книги из ГПНТБ / Загорье А.М. Сжигание лигнина

ЦЕНТРАЛЬНОЕ технической информации г.’ , Л'ХНСГ и ДЕРЕВОС-?.’АБАТЫГ?АЮЩЕИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

МЗ/ 'ОРЬЕ. 71. 3. ЛИПОЧКОВ

СЖИГАНИЕ

ЛИГНИНА

МОСКВА — 1960

ВВЕДЕНИЕ

Лигнин, являющийся побочным продуктом гидролизно-спирто­ вых заводов, в настоящее время используют недостаточно.

Очень много лигнина спускают в реки и озера, засоряя водо­ емы. Огромное количество вывозят в отвалы, загромождая терри­ торию вблизи заводов.

Как химическое сырье и как топливо лигнин используется пока в незначительном количестре, а затраты на его удаление с терри­ тории заводов значительно увеличивают себестоимость спирта. Поэтому одним из основных факторов снижения себестоимости спирта является рациональное использование лигнина.

Лигнин — .высококачественное топливо. Рациональное сжига­ ние его без больших капитальных затрат позволит 'Сэкономить зна­ чительное количество фондируемого топлива и средств на его транспортировку.

Теплотворная способность сухой массы лигнина достигает 6500 ккал/кг. В табл. 1 приведена характеристика лигнина как топ­ лива. Эти данные показывают, что лигнин является высокореакци­ онным и малозольным топливом, характеризующимся большим выходом летучих. Осваивать лигнин как топливо трудно из-за его большой влажности.

В настоящее время на всех гидролизных заводах за год полу­ чается несколько сотен тысяч, тонн абс.,«v-кой массы лигнина.

Количество абс. сухой массы лигнина е'жегодно будет увеличи­ ваться пропорционально росту производства спирта.

Наиболее перспективно использовать лигнин как химическое сырье. Однако несмотря на то, что решением этой проблемы зани­ маются уже 15 лет, пока проводят только лабораторные и камеральные опыты использования лигнина в качестве сырья. Практически лигнин как сырье промышленного применения еще не получил.

По данным НИИГСа, предполагается в 1965 г. использовать 20—30% лигнина в качестве химического сырья, а 70—80% сухой массы лигнина от общего его количества — в качестве топлива.

завода находится около 300 тыс. т лигнина в пересчете на абс. су­ хую массу.

3

Значительное количество лигнина как топлива для котельных используется на четырех гидролизных заводах — Архангельском, Ленинградском, Тавдинском и Саратовском.

В небольшом количестве (15—30% от выхода) лигнин сжи­ гается на Онежском, Красноярском гидролизных заводах и Сегеж­ ском целлюлозно-бумажном комбинате.

На всех предприятиях гидролизной промышленности исполь­ зуется не более 25—30% лигнина от его выхода, остальное коли­ чество лигнина (70—75%) вывозят в отвалы.

Приведенные данные показывают, что проблема рационально­ го сжигания лигнина остается весьма актуальной для гидролизной промышленности.

Успешному разрешению этой проблемы мешает отсутствие про­ стых, надежных и достаточно проверенных решений по подготов­ ке и сжиганию лигнина.

Проведенные Оргэнергобумом в содружестве с Ленинградским гидролизным заводом опыты сжигания лигнина в замкнутом цик­ ле показали, что использованная схема с топливным вентилято­ ром является перспективной.

Так как вопросы сжигания лигнина на заводах решаются поразному и не всегда правильно, целесообразно обобщить и проана­ лизировать накопленный опыт сжигания лигнина.

2-1332

СХЕМЫ ПОДГОТОВКИ И СЖИГАНИЯ ЛИГНИНА

Разомкнутый и замкнутый циклы сушки

В теплотехнике получили распространение две схемы подго­ товки высоковлажного топлива: по замкнутому и разомкнутому циклам.

Сущность замкнутого цикла сушки топлива заключается в том, что топливо вместе с сушильным агентом и водяными парами, обра­ зовавшимися в процессе сушки топлива, непосредственно вводится в топочное пространство.

Сущность разомкнутого цикла заключается в том, что отрабо­ танный сушильный агент с образовавшимися водяными парами топлива удаляется из циклона в атмосферу.

Таким образом, циклон является неотъемлемым элементом схе­ мы разомкнутого цикла. В циклоне подсушенное топливо отделяет­ ся от сушильного агента и затем направляется в топку, а отрабо­ танный сушильный агент вместе с водяными парами удаляется в атмосферу.

При использовании схемы с разомкнутым циклом тепло теряет­ ся с уходящим сушильным агентом, с частью подсушенного топли­ ва, уносимого сушильным агентом из циклона в атмосферу, а так­ же вследствие охлаждения топлива на тракте от циклона до бун­ кера.

При работе по замкнутому циклу не требуется устанавливать циклоны, промежуточные бункера и другое дополнительное обору­ дование. В этом случае нет потерь, характерных для разомкнуто­ го цикла. Однако экономичность топочного процесса при замкну­ том цикле сушки ниже, чем при разомкнутом, из-за балластирова­ ния топочных газов дополнительным количеством водяных паров.

Различают индивидуальные и центральные схемы подго­ товки топлива по разомкнутому циклу. При использовании индиви­ дуальных схем подготовки топлива все необходимое оборудование рассчитывается на данный индивидуальный котлоагрегат и компо­ нуется тут же, рядом с котлоагрегатом, при этом отпадает необхо­ димость содержать дополнительный эксплуатационный персонал.

Так как центральные схемы подготовки топлива рассчитывают­ ся на всю производительность котельной и при эксплуатации их необходимо содержать дополнительный эксплуатационный персо-

6

нал, то центральные схемы сушки (согласно «Нормам расчета и проектирования пылеприготовительных установок», Госэнергоиздат, М—Л, 1958, стр. 24) могут применяться только тогда, когда их целесообразность подтверждается технико-экономическими рас­ четами.

Организация сушки и пылеприготовления по индивидуальной разомкнутой схеме требует значительных капитальных затрат. Эта схема имеет преимущества по сравнению с замкнутой только для больших котлов, где эти затраты сравнительно быстро окупа­ ются значительным повышением к. п. д. агрегата за счет сжигания более калорийного топлива и использования тепла уходящих газов.

Согласно «Нормам» (см. табл. 2—2, стр. 25), индивидуальные разомкнутые схемы можно использовать только для котлов произ­ водительностью выше 35 т/час.

Обычные индивидуальные разомкнутые схемы сушки слишком сложны и неприменимы для сжигания лигнина на существующих гидролизных заводах, так как при сжигании всего лигнина (на за­ воде удвоенной мощности), можно обеспечить получение максимум 20 т пара в час.

Большие капитальные затраты на установку нового оборудова­

готовки лигнина не ©могут себя оправдать даже при использова­ нии отвалов, так как при этом потребуется увеличить высоту и пло­ щадь здания котельной.

Так как применять индивидуальные разомкнутые схемы нецеле­ сообразно, а возможность сжигать высоковлажный лигнин по зам­ кнутому циклу вызывала сомнения, Гипрогидролиз разработал для всех гидролизных заводов упрощенные центральные схемы сушки лигнина по разомкнутому циклу.

Схемы сушки лигнина по проектам Гипрогидролиза

До 1957 г. Гипрогидролиз во всех своих проектах сушилок лиг­ нина предусматривал использование уходящих из котельных газов в качестве сушильного агента. На рис. 1 приведена типовая схема такой сушилки лигнина.

В настоящее время лигниносушилки сооружены на ряде гидро­ лизных заводов, а эксплуатируются только на Архангельском, Ле­ нинградском, Тавдинском и Саратовском заводах.

Сроки сооружения и ввода в эксплуатацию сушилок затягива­ лись. Спрос на лигнин как химическое сырье был и остается не­ значительным. Рациональные способы сжигания лигнина не раз­ рабатывались. Все это привело к омертвлению капиталовложений, затраченных на сооружение лигниносушилок на Канском, Косьвиноком и Лобвинском заводах. Высокая стоимость угля на Архан­ гельском заводе, большая влажность дров и их недостаток на Тав­ динском заводе и отсутствие места для отвалов на Ленинградском

7

заводе побудили эти предприятия самостоятельно решать задачу сжигания уже подсушенного лигнина. Эти решения в основном ока­ зались нерациональными, так как ни на одном из этих заводов они не позволяют эффективно использовать весь получающийся на производстве липнин.

Рис. 1. Схема установки для сушки лигнина на Архангельском гидролизном заводе:

1 — скреперный ковш; 2 — бункер сырого лигнина; 3—горизонтальный скреб­ ковый транспортер; 4 — наклонный скребковый транспортер; 5 —питатель сыро­ го лигнина; 6 —сушильная труба; 7 — газоход из котельной ТЭС; в—циклон; 9 — питатель сухого лигнина; 10— бункер сухого лигнина; 11 — вагон; 12 — дымососы; 13 — дымовая труба

Опыт эксплуатации и замеры основных параметров работы лигниносушилок на Архангельском и Ленинградском гидролизных за­ водах, а также наблюдение за кратковременной работой сушилки на Косьвинском гидролизном заводе позволили выявить следу­ ющие основные дефекты сушилок Гипрогидролиза:

большая металлоемкость при недостаточном .весовом напряже­ нии, составляющем 50—55 кг!час испаренной влаги на 1 м3 сушил­ ки, что в 2,5 раза меньше весового напряжения в трубах-сушилках, используемых для подсушки угля;

высокие капитальные затраты — 1,2—1,5 млн. руб. — на со­ оружение одной сушилки производительностью 7—10 т)час по сы­ рому лигнину;

значительный износ металла труб-сушилок вследствие эррозии и коррозии;

огромные присосы воздуха в сушилку, достигающие 100% про­ тив предусмотренных по норме 15%;

высокая скорость сушильного агента (37—45 м)сек), большие сопротивления сушилок (450—500 мм вод. ст.) и в результате зна­ чительный расход электроэнергии (35—54 квтч на 1 т сырого лиг-

8