Методика расчета пиролизной зоны в установке производства активированного угля
Активированный уголь можно получить разными путями. Наиболее перспективным в плане ресурсосбережения и экономической выгоды является способ получения активированного угля из органических отходов. Производство активированного угля по данному методу основано на процессе пирогенетического разложения предварительно измельченных и высушенных отходов. В результате термохимической переработки образуются активированный уголь и пиролизный газ. Кондуктивный пиролиз отходов - это высокотемпературный процесс, протекающий без доступа кислорода. Температурные режимы процесса пиролиза описываются дифференциальным уравнением теплопереноса. Расчет удельных масс, образовавшихся при разложении отходов, угля и парогазовой смеси, ведется по дифференциальным уравнениям массопереноса, осложненным протекающими химическими реакциями. Аппаратурное оформление процесса пиролиза представляет собой совокупность сложных конструкторских и технологических решений. При разработке оборудования, предназначенного для пиролиза измельченных отходов, необходимо проводить расчеты, связанные с оптимизацией аппаратурного оформления и режимных параметров процесса термического разложения частиц отходов, позволяющих получить качественный продукт. Для энерго- и ресурсосберегающей непрерывно действующей установки производства активированного угля разработана зона пиролиза измельченных отходов. Прогрев отходов до температуры 450…550 оС осуществляется неконденсирующимися горючими газами, полученными при сепарации парогазовой смеси. Отработанные топочные газы попадают в рекуперативный теплообменник, а затем служат теплоносителем для сушки новой партии отходов. Представлена методика расчета пиролизной зоны в установке производства активированного угля, а также математическая модель процесса пиролиза, по которой можно определить оптимальную высоту слоя частиц отходов и удельные массы образовавшихся угля и газов при разложении органических отходов. Разработан алгоритм расчета пиролизной зоны. Приведена зависимость температуры нагрева слоя древесных частиц в камере пиролиза, описывающая конвективный теплообмен, происходящий между насыпным слоем отходов и стенкой камеры пиролиза; по зависимости определена оптимальная ширина камеры пиролиза. Получена кинетическая зависимость удельной массы твердого остатка древесных частиц при пиролизе, характеризующая массообмен при термохимическом превращении отходов в углеродистый остаток. Эта зависимость показывает динамику изменения массы твердой фракции во времени при разложении отходов; кинетические кривые показывают скорость протекающих химических реакций при пиролизе, а также конечную удельную массу угля. Представлен расчет зоны пиролиза угля для установки производства активированного угля.