация и  планирование 

      Консультант – Елистратова И.А.

      Разработчики  проекта: группа И-831, Смирнова Е.А., Окунева  Д.В., Шелагина Н.А.. 
 
 
 

 

      3.3 Оценка 

      3.3.1 Технологическое описание проекта 

      1 Компания ООО «ЦентрИнвестПроект» предлагает технологию, позволяющую перерабатывать древесные отходы деревообработки: опилки, кору, древесину, ветви, сучья, щепу в синтетический или генераторный газ - смесь СО и Н2 с теплотворной способностью 1200 Ккал - альтернативу природному газу, мазуту и углю в паровых котлах, дизельному топливу в дизель-генераторах. Синтез-газ из установок утилизации помета БиоРЕКС™ - универсальное сырье для производства продуктов органической химии, включая моторные топлива (бензин и дизельное топливо) второго поколения.

      Схема ЛЭК-1000Д по переработке древесных  отходов и выработке синтез-газа. 

 

Рисунок 1 – Схема ЛЭК-1000Д 

      Модуль  ЛЭК мощностью 1 МВтэ располагается  в габаритах четырех 12-ти метровых контейнеров, перерабатывающий 1 тонну отходов в час. Узел газификации является двухъярусным. 

        

Рисунок 2 – ЛЭК 1000-Д 

1 – весовая платформа; 2 – приемный бункер; 3 – шредер; 4 – бункер  подготовленного  сырья; 5 – подача  сырья в реактор; 6 – реактор газификации; 7 – скруббер; 8 – теплообменный аппарат; 9 – дизель-генератор. 

      Древесные отходы, поступающие на переработку, взвешиваются на весовой платформе (1) и выгружаются в герметичный  бункер приема отходов (2), который является суточным запасом сырья. После чего поступают на измельчение (3), и далее в бункер подготовленного сырья (4). В реактор (6) измельченное сырье поступает по герметичному шнековому каналу (5) для выработки горючего газа. Из реакторов паро-газовая смесь поступает в вихревой скруббер (7), где очищается от примесей пара, частиц золы и масел, затем поступает в массообменный аппарат для очистки от примесей кислот (8). Полученный очищенный синтез-газ используется для сжигания в дизель-генераторах (9). Зола, образующаяся в процессе конверсии извлекается из реактора автоматически при температуре 100-120оС и поступает в бункер объемом 1 м3. В контейнерах с газификаторами предусмотрена звукоизоляция и вентиляция. По желанию Заказчика, зола упаковываться в биг-бэги для захоронения, либо направляется на растворно-цементный завод для добавления в бетон. 

      Основные  технические характеристики модуля ЛЭК-1000Д электрической мощностью 1 МВт.  

 

      Узел  приема и подготовки древесных отходов. 

      Узел  приема и подготовки сырья размещается  в первых двух контейнерах и включает: - приемный люк выгрузки сырья;

      - измельчение;

      - бункер хранения готового сырья.

      Конструкцией  предусматривается полностью герметичная  линия приема и подготовки сырья с момента поступления отходов на переработку, что исключает распространение неприятных запахов. 

      Требования  к сырью.  

        Технология БиоРЕКС™ позволяет  подавать на газификацию частицы  сырья толщиной до 10 мм и длинной  до 200 мм. Реакторы конструкции БиоРЕКС™ позволяют перерабатывать одновременно несколько видов углеродсодержащего сырья в смеси, что положительно сказывается на энергетическом балансе установки. 

      Реактор термохимической  конверсии углеродсодержащего сырья БиоРЕКС™.  

      Технология  термохимической конверсии углеродсодержащего сырья БиоРЕКС™ занимает лидирующие позиции в сфере переработки углеродсодержащего сырья и получения энергоносителей - по цене оборудования, выходу товарных энергоносителей, экологичности и компактности. Основой технологической линии является реактор высокоскоростной высокотемпературной конверсии с воздушным дутьем и обращенным отбором газа.

 

Рисунок 3 -Реактор БиоРЕКС™ 

      Основные  конструктивные элементы реактора:

      1. Гидравлический пресс подачи  сырья;

      2. Съемная крышка реактора;

      3. Дутьевые фурмы;

      4. Гидравлический пресс отбора  золы;

      5. Корпус реактора;

      6. Проточный вентилятор;

      7. Аэродинамический преобразователь;

      8. Рама. 

      Основные  преимущества реакторов  БиоРЕКС:

      · Один реактор перерабатывает 500 кг древесных  отходов, опилок в час при влажности до 65%. При снижении влажности сырья производительность реактора может достигать 750 кг сырья в час.

      · Узел газификации комплекса включает два реактора общей производительностью 1 000 кг сырья в час, вырабатывающий 2 000 м3 горючего газа в час с тепловым эквивалентом 3 000 КВт.

      · Синтез-газ, производимый реакторами БиоРЕКС™ пригоден для подачи в дизель-генератор, модифицированный для работы на газе или для сжигания в водогрейном котле.

      · Синтез-газ, производимый реакторами БиоРЕКС™ пригоден для сжигания в газовой горелке типа ВНК-16ВА.

      · Высокий КПД конверсии углерода - до 95%, позволяющий перерабатывать материалы с малым содержанием  горючих составляющих (с зольностью до 40%) или с высокой влажностью (до 65%);

      · Благодаря низкой температуре отбираемого газа и обращенному процессу газификации образование окислов азота, серы, хлора или фтора идет не активно, и содержание вредных веществ находится в пределах ПДК;

      · Сера присутствует в газе в восстановленных  нелетучих формах (H2S, COS), которые проще поглотить, чем SO2;

      · При конверсии происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в безкислородной среде, что дает меньшее количество окислов азота в дымовых газах;

      · Зола, выгружаемая из реактора, имеет  низкую температуру, не более 300 0С, и практически не содержит остатков углерода.

      Реактор полностью герметичен. Подача древесных  отходов деревообработки происходит в верхней части через пневмо-пресс, что позволяет исключить утечку газов из рабочей зоны реактора. Сырье проходит зоны подсушки и газификации. Для подвода тепла в реактор используется воздушное дутьё. Теплоноситель в рабочую зону подводится радиальным вентилятором через ряды фурм, поддерживая автотермическую реакцию конверсии сырья при ограниченном количестве кислорода. На поддержание реакции расходуется не более 10% сырья. Перед поступлением в реактор воздух проходит теплообменник и нагревается до температуры 400оС, что увеличивает скорость реакции и уменьшает образование диоксинов. Далее, воздух проходит через аэродинамический преобразователь, активирующий ионы в воздухе, и поступает в реактор, способствуя качественной активизации параметров процессов. Основная рабочая зона реактора имеет рабочую температуру 1200 оС – 1400оС, что позволяет полностью выделять углерод с эффективностью до 95% и перерабатывать некоторые виды опасных отходов. 

      Система воздухоподготовки  и подачи воздуха.  

      Реактор потребляет 1500 м3 воздуха в час. Подача воздуха осуществляется проточно радиальным вентилятором. Перед поступлением в  реактор воздух проходит через теплообменный аппарат, нагревается до температуры 400 оС и через аэродинамический преобразователь. Подготовленная воздушная смесь поступает в рабочую зону реактора через ряды фурм. 

      Узел  кондиционирования  синтез-газа. 

      Требования к очистке синтез-газа различаются в зависимости от состава исходного сырья. Перед подачей синтез-газа в дизель-генератор, газ охлаждается с 150оС до 40оС. Для очистки газа используется вихревой скруббер, который отбирает пары, масла и сажу и массообменный аппарат, который очищает газ от кислотных соединений. Полученная водо-золо-масленная эмульсия возвращается в реактор на дожигание. Технологией БиоРЕКС ™ предусмотрено отведение сгоревших газов обратно в реактор, где горячие газы способствуют поддержанию рабочей температуры в зоне газификации и экономии сырья на собственное обеспечение. Наиболее опасные подвижные формы тяжелых металлов, содержащиеся в отходах, при термохимической переработке топлива в реакторе превращаются в неопасные неподвижные окислы металлов, переходящие в золу. При замене природного газа, мазута или дизельного топлива в тепловых котельных на синтез-газ очистка не применяется. Газ, используемый в водогрейном или паровом котле сгорает полностью, не оставляя следов загрязняющих веществ. Проведенные исследования на наличие супертоксикантов (диоксинов, дибензофуранов, бенз(а)пирена) в газах показали, что при газификации и дальнейшем сжигании получаемого генераторного газа в горелке или ДВС, содержание этих супертоксикантов в дымовых газах на порядок меньше допустимых величин, принятых в Европе.  

      Узел  генерации энергии. 

       

      При выработке электроэнергии применяются  дизель-генераторы и паровые машины. Их выбор или сочетание целиком  зависит от потребностей заказчика  в энергоресурсах. Модуль ЛЭК-1000Д имеет в составе три силовых агрегата по 450 кВт каждый. В когенерационном цикле ЛЭК комплектуются дизель-генераторами отечественного производства или импортными машинами, модифицированными для работы на газе. При переводе дизель-генераторов на синтез-газ показано уменьшение мощности двигателя на 10-15% и увеличение ресурса работы агрегата на 30-40%. Выбор генерирующего оборудования влияет на ресурс агрегата, цену и зависит от пожеланий заказчика.  

      Система управления и автоматика.  

      Все основные производственные процессы автоматизированы и оснащены узлами учета и контроля входящего сырья – по весу, влажности  и выходящей продукции по объему и температуре. Установка оборудуется  системой GPS, четырьмя вэб-камерами и GSM-контроллером. Все данные передаются в режиме реального времени на центральный пульт управления диспетчерской службы, что позволяет контролировать основные производственные процессы и управлять работой установки.