Утилизация отработанных деревянных шпал методом термокондуктивного пиролиза

ШЕСТОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УКЛАД: МЕХАНИЗМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

13-14 ноября 2015 г.

УДК 691.115

УТИЛИЗАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ ШПАЛ МЕТОДОМ ТЕРМОКОНДУКТИВНОГО ПИРОЛИЗА

Д. В. Тунцев, М. Р. Хайруллина, Э. К. Хайруллина, А. С. Савельев, И. С. Романчева

Ежегодно после ремонта железнодорожных путей скапливается огромное количество отслуживших свой срок деревянных шпал. Применение различных антисептиков против гниения в качестве пропитки, загрязнения нефтепродуктами при эксплуатации, присутствие металлических включений, не извлеченных при демонтаже, делают отработанные шпалы экологически опасными отходами. Согласно федеральному классификационному каталогу отходов отработанные древесные шпалы - это готовые изделия, потерявшие свои потребительские свойства (Код 1712060013013) и относят их к твердым органическим отходам 3 класса экологической опасности[1].

В документе «Экологическая стратегия ОАО «РЖД» на период до 2017 года и перспективу до 2030 года» (от 12 мая 2014 г. N 1143р)главной целью указано сохранение благоприятной окружающей среды и обеспечение экологической безопасности. В связи с этим все больше на передний план выступает проблема завершения жизненного цикла отработанных деревянных шпал, а именно эффективная и экономически целесообразная утилизация данного вида отхода.

На базе кафедры «Переработки древесных материалов» была разработана лабораторная установка утилизации отработанных деревянных шпал методом термокондук-тивного пиролиза [2], общий вид которого представлена на рис. 1.

Существенными условиями процесса термокондуктивного разложения шпал являются:

- очень высокие потоки тепла (для интенсивной теплопередачи требуется измельченное сырье и механоактивация процесса);

- тщательный контроль температуры (500 - 550°С) и время пребывания ПГС в реакторе (не более 1с);

быстрое охлаждение парогазовой смеси[3].

Рис. 1 - Общий вид лабораторной установки термокондуктивного пиролиза ОДШ

Д. В. Тунцев, М. Р. Хайруллина, Э. К. Хайруллина, А. С. Савельев, И. С. Романчева

Технологический процесс утилизации ОДШ термокондуктивным пиролизом заключается в следующем: предварительно измельченное сырье из приемного бункера 1 подается в загрузочное устройство 2, откуда поступает в реактор пиролиза 3, где при Т=500-550°С происходит его полное разложение. Уголь, полученный в результате разложения ОДШ, собирается в приемник твердых остатков 4, парогазовая смесь проходит через теплообменник 5, где происходит её конденсация, откуда жидкая часть направляется в приемный резервуар для жидких продуктов, а неконденсированные газы сжигаются на факеле. Управление параметрами процесса производится через панель управления 6. Технические характеристики лабораторной установки приведены в табл. 1.

Таблица 1

Технические характеристики установки термокондуктивного пиролиза ОДШ

Параметр, единица измерения Величина

Производительность, кг/ч 5

Средний размер перерабатываемого сырья, мм 6

Рабочая температура, °С 450-600

Время пребывания частиц материала в реакторе, сек 0,7-6,0

Габаритные размеры, мм: - ДхШхВ 721х717х2187

В основе технологии термокондуктивного пиролиза лежит процесс передачи энергии от рабочей нагретой металлической поверхности на частицу ОДШ при непосредственном их контакте. Эффективность процесса определяется, температурой поверхности металла и длительностью контакта металла с частицей. Выход жидких продуктов при пиролизе прямо пропорционально зависит от скорости химических превращений и обратно пропорционально - от времени пребывания продуктов в реакционной зоне [4].

Данная установка позволяет исследовать кинетику процесса термокондуктивного пиролиза ОДШ, получить материальный баланс процесса, исследовать свойства продуктов разложения ОДШ при данных условиях и оценить возможности их дальнейшего использования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Тунцев, Д.В. Ресурсосбережение при утилизации отработанных деревянных шпал [Текст] / Д.В. Тунцев, Р.Г. Сафин, Р.Г. Хисматов, М.Р. Хайруллина, Э.Е. Антипова, И. Ф. Гараева // Вестник казанского технологического университета, 2015. - Т.18. - № 5. - С. 248-250.

2. Тунцев, Д. В. Современные направления переработки древесной биомассы [Текст] / Д. В. Тунцев, Р. Г. Хисматов, М. Р. Хайруллина, А. С. Савельев, И. С. Романчева // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика, 2015. -Т. 3.- № 2-1 (13-1). - С. 464-468.

3. Тунцев, Д. В. Энерго- и ресурсосберегающая технология сушки и утилизации отработанных деревянных шпал [Текст] / Тунцев Д. В., Хайруллина М. Р., Савельев А. С., Романчева И. С. // Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов в различных отраслях промышленности и агропромышленном комплексе: сборник научных статей Первых Международных Лыковских научных чтений, по-свящённых 105-летию академика А. В. Лыкова,- 2015. - С. 367-369.

4. Тунцев, Д. В. Утилизация отработанных деревянных шпал методом пиролиза [Текст] / Д. В. Тунцев, М. Р. Хайруллина, Э. К. Хайруллина, А. С. Савельев, И. С. Романчева // Stredoevropsky Vestnik pro Vedu a Vyzkum, 2015. - Т. 73. - С. 23.