Бегунков О.И., Выводцев Н.В., Гурьев В.В. и др. Использование низкотоварной древесины и отходов лесопромышленного производства

Подождите немного. Документ загружается.

- упаковка;

- рекуперация тепла. 65-70% энергии, расходуемой на размол, может

быть регенерировано в виде чистого пара.

Технологическое оборудование для производства ХТММ выпускают ряд

зарубежных фирм («Sunds Defibrator», «Andritz Sprout-Bauer», «FMW»). Созда-

нием отечественных установок занимается АО «Петрозаводскмаш». Мощность

поточной линии 100 тыс. т в год ХТММ (290-300 т/сут).

Принципиальная схема производства RTS-ХТММ показана на рис. 1.

Подготовка

ревесного

сырья

Промывка

щепы

Очистка

воды

Пропарка

Пропитка

(импрессфайнер

)

Импрегнатор

Рафинер 1ст.

Рафинер 2ст.

Бак латентности

Сортирование 1 ст.

Сортирование 2ст.

Дисковый

фильтр

Шнековы

й пресс

Отбельная

башня

Промывка

Бассейн

массы

Сортирование

отходов

Шнековый

пресс

Шнековый

пресс

Бак

фильтрата

Бак

фильтрата

Узел подготовки

хим и ка то в

Рекуперация тепла

Щепа

Отходы

Па

на использование

NaOH

На сушку или пр-во бумаги

На очистные

Рис. 1. Принципиальная схема производства RTS-ХТММ

Процесс достаточно экологичен. Выбросы в атмосферу обусловлены

применением сульфита натрия при обработке щепы, а также сжиганием топли-

ва. Выбросы в атмосферу при производстве ХТММ содержат метанол, ацетон,

этанол, скипидар, сернистый ангидрид и образуются на стадиях промывки,

пропарки и размола. Загрязненный пар отводится через циклоны на установку

рекуперации тепла к паропреобразователю

, где конденсируется, а несконденси-

ровавшаяся часть подается на конденсатор прямого контакта и затем выбрасы-

вается в атмосферу. Количество выбросов незначительно: метанол -

0,00 000 275 т/т, этанол – 0,0 000 255 т/т, ацетон – 0,0 000 255 т/т, скипидар –

0, 000 306 т/т, сернистый ангидрид – 0, 000 267 т/т. При производстве товарной

ХТММ выбросы от аэрофонтанной сушилки составят: сернистый ангидрид –

0,0 015т/т

, двуокись азота – 0,0 001 883 т/т, окись углерода – 0,00 000 068 т/т,

зола мазутная – 0,00 000 566 т/т. Дополнительно образуются выбросы вредных

веществ при сжигании топлива в котельной, зависящие от вида топлива. Сани-

тарно-защитная зона составляет 500 м.

В целях сокращения водопотребления и водоотведения технологией пре-

дусматривается оборотное водоснабжение с коэффициентом оборачиваемости

0,92. Сточные воды от производства

ХТММ содержат взвешенные вещества –

863,8мг/л ХТММ, 34,5 мг/л - аэрофонтанная сушка, растворенные органиче-

ские вещества (БПК

= 5 689,5 мг/л ХТММ, 842,8 мг/л- аэрофонтанная суш-

ка,), метанол – 25,32 мг/л, формальдегид 0,62 мг/л, минеральные вещества –

7 448 и 1 095 мг/л соответственно по ХТММ и сушке. Необходима очистка

сточных вод, включающая механическую и биологическую очистку. Осадок от

очистных сооружений обрабатывается в аэробных минерализаторах и склади-

руется на иловых площадках. Кора и древесные

отходы от окорки сжигаются в

котельной.

Основные удельные показатели:

Расход древесного сырья 2, 897 пл. м

/т, мазута – 0, 123 т/т, соды каусти-

ческой – 0,08 351 т/т, аммиачной воды – 0,01 190 т/т, двуокиси серы (100 %

жидкая) – 0,01 531 т/т, перекиси водорода 35 % – 0,02 551 т/т, силиката натрия

– 0,02 041 т/т, электроэнергии – 2 830 кВт-ч/т, воды – 3,48/10 м

/т. Полная себе-

стоимость – 8 015р./т (258 $). Чистая прибыль ориентировочно может соста-

вить 27,3 $. Срок окупаемости – около 7,5 – 10 лет.

При производстве 100 000 тонн товарной ХТММ в год численность ра-

ботающих составит 480 человек.

По данным фирмы «Sunds Defibrator» и зарубежных аналитиков цена

хвойной беленой ХТММ составляет 75 – 80 % от стоимости сульфатной цел-

люлозы, небеленая – на 15 – 20 % дешевле беленой. Т.о

. цена 1 т хвойной беле-

ной ХТММ может составлять 300 – 350 $ США, небеленой 240 – 280 $ США.

Товарная ХТММ может быть использована на Уссурийском КТК

вместо целлюлозы и частично макулатуры в производстве тарного картона, на

Красноярском ЦБК и Холмском ЦБЗ в производстве газетной и писчепечатной

бумаг, для планируемого производства картона в г. Амурске. Исследованиями

ФГУП “Сибгипробум

” рынки сбыта в странах Азии и Тихоокеанского региона

оценены в 300-400 тыс. т.

Маркетинговые исследования, выполненные ФГУП “Сибгипробум” по

газетной бумаге, показали возможное потребление ее на 2005 г по Дальнево-

сточному экономическому району. 32,1 тыс. т, по Восточно-Сибирскому – 69,2

тыс. т, по Восточной Сибири и Дальнему Востоку – 101,3 тыс. т соответствен-

но. Прогнозируемое увеличение

спроса к 2010 г. – почти в 1,5 раза.

Технологии производства компостов, органических удобрений

и искусственных земель из древесных отходов

Одним из направлений утилизации лесных отходов является использова-

ние их в качестве основы высококачественных компостов, органических удоб-

рений и искусственных земель. Активное разложение в почве древесины -

(биологический способ ее утилизации) известен очень давно в качестве одного

из основных способов оживления земли. При этом почва обогащается

органическим веществом, минеральными элементами и повышает плодородие.

Производство компостов, органических удобрений и искусственных зе-

мель на основе древесных отходов (далее обобщенный термин - компосты) -

сложный биотехнологический процесс. Он основан на высокой каталитической

активности микробных клеток и энзимов. Микроорганизмы генерируют тепло-

вую энергию из энергии химических связей, составляющих структуру органи-

ческой массы

. Накапливающаяся в компостной массе тепловая энергия вызыва-

ет повышение температуры до высоких, так называемых биоцидных значений,

в результате чего происходит эффективное обеспложивание перерабатываемой

массы - уничтожение вредной, часто болезнетворной микрофлоры, инактивация

яиц глистов, семян сорных растений и личинок насекомых.

Компосты стандартного качества содержат легкоусвояемые растениями

питательные вещества. Неразложившиеся органические вещества компостов

обогащают почву источниками гумуса.

Чтобы переработать максимальное количество образующихся в лесной

промышленности отходов, нужна высокопроизводительная индустриальная

технология. Ведущие страны мира давно освоили это направление, и экономика

многих стран получает существенную прибыль, перерабатывая лесные отходы

в полезную продукцию для промышленного сельского хозяйства, фермерских и

дачных хозяйств, для коммунальных служб и т.д

. Опыт Финляндии, Швеции,

Дании, США и др. позволяет сформировать и деятельность нашего лесопро-

мышленного комплекса, с учетом особенностей дальневосточного региона

(слабое развитие сельскохозяйственного сектора, неразвитая транспортная ин-

фраструктура, значительное, как правило, удаление мест формирования лесных

отходов от потребителей компостов).

Машиностроительная промышленность России не выпускает компостное

оборудование, но имеются технологические решения

позволяющие использо-

вать серийное оборудование других производств, а отдельные механизмы мож-

но изготавливать и на заводах Дальнего Востока.

Схема возможных технологий производства компостов изображена на

рис. 2.

Мировой опыт по разработке систем компостирования показан в

табл. 16, 17 и 18.

СУХИЕ ВЛАЖНЫЕ

ВЫСОКОВЛАЖНЫЕ

сжигание

0, СО

наполнители

Компосты

биотепло

пудрет

измельчение биоконверсиясушка ферментация

Биогаз жидкая

биомасса

ОРГАНИЧЕСКИЕ ОТХОДЫ

Рис. 2. Схема возможных технологий производства компостов

Компостные системы, разработанные первоначально для переработки мусора

Таблица 16

Классификация

систем

Наименова-

ние проекта

Характеристика систем

1. Нереакторные

на подвижной

твердой основе

На

неподвижной

твердой основе

2. Реакторные.

Вертикальные с

Bangalore

Статичные

буры

Van Maanen

Brik Ottari

(Caspari)

(Briguet-

ting)

Barp-

Thomas

Внедрена в Индии в 1925г. Траншея в земле глубиной 2-3 фу-

та. Материал укладывается на слой соломы или другую твер-

дую основу. Масса не аэрируется, размешивается как можно

чаще вручную. Длительность процесса 120-180 суток. Широ-

ко используется

в Индии.

Открытые бурты с поперечными секциями. Аэрация путем

перебуртирования. Длительность процесса зависит от часто-

ты перебуртирования и др. факторов. Ныне применяется в

Израиле и Мехико Сити.

Сырые отходы без переработки, кроме усреднения по влаж-

ности, складывают в от крытые бурты на 120-180 суток. Пе-

ребуртируют один раз с помощью граблевого

крана. Из-за

распространения неприятного запаха, насекомых и др., бур-

ты необходимо размещать в безлюдном месте. Впервые

внедрена в Нидерландах в 1931 г.

Измельченный материал прессуют в блоки и из них форми-

руют стога на 30-40 дней. Аэрация - естественная и с помо-

щью продувки воздуха через щели в стогах. Заводы в Герма-

нии

и Швейцарии.

Возможно - это старейшая реакторная система. Башня силос-

ного типа с 8 деками, расположенными вертикально.

Продолжение табл.16

Классификация

систем

Наименова-

ние проекта

Характеристика систем

падающей

массой.

Смешивающие

устройства –

движущиеся

Braser-

Loweson

Jersej (John

Tompson)

Naturizer

(Interna-

tional)

Riker

Центральная ось вращает лопасти, которые перемешивают

компост и спускают вниз с деки на деку. Снизу в башню на-

гнетают воздух. После 2-3 суток биотермизации компост

складывают в бурты. Внедрена в Корее, Италии, Швейцарии.

Измельченный отход помещают в вертикальный бункер с 4

или 5 перфорированными деками и устройством

дляпроталкивания смеси через перфорацию. Через бункер

прогоняют воздух. Длительность процесса 4-5 суток. Завод с

производительностью 18 т/сутки работал с 1954 по 1962 гг. в

Springfeld, МА на переработке мусора.

Строение с 6 этажами, каждый из которых оборудован с уст-

ройством для сбрасывания смеси вниз на следующий этаж.

Длительность - 6 суток, затем 6-8 недель выдерживают для

созревания в

буртах. Завод на 300 т/сутки введен в эксплуа-

тацию в Bangkok, Тайланд.

Пять 9-футовых стальных пояса устроены так, что сбрасыва-

ют смесь с пояса на пояс. Через устройство нагнетают воздух.

Длительность - 6 дней. Заводы работали в Nortmen, OK (1959-

64), в San-Fernando,CR (1963-64).

Четырехэтажный бункер с дырчатыми секциями. Компост

падает с секции на секцию, подвергаясь смешиванию и аэра

ции. Длительность процесса 20-28 суток. Сырье из измель-

ченного мусора, растительных остатков и отходов. Завод на 4

т/сутки работал в Williamson, Mi с 1955 по 1962 г.

Горизонталь-

ные и

наклонные

реакторы

T.A.Stane

Yazzo

Dano

Fermascreen

Две ячейки с 3 горизонтальными деками. Скребер сбрасывает

смесь с деки на деку Принудительная аэрация. Биотермиза-

ция в течение 3 суток, затем стабилизация в бункере в тече-

нии 7 суток. Пилотная установка на 18 т/сутки пущена в экс-

плуатацию в Cobe, Япония.

Измельченную смесь помещают в 8-дековый реактор

. Смесь

перемещается с деки на деку с помощью скребера. Каждая

пара дек снабжена своим рециркулятором воздуха. Длитель-

ность процесса - 40 часов. Реактор на 55 т/сутки пущен в экс-

плуатацию в Brooklin, NY в 1971 г.

Слегка отклоненный от горизонта вращающийся барабан

диаметром 9-12 футов, с длиной 150 футов. Смесь наполняет

половину барабана. Скорость вращения 0.1-1,0 об/мин.

После

1-5 суток обработки в барабане смесь подвергают стабилиза-

ции в буртах. Принудительная аэрация. С 1972 г. в мире бо-

лее 160 таких заводов (Италия, США и др.)

Гексагональный барабан, три стороны которого в виде реше-

та. Решета в начале смешивания закрыты; открыты, когда на-

чинается биотермизация. Продолжительность процесса около

Окончание табл.16

Классификация

систем

Наименова-

ние проекта

Характеристика систем

С подвижными

перемешивающ

ими

устройствами

Geochemi-

kal

Fairfield-

Hardy

4-х суток.

Многосекционный барабан. Неизмельченные отходы посту-

пают во вращающийся барабан диаметром 11, длиной 110

футов, слегка от клоненный от горизонта. Из одной секции в

другую смесь поступает за 1-2 суток, через барабан проходит

за 3-6 суток. Выходящая масса складывается в бурты. Уста-

новка с производительностью 35 т/сут. - в

Des Moines, LA;

Big Sandi, TX с 1972г.

Круглый танк. Материал смешивается вертикальными скруб-

берами, установленными на 2-х вращающихся радиальных

осях. Принудительная аэрация через дно танка.

Snell

Metro-

Waste

Продолжительность 5 суток. Заводы в США (на 25 т/сутки в

Atloona, PA, 1951г и др.

Прямоугольный танк, разделенный дырчатыми секциями.

Глубина 8 футов. Танк наклонен на 6 градусов от горизонта.

Снабжен принудительной аэрацией. Смешивание и переме-

щение массы обеспечивает вращающаяся ось с вертикальны-

ми лопастями. Длительность 5-8 суток. Завод на 275 т/сутки

построен в Хьюстоне,

США в 1967 г.

Прямоугольные танки шириной 20 футов, глубиной 10 фу-

тов, с секциями длиной 200| – 400 футов. Используется из-

мельченный мусор. Перемешивающее устройство установ-

лено на рельсах и осуществляет периодическое размешивание

в танках. Длительность компостирования около 7 суток. Счи-

тается одним из успешно изготовленных реакторов. Широко

в США (Хьюстон и др.)

Компостные системы, созданные

первоначально для переработки высоковлажных отходов

Таблица 17

Классификация

систем

Наименова

ние проекта

Характеристика систем

1. Нереакторные

на подвижной

основе.

Статичная

основа.

2. Реакторные.

Обычные

аэрируемые

бурты.

Аэрируе-

мые бурты

(Belt- sville

или ARS-

процесс

Процесс

гранулиров

ания

Termax

Открытые бурты обычно треугольного сечения. Необходима

рециркуляция компоста или сбалансирование влажности с

помощью наполнителей. Используется в Лос-Анджелесе с

1972 г. Открытые бурты, сложенные из смеси подсушенного

иливого кэка и наполнителя. Оборудованы принудительной

аэрацией. Используется рядом муниципальных заводов США

(восточн. побережье). Смесь из подсушенного отхода и ко-

нечного продукта (рецикл) экструдируют в гранулы с диа-

метром около 1 см. Гранулы затем складывают в кучи для

компостирования. Аэрация - за счет рыхлости, образованной

с помощью гранул. Система применялась в Германии.

Аналогичен системе Barp-Thomas. Пилотная установка

Окончание табл.17

Классификация

систем

Наименова

ние проекта

Характеристика систем

3. Подвижная

масса.

Schott

"Biocell"

System

Kneer

(BAV)

сооружена в Orange CSD, CA в 1976 г. используется обезво-

женный кэк с рециркуляцией компоста.

Вертикальная башня с 10 секциями. Каждая секция оборудо-

вана гидравлическими створками, обеспечивающими сбрасы-

вание массы с этажа на этаж. Принудительная аэрация.

Смесь состоит из обезвоженного кэка, компоста (рецикл) и

измельченной коры в соотношении 2:2:1.Толщина смеси на

каждой секции - около 1 м. Время выдержки на каждой сек-

ции - около 3 суток суммарное - 30 суток. С 1978 г. в Европе

построено 3 таких завода.

Реактор представляет собой цилиндрическую башню без

никаких секций и перегородок. Смесь из отходов, компоста

(рецикл и измельченной коры или других наполнителей

загружается в башню сверху. Масса перемещается вниз под

силой.

4. Горизонталь-

ный

и наклон-

ный реакторы.

Вращающиеся

устройства.

ygiensato

Euramca

(Roediger,

Fermen

technik)

HKS

Dano

Fairfield-

Hardy

Metro-

Waste

тяжести по мере выгрузки снизу компоста с помощью скре-

бера. Принудительная аэрация. Длительность процесса 7 – 12

суток. В Германии создано более 25 установок с объемом

375 м

Цементированная башня с 4 вертикальными секциями. Био-

термизация в течение 4 – 10 суток в зависимости от состава

смеси. Стабилизация в буртах 2 – 4 месяца. Эксплуатируют-

ся во Франции.

Реактор башенного типа со специальным выгрузным и раз-

мешивающим устройством на дне. После загрузки смеси че-

рез верх смесь циркулируют снизу-вверх с помощью выгруз-

ного устройства.

Длительность - 6 суток. После биотермиза-

ции смесь гранулируют и подсушивают в буртах или поме-

щают в реактор с принудительной аэрацией. Проведены ис-

пытания в ФРГ и США.

Реактор полного смешивания типа вращающегося барабана.

Смесь - из подсушенных отходов и компоста (рецикл). В

1978 г. функционировала установка в Aachen (Европа).

Примечание:

См. табл.16.

Сравнительная характеристика систем компостирования

Таблица 18

Нереакторные системы Реакторные системы

Принудительная аэрация

Показатели

Статичные буры

Аэрируемые бу-

ры

Перемешивание

Без перемеши-

вания

Капитальные за-

траты

В целом низкие

Низкие для ма-

лых систем; уве-

личиваются для

больших

В целом высокие

В целом высо-

кие

Текущие затраты

В целом низкие

Высокие, зависят

от НС компоста

В целом низкие В целом низкие

Необходимость

земельных пло-

щадей

Высокая Высокая

Низкая, но воз-

растает при при-

менении буртов

Низкая, но воз-

растает при

применении

буртов

Обеспеченность

процесса возду-

хом О

Лимитированная Полная Полная Полная

Контроль опера-

ции

Частота перебур-

тирования, соот-

ношение КЧ и

НС

Скорость и рас-

ход воздуха, со-

отношение КЧ и

НС

Расход воздуха,

скорость пере-

мешивания

Расход воздуха,

соотношение

КЧ и НС, ре-

циклы

Зависимость от

обезвоживания

КЧ

Большая Меньшая Меньшая Меньшая

Необходимость в

последующей

сушке компоста

Сушка происхо-

дит в буртах, но

зависит от кли-

мата

Сушка происхо-

дит в буртах, но

зависит от ин-

тенсивности

аэрации

Сушка может

происходить в

реакторе. В по-

следующем воз-

можно необхо-

дима

Зависит от ин-

тенсивности

процесса, но

обычно необхо-

дима

Зависимость от

холодной и влаж-

ной погоды

Высокая, приме-

няется при теп-

лом и влажном

климате

Можно приме-

нять при среднем

климате

Можно приме-

нять при холод-

ном и влажном

климате

Можно приме-

нять при холод-

ном и влажном

климате

Применялась для

несвежих отходов

Да Да Да Да

Применялась для

свежих отходов

Да, но возникают

проблемы с запа-

хом

Да Да Да

Необходимость в

НС компостов

Да Да Да Да

Возможность ре-

цикла компоста

Низкая, вследст-

вие трудоемкости

Низкая, вследст-

вие трудоемко-

сти

Высокая Средняя

Окончание табл.18

Нереакторные системы Реакторные системы

Принудительная аэрация

Показатели

Статичные буры

Аэрируемые бу-

ры

Перемешивание

Без перемеши-

вания

Проблема запахов

Актуальная Актуальная

Потенциально

низкая

Потенциально

низкая

Возможные труд-

ности

Неравномерность

биотермизации,

отрицательное

влияние холод-

ного климата

Высокие энерго-

затраты на аэра-

цию, отрица-

тельное влияние

холодной погоды

Возможны по-

ломки механиз-

мов, коррозия и

др. проблемы

Возможны за-

купорки и др.

проблемы мас-

сообмена

Система "АЭРАКО".

Для районов Сибири Бурятский институт биологии Сибирского от-

деления РАН в рамках реализации научно-технической программы "Сибирь"

предложили типовую схему компостных производств под названием "АЭРО-

КО" (от сочетания греческого слова AEROS - воздух, аэрация и английского

COMPOST).

Технологическая линия (завод) состоит из 2-х основных блоков: А - агре-

гатов подготовительного цикла, Б

- компостной площадки, расположенной под

ангарным укрытием.

Функции блока А:

- подготовка к переработке конвертируемой части (КЧ) и наполнителя -

структурообразователя (НС) компостов;

- дозирование и гомогенизация смеси КЧ и НС с одновременной ее аэра-

цией с помощью аэратора компостной массы;

- подача с помощью транспортера компостной смеси в ангар.

Функции блока Б:

формирование буртов компостной смеси с непрерывной биотерми-

зацией и стабилизацией;

- в необходимых случаях перебуртирование компоста;

- после стабилизации отгрузка компоста потребителю.

Блок А по розе ветров расположен с наветренной стороны блока Б. Для