Способы переработки древесных отходов

Технология переработки древесины и ее отходов

Являясь общедоступным и легковосстанавливающимся природным ресурсом, известным людям с древних времен, древесина представляет собой универсальное и практичное сырье, из которого человек научился изготавливать огромное количество самых разнообразных вещей, включая полуфабрикаты, готовые изделия и другие продукты.

В мире постоянно появляются технологии и новые методы переработки этого материала, позволяющие использовать его максимально рационально с учетом всех свойств и характеристик. Причем с этой целью используются не только основные части стволов деревьев, но и отходы деревообработки, такие как обрезки, щепа, опилки и т.д.

Основные методы переработки древесины

Для того чтобы древесина стала пригодной для промышленного производства, ей необходимо пройти соответствующую обработку и переработку с использованием специальных технологий и оборудования.

Под биологической переработкой древесины принято понимать процесс, в результате которого из сырья низкого качества производятся продукты, использующиеся в различных отраслях народного хозяйства. Это кормовые белковые дрожжи и другие ценные продукты микробиологического синтеза. Кроме того, таким способом из нее вырабатывается этиловый спирт, фурфурол, ксилит.

Механическая переработка представляет собой комплекс операций, направленных на изменение формы и объема исходного сырья без трансформации ее содержания. Чаще всего этот процесс сопровождается разрывом связей между волокнами в результате ее пиления, строгания, фрезерования и других операций.

Химическая переработка заключается в воздействии на древесное сырье химическими соединениями различного типа.

В ее состав входит несколько основных производств:

• Целлюлозно-бумажное (изготовление картона и бумаги);
• Гидролиз;
• Пиролиз (или сухую перегонку);
• Канифольно-скипидарное производство.

Как своими руками можно сделать измельчитель для переработки древесины, расскажет видео:

Пиролиз

Под термином «пиролиз» принято понимать процесс «сухой перегонки», разложения древесины при ее нагревании до 450 градусов в безвоздушном пространстве, с получением жидких, газообразных продуктов и твердого остатка – древесного угля.

Технология пиролиза древесины заключается в последовательном выполнении следующих этапов:

• Разбивку используемого сырья на куски.
• Сушку древесины, подвергшейся разделке.
• Сам процесс пиролиза.
• Охлаждение и стабилизацию угольной массы с целью предотвращения ее воспламенения.
• Конденсацию паров образовавшихся летучих соединений.

В промышленных масштабах этот способ переработки древесины стал практиковаться в 19 веке, причем, для получения конечного продукта, которым в этом случае являлась уксусная кислота, использовалось сырье лиственных пород дерева.

И сегодня пиролиз древесины осуществляется, преимущественно, с использованием древесины лиственных деревьев (например, березы). Гораздо реже, при комплексной переработке, для этого используется сырье хвойных пород. При этом в результате пиролиза березы с влажностью 10-15 %, образуется около 25 % древесного угля, 50 % жидких (так называемая жижка) и около 23 % газообразных продуктов.

Схематичное изображение процесса пиролиза древесины

Полученный древесный уголь сортируется в зависимости от размеров его фракций и отправляется непосредственно к заказчику или идет в дальнейшую переработку. В результате отстаивания жидкого остатка получается смола, из которой вырабатывается большое количество ценных продуктов, в том числе уксусная кислота, метанол, альдегиды, кетоны, сложные эфиры и т.д.

В состав газообразных продуктов, образующихся в результате пиролиза древесины, входят диоксид (45-55% от общей массы), оксид углерода(28-32%), метан (8-21%) и другие углеводороды.

Осуществление процесса в домашних условиях

Технология пиролиза древесины используется как в промышленных масштабах, так и в домашних условиях. Одним из примеров индивидуального использования данного метода переработки древесины является домашняя пиролизная установка, предназначенная для утилизации древесных отходов и получения бесплатной энергии для обогрева теплиц, подсобных помещений и жилых домов.

В данном случае, оценивая древесину как источник энергии по общепринятой шкале из пяти баллов, этому материалу можно присвоить «отлично» за доступность, невысокую стоимость и практичность.

Газификация древесины

Одним из вариантов переработки древесины является ее газификация – процесс, заключающийся в превращении твердого сырья в газообразное топливо. В отличие от сгорания, данная технологическая операция производится при ограниченном поступлении воздуха в газогенераторную установку, достаточном только для образования оксида углерода.

Газификация включает два основных процесса: прямой и обращенный. При протекании первого движение газов в газогенераторе происходит в направлении снизу вверх. То есть воздух проходит в установку через специальное отверстие – поддувало, расположенное под колосниковой решеткой, а через верхнюю часть устройства выводятся продукты, полученные в результате газификации.

В установках, работающих по обращенному принципу, движение газов осуществляется в противоположном направлении: сверху вниз. Подвод воздуха производится через отверстие над колосниковой решеткой, а продукты газификации выходят в нижней части генератора.

Основной целью данного типа переработки является получение горючего газа, используемого для получения энергии с одновременной утилизацией отходов лесопереработки. Наиболее распространенными примерами практического применения газификации являются газогенераторные твердотопливные котлы, а также двигатели внутреннего сгорания и т.д.

Принцип работы газогенераторного котла длительного горения «Траян»:

Гидролиз

Одним из распространенных методов переработки древесины является ее гидролиз, специфический процесс, в ходе которого древесное сырье подвергается воздействию слабыми кислотами. На промышленном производстве реакции гидролиза протекают в специальных устройствах – автоклавах, куда помещается исходное сырье, серная кислота и пар.

В автоклаве создаются определенные условия (повышенная температура и уровень давления), в результате сочетания которых с воздействием кислоты происходит разложение целлюлозы и гемицеллюлозы, являющихся основными компонентами древесины. При протекании этого процесса образуются растворы простых сахаров, в твердом состоянии содержащие лигнин и летучие вещества.

Твердая часть древесины, лигнин, является побочным продуктом данного вида переработки. Она отделяется от массы общего раствора, который направляется в испаритель, где из него выделяются фурфурол, пары уксусной и муравьиной кислот и метилового спирта.

После этого в оставшуюся часть раствора вводится гашеная известь, нейтрализующая серную кислоту, в результате чего происходит образование гипсового шлама и очищенных сахаристых веществ. Данные вещества отправляются на дальнейшую переработку, подвергаясь брожению, после чего из них выделяется этиловый спирт 1,2-1,6%.

Оборудование для переработки и измельчения древесины

Для получения конечного продукта из сырья древесного происхождения используется оборудование различных видов, включая:

• Тихоходные измельчители, использующиеся для производства щепы с размерами от 8 до 10 мм.
• Шредеры, служат для измельчения отходов древесины различного размера. В качестве основного элемента в них используются специальные режущие ножи.
• Горизонтальные шредеры. Обрабатывают длинномерные и короткие отходы.
• Брикетировочные прессы. Используются для изготовления брикетов, предназначенных для отопления.
• Силосы. Предназначаются для хранения, перевозки и разгрузки.

Так выглядит стандартный станок, предназначенный для измельчения древесины в щепу

Измельчители

Измельчители древесины представляют собой устройства, основным назначением которых является переработка древесины с дефектами и ее отходов типа горбыля, рейки, а также срезов и веток в щепу технологического назначения.

По типу строения рабочего органа данные агрегаты разделяют на следующие группы:

• Барабанные измельчители. (Включает машины ножевого, резцового и молоткового типа).
• Дисковые.
• Роторные.

По типу загрузки:

• Машины с горизонтальной
• и наклонной загрузкой.

По типу выгрузки:

По характеру использования:

Молотковые дробилки

Молотковой дробилкой называется механическая машина дробильного типа, служащая для разрушения исходного древесного сырья посредством ударов молотков, зафиксированных на роторе, вращающемся с высокой скоростью или разрушения ткани дерева за счет ударов его кусков о плиту корпуса устройства.

Данный агрегат отличается множеством положительных характеристик, включая:

• Универсальность (может работать с отходами любого типа).
• Мощность. (возможна переработка сучьев с диаметром до 46 см).
• Безотходность.

Дробильные машины

Дробильными машинами для древесины принято называть специальное оборудование, использующееся для дробления и измельчения древесины и древесных отходов. Результатом такой переработки является щепа – древесные частицы небольших размеров, использующиеся по различному назначению.

Различают дробилки стационарного и мобильного типа, использующиеся в деревообрабатывающих цехах или на вывозе. Они могут иметь различную мощность, позволяющую этим агрегатам производить конечный продукт различного состава и фракций. Далее щепа используется в качестве топлива или для изготовления других продуктов.

На видео показана работа измельчителя древесины в щепу:

Утилизация древесины

Одним из важнейших этапов работы деревообрабатывающего производства является переработка отходов древесины. Чаще всего побочные продукты ее производства используются в качестве недорогого источника энергии. Данная отрасль переработки является очень перспективной и активно развивается в настоящее время.

Кроме того, для утилизации древесины используются и другие способы. К ним относятся:

• Производство древесного угля и древесноугольных брикетов.
• Брикетирование отходов деревообработки мелкого размера.
• Газификация.

Источник

Методы утилизации древесных отходов и древесины, необходимое оборудование

Древесина веками применялась и продолжает использоваться человечеством.

Жилищные постройки, инструменты и прочий инвентарь — лишь малая часть изделий, которые изготавливаются после переработки древесины.

Также не стоит забывать об угле — главном компоненте для выработки электроэнергии на ТЭС.

По ценности, этот ресурс занимает лидирующие места, а значит, рациональное использование не только древесного сырья, но и его остатков — задача каждого предприятия.

Зачем утилизировать древесные отходы

В современную эру технологий и обилия разновидностей пластика, использование ресурсов леса всё еще продолжается в значимых масштабах.

В процессе производства значительная часть данного ресурса становится отходами (на лесопилках треть деревьев остаются в виде опилок, которые относятся к отработке).

Опилки, стружка, щепа, горбыль и прочий мусор после утилизации способны заменить собой продукцию деревообрабатывающей промышленности. Это говорит о важности утилизации мусора, которая приведет к сохранению лесов.

Деревянные изделия, которые выработали свой ресурс (сломанная мебель и т.д.), также подлежат переработке. Такой мусор называется деревянными отходами.

Закон об обязательной утилизации древесных отходов

Правительство Российской федерации планировало в прошлом году внести законопроект об обязательной утилизации древесных отходов.

Сейчас этот закон планируется ввести в 2022 году. Его содержание запрещает сжигание отходов лесопильных предприятий. Выбрасывать данный мусор также запрещается.

Таким образом, извлекается вся возможная выгода из отходов древесных ресурсов, а негативное воздействие на экосистему значительно уменьшается. У руководства предприятий деревообработки есть три года, для налаживания рациональной системы утилизации отходов.

Методы утилизации древесных отходов

Переработка древесины без возникновения отработок невозможна. Наиболее экономные предприятия теряют от 20% древесного сырья в отходах.

Полная обработка лесных ресурсов позволяет получить продукты переработки древесины, которые разнятся в зависимости от методов утилизации.

Пиролиз

Пиролиз древесины позволяет получить не только древесный уголь, но и жидкие, газообразные остатки. На первой стадии отходы разделяются на отдельные части и сушатся.

Затем происходит сам пиролиз, в ходе которого мусор разлагается без доступа воздуха при температуре в 400+ °С. Затем уголь охлаждается, а возникшие пары подвергаются конденсации.

В процессе пиролиза древесины участвуют лиственные деревья. Помимо угля, из жидкого остатка получают смолу, которая используется для производства уксуса, спирта и другой продукции. Полученный газ (газообразные остатки) — это в большей степени метан и углерод.

Газификация

Газификация позволяет превратить твердое сырье (древесные отходы) в горючий газ. Сгорание осуществляется с ограниченной дозировкой кислорода, которого должно быть достаточно для появления оксидов углерода. Сжигание отходов газификационным методом позволяет получить безвредный источник энергии одновременно с утилизацией мусора.

Установки для газификации функционируют по прямому, либо обращенному принципу. В первом случае газ движется вверх, а поступление воздуха осуществляется внизу под колосниковой решеткой. Во втором случае, газ движется вниз, а воздух поступает сверху.

Гидролиз

Метод гидролиза наравне с пиролизом относится к химической переработке древесины. Процесс довольно специфичен, ведь его принцип заключается в воздействии слабой кислоты на древесные отходы.

В устройстве древесные отходы подвергаются воздействию повышенной температуры, кислоты и давления. В результате дерево разлагается на целлюлозу и гемицеллюлозу — свои основные компоненты. При разложении также образуется раствор углеводов (простых сахаров), в состав которых входит лигнин. В испарителе из лигнина получается фурфурол, метиловый спирт и уксусная/муравьиная кислота в виде паров.

Кислота в оставшемся растворе нейтрализуется известью. Гипсовый шлам и чистые сахаристые вещества — это продукты нейтрализации.

Оборудование для переработки и измельчения древесины

Вариации оборудования для переработки зависят от конкретной направленности перерабатывающего предприятия.

Самым распространенным является механическая переработка древесных отходов, когда мусору придается необходимая форма и вид.

В любом случае перед заключительными этапами утилизации, необходимо произвести измельчение древесины. Данная процедура осуществляется целым рядом устройств и станков с разными характеристиками и номенклатурой подходящего древесного мусора.

Измельчители

Измельчители позволяют перерабатывать дефектное дерево и древесные отходы (ветки, рейки, горбыль и т.д.) в технологическую щепу. Рабочий орган такого устройства может быть роторным, барабанным, либо дисковым.

Сырье можно загружать горизонтально или вертикально, это зависит от типа машины. Аналогичная ситуация и с выгрузкой, она бывает верхней и нижней. Сами механизмы (измельчители) бывают стационарного типа, либо мобильные.

Молотковые дробилки

Данные механизмы предназначаются для разрушения отработанного и дефектного дерева с помощью молотков, которые крепятся на роторе и вращаются на высокой скорости.

Такой комплекс способен работать с древесным мусором любого типа, что делает его универсальным. Стоит отметить и мощность машины, допускается переработка 45+ см сучьев. Также устройство не оставляет после себя побочных продуктов.

Дробильные машины

Данные устройства предназначены для измельчения древесных отходов, а также для их дробления.

Такое оборудование применяется в цехах в виде стационарных установок, но может использоваться и на выезде. Разные модели обладают разными мощностями, что позволяет получать продукт необходимых размеров.

К наиболее дешевым способам утилизации относится обыкновенное сжигание мусора в специальных печах. Метод позволяет пропустить начальные стадии переработки, такие как брикетирование и измельчение.

Полученное в процессе горения тепло можно направить на нагрев воды.

Выгоден ли бизнес по переработке древесных отходов

Отходы из древесины относятся к 5 классу опасности по ФККО. Перерабатывающий бизнес отличается простотой и большой актуальностью.

Дешевая и объемная сырьевая база обеспечивается низким спросом предприятий и бизнесменов на побочные продукты мебельных фабрик и лесопильных предприятий.

Древесными отходами интересуется малое количество людей, чего не скажешь о продуктах переработки такого мусора. Найти потребителей на конечный продукт утилизации не составит труда. Для начала необходимо определится с направлением утилизации, оптимальной будет переработка древесного мусора в брикеты, дрова и уголь. Из опилок можно изготавливать компост, ДСП и прочие материалы. Можно работать как подрядчик, находя заказчиков и составляя акт переработки.

Источник