Технологическая схема производства древесного угля на ретротных установках

Технологическая схема производства

Технологическая схема производства включает в себя следующие этапы:

• - механическая подготовка древесины и ее хранение;
• - сушка сырья;
• - пиролиз древесины;
• - охлаждение угля;
• - сортирование и упаковка готовой продукции.

Стадия механической подготовки и хранения сырья
Древесное сырье в виде сортиментов подвозится лесовозами с манипулятором, который перегружает сортименты на площадку для разделки сырья. Сортименты распиливают бензиномоторной пилой на чурбаки и раскалывают гидравлическим колуном. Склад сырья представляет собой кучу тюльки, насыпанную на открытом воздухе на твердое основание с бортами. Запас сырья на складе обеспечивает 2 недели непрерывной работы установки. Дрова вручную загружают в реторту, установленную краном на опрокидывателе. Реторта устанавливается наклонно открывающейся (нижней) стороной вверх. Реторта выполнена в виде стального цилиндра диаметром 0,7 м и длиной 2,1 м. Верхнее днище реторты приварено к цилиндру, а нижнее может быть откинуто на петлях и в закрытом положении фиксируется запором. Нижнее дно неплотно примыкает к стенкам цилиндра, оставляя кольцевой зазор для выхода парогазов. Заполненную реторту закрывают, краном переворачивают и переносят в кассету для реторт с сырьем.

Стадия сушки сырья
Процесс сушки сырья осуществляется в два этапа: естественная подсушка колотых и пиленых дров на открытом складе сырья и принудительная сушка в ретортах.
Реторты из кассеты по мере освобождения ячеек в сушилке переносятся в эти ячейки краном. Температура теплоносителя на входе в сушилку составляет 280-300 градусов С, на выходе 180-200 градусов С. Температура внутри реторты постепенно поднимается, и происходит сушка сырья. Водяной пар через зазоры в крышке выходит внутрь сушилки и удаляется из нее вместе с дымовыми газами. Продолжительность пребывания реторты в сушилке в зависимости от начальной влажности дров, породы древесины, температуры окружающей среды и некоторых других факторов составляет от 8 до 12 часов.

Стадия пиролиза древесины
Реторты с высушенным сырьем вынимают из сушилки краном и устанавливают в пиролизер. Нижние кромки реторт утапливаются в песок, насыпанный на под пиролизера, что обеспечивает уплотнение в точке соприкосновения реторты подом. Под каждой ретортой имеется колодец, соединенный прямолинейной трубкой с топкой. Топочные газы, разбавленные воздухом до температуры 650 градусов С, поступают в пиролизер и нагревают реторты. В экзотермической стадии тепло, выделяющееся в ходе реакции через стенки реторты, передается теплоносителю.
В топке парогазы сгорают, обеспечивая процесс теплом. Реторты с дровами находятся в пиролизере 5-7 часов, в зависимости от свойств исходного сырья и требований к конечному продукту. Горячие реторты с углем вынимают краном из пиролизера и устанавливают в кассету с песчаным уплотнением для охлаждения. В кассете реторта остывает до температуры 40-50 градусов С.

Сортирование и упаковка готовой продукции
Остывшую реторту перемещают краном в устройство для выгрузки угля. Крышка реторты откидывается, и уголь высыпается по лотку на стол для сортирования. Мелочь с размерами частиц менее 12 мм отсортировывается, а кусковой уголь затаривается в бумажные мешки. Мешки складываются на поддоны. Масса груженого поддона 200-250 кг. Пакет на поддоне затягивается усадочной пленкой. Вилочным погрузчиком поддоны подаются в транспортные средства для вывозки. Технологическая схема предусматривает полное термическое обезвреживание парогазов.

Характеристика рынка древесного угля и основные потребители.

Древесный уголь – это уникальный материал, который был в полной мере оценен лишь в прошлом веке. Он практически на 100% состоит из углерода, который может применяться в разнообразных сферах. Древесный уголь используют в металлургической промышленности, производстве активированных углей, в сельском хозяйстве.
Древесный уголь - это твердый пористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при нагревании древесины без доступа (или при незначительном доступе) воздуха в печах и ретортах.  В зависимости от породы древесины различают древесный уголь марок А, Б, В. По физико-химическим свойствам различают уголь высшего, первого и второго сорта.

Классификация и характеристики древесного угля

Наименование показателя	Норма для марки
	А		Б			В
	Высший сорт	1-й сорт	1-й сорт		2-й сорт
1. Кажущаяся плотность, г/см3, не менее	0,37	0,37	Не нормируется
2. Массовая доля золы, %, не более	2,5	3,0	2,5	3,0		4,0
3. Массовая доля нелетучего углерода, % не менее	90	78	88	77		67

Древесный уголь, производимый на установках соответствует требованием стандарта ГОСТ 7657-87 марка А (Россия), DIN 51749 (Германия) для древесного угля первого сорта:

• Зольность не более 2%,
• Массовая доля нелетучего углерода не менее 95%,
• Массовая доля влаги не более 6%,
• Масса одного кубического дециметра угля не менее 210 граммов.
• Зернистость в пределах 20-80 мм, доля зёрен менее 20мм не превышает 30%, мелкого зерна меньше 10мм не более 6%.

Древесный уголь как сырье применяется в цветной металлургии ( для получения алюминия, бора и т.д.); в черной металлургии как восстановитель (в древесном угле большое содержание углерода); в производстве чистого кремния, который используется для получения полупроводников; в химической промышленности; в производстве стекла, хрусталя, красок, электродов, пластмасс (в качестве наполнителя); в производстве электроугольных изделий (все виды угольных сопротивлений, различные контакты, щетки, изделия для техники связи). Для производства активированных углей также применяют древесный уголь.

Как топливо древесный уголь применяется в промышленности, в быту, в коммунальном хозяйстве, в железнодорожном транспорте.

Древесный уголь – это кормовая добавка в животноводстве, удобрение в сельском хозяйстве,  изоляционный материал при строительстве.

Характеристика рынка древесного угля и основные потребители.

В России сейчас производится около 100 000 тонн древесного угля, в том числе: до 30 000 тонн древесного угля высшего сорта марки А, до 60 000 тонн 1-ого сорта марки А, Б, около 10 000 тонн угля марки А, Б второго сорта (рисунок 3.4).

Структура производства древесного угля

Древесный уголь обладает очень широким спектром применения. Он используется в промышленности, в сельском хозяйстве, в бытовых целях, а также в природопользовании.

Применение древесного угля в промышленности основывается, главным образом, на использовании его химических и структурных свойств. Наибольшим спросом пользуется древесный уголь марок А и Б высшего и первого сорта. В металлургии он используется для производства ковкого чугуна; в химической промышленности - как реагент при производстве сероуглерода; в сельском хозяйстве - в добавках в удобрения против вредителей корнеплодов; в природопользовании –при устранении последствий экологических катастроф, как сорбент для ликвидации разлива нефти, топлива, масел. Часть готового древесного угля идет на дальнейшую переработку. Из угля-сырца после его переработки получаются активные и окисленные угли. Активные угли марок БАУ и ДАК используются в различных промышленных процессах, связанных с сорбцией и очисткой растворов, газов от примесей и органических веществ.

В быту древесный уголь применяют в качестве топлива для приготовления различных блюд из мяса, рыбы, птицы в мангалах, грилях и барбекю, а так же как топливо в каминах, печах и других видах топок. Древесный уголь имеет высокую теплоту сгорания, горит практически бездымно и не имеет неприятного запаха при сгорании.

Основные потребители древесного угля

• предприятия металлургической промышленности;
• производители активированного угля;
• предприятия общественного питания и физические лица.

Объемы потребления древесного угля

Потребители	Объемы потребления, тн/год
предприятия металлургической промышленности	до 20 000 тн/год
производители активированного угля	до 38 000 тн/год
предприятия общественного питания и физические лица	до 42 000 тн/год

Структура рынка древесного угля

О потенциале рынка древесного угля свидетельствуют следующие факты: Россия в 80-е годы 20 века производила около 300 тыс.т/год древесного угля, сейчас по приближенным подсчетам около 100 тыс.т/год. Для сравнения: потребление угля в большинстве европейских стран превышает 20 кг на человека в год, в Японии свыше 60 кг, в России - не более 0,4 кг. По оценкам аналитиков, потенциально российский рынок может потребить на два порядка больше угля, чем сейчас.

Сегмент предприятий металлургической промышленности.
Потребность металлургических предприятий в углеродосодержащем веществе  удовлетворяется за счет применения в процессе производства  кокса (вещество, получаемое из каменного угля и нефтяных пеков).

В цветной металлургии древесный уголь используется в качестве покровного флюса, под которым производится плавка многих цветных металлов.

В черной металлургии древесный уголь применяется в восстановительных металлургических процессах, переделах, плавках, а также в общей технологии переработки исходного рудного, минерального сырья, отходов и полуфабрикатов. Не смотря на то, что древесный уголь имеет самую высокую стоимость из всех восстановительных материалов, он  является незаменимым компонентом технологического процесса. Одним из положительных свойств древесного угля как восстановителя является его низкая электропроводность (высокое электросопротивление), которая почти в 10 раз ниже, чем у любых видов коксов и минимальное количество примесей. Древесный уголь как чистый восстановитель, более качественный, чем кокс, высоко ценится и на международном рынке.

Потребность одного металлургического предприятия в древесном угле в среднем до 1000 тн/год.

Сегмент производителей активированного угля.
Активные   угли  – пористые углеродные тела, создающие при контакте с газообразной или жидкой средой значительную площадь поверхности для протекания сорбционного процесса.

Активированный  древесный уголь находит широкое применение в современной мировой технике как сорбент и используется для различного рода очисток в пищевой и   фармацевтической промышленности, промышленности органического синтеза. В очень больших количествах активированный древесный уголь используется для очистки пищевой воды. Может быть использован для очистки сточных вод. Кроме того, используется как абсорбент для различных фильтрующих элементов, в том числе и в ликёроводочной промышленности, связанных с проведением избирательной сорбции и очистки растворов, газов, паров от примесей органических и других веществ.

В России наблюдается рост промышленного производства, который происходит в условиях возрастающих экологических требований к чистоте как самого производства, так и его продукции. Одновременно происходит активный процесс всеобщей экологизации  населения, что  тоже накладывает свой отпечаток на деятельность промышленных предприятий.

Сегмент предприятий общественного питания и оптово-розничные сети.

• Сегмент кафе, шашлычных, кафе- гриль, ресторанов. Данные предприятия общественного питания характеризуются тем, что используют уголь в производственном процессе -  жарят шашлык, гриль.
• Физические лица. К данной категории  покупателей относятся в основном,   дачники, желающие купить древесный уголь в розницу. Закупаемые объемы угля для одного покупателя, как правило, невелики – 5-10 кг в месяц.