Устройство для пиролиза углеродсодержащих материалов

 

Изобретение относится к комплексному электротехнологическому использованию топлива,, в частности к устройствам для высокоскоростного пиролиза, предназначенным для получения горючего газа и жидких продуктов , и позволяет обеспечить полноту переработки исходного углеродсодержащего материала с повышением тепло

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„30„„1426999 А1 цП 4 С 10 В 49/04, 49/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHGlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4212145/24-26 (22) 20.03.87 (46) 30,09.88. Бюл. К 36 (71) Государственный энергетический институт им. Г.M.Êðæèæàíîâñêîãî (72) Е.Д.Хмелевская, Д.М.Аптер, А,П.Мельников, Ф.И.Калиниченко и Н.В.Говоркова (53) 66.099(088.8) (56) Патент США Р 4126518, кл.201-27, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИРОЛИЗА УГЛЕРОДСОДЕРЖАШИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к комплексному электротехнологическому и"пользованию топлива, в частности к устройствам для высокоскоростного пиролиза, предназначенным для получения горючего газа и жидких продуктов, и позволяет обеспечить полноту переработки исходного углеродсодержащего материала с повышением тепло1426999 творной способности горючего газа и выхода смолы. Устройство состоит из наклонного желоба, на который подают слой мелкозернистого пиролизируемого материала и сверх него — слой жидкого теплоносителя — расплава солей, например соды. По пути движения пиролизуемого материала расположены дополнительная 13 и основная 18 камеры и стояк 20, снабженный форсунками 21 пара с кислородом или воздуИзобретение относится к комплексному энерготехнологическому использованию топлива, в частности к устройствам для высокоскоростного пиролиза, предназначенным для получения горючего газа и жидких про,цуктов из топлива.

Цель изобретения — безостаточная переработка горючей массы исходного топлива в горючий газ и яждкие продукты с повышением при этом теплотворной способности горючего газа и выхода смолы.

На фиг,1 показано схематическое изображение устройства, продольный разрез; на фиг.2 — сечение А-А на фиг. 1 °

Устройство для пиролиза пылевидного твердого топлива содержит наклонный желоб f ограниченный по бокам вертикальными стенками 2 общего реакционного объема. Наклонный желоб 1 выполнен из любого подходящего огнеупорного материала и установлен под углом к горизонту, большим угла естественного откоса пиролизуемого пылевидного материала 3, высыпающегося из бункера 4 на наклонный желоб 1 слоем 5 заданной высоты.

Высота слоя регулируется положением верхней кромки 6 прямоугольного выходного отверстия бункера 4,установленной на шарнире 7 и соединенной с приводом ее =оворота (не показан).

Рядом с бункером 4 расположен бункер-сепаратор 8, из прямоугольного хом. Стояк соединен с бункером-сепаратором 8 жидкого теплоносителя.

При движении обрабатываемого материала по наклонному желобу 1 из него выходят парогазовые продукты, которые собирают в дополнительной камере 13, и газ, который собирают в основной камере I8. Твердые остатки пиролиза выжигают в стояке 20 с образованием генераторного горючего газа. 2 ил . отверстия которого равномерно по всей ширине наклонной плоскости 1 вытекает жидкий теплоноситель 9 слоем 10, высота которого может быть .отрегули5 рована поворотом заслонки 11, установленной на шарнире 12 и соединенной с приводом вращения (не показан), В качестве жидкого теплоносителя

9 могут быть использованы расплавы солей, например карбоната натрия, окислов или металлов, имеющие подходящие технологические свойства при

800-1000 С, в частности низкую вяз15 кость, широкий диапазон между температурой плавления и кипения и малую агрессивность по отношению к конструкционным материалам.

Рядом с бункером-сепаратором 8 ниже по ходу стекания слоев 5 и 10 расположена дополнительная реакционная камера 13, которая снабжена системой закалки 14 парогазовых продуктов и отверстием 15 для их выхода и подачи в систему конденсации (не показана) . Длина открытой части 1 дополнительной камеры в сторону на— клонного желоба должна быть не меньше протяженности зоны нагрева части30 чек пиролизуемога материала 3 до реакционной температуры и выхода из них смолы. Нижняя кромка 16 камеры

13, установленная на шарнире 17 для возможности ее поворота при помощи отдельного привода (не показан), 35 позволяет осуществить герметизацию камеры 13 от основной камеры 18,дли1426999 на открытой части которой 1 выполнена не менее протяженности зоны полного выгазовывания частиц пиролизуемого материала. Для вывода и сбора горючих газов в камере 18 предусмотрен патрубок 19.

Наклонный желоб 1 нижней частью сообщен со стояком 20, в котором для передвижения вверх смеси жидкого теп- 10 лоносителя с твердыми остатками пиролиза для их переработки на генераторный газ, а также для восстановления температуры теплоносителя установлены форсунки 21 с подачей из них струй газа, содержащего свободный кислород, например .смесь воздуха или кислорода с паром. Верхняя часть стояка 20 соединена с отстойником 22, который имеет слив 23, и патрубком 24 с бункером-сепаратором 8, в котором предусмотрено отверстие 25 выхода газа.

25

Пиролиз мелкозернистого топлива производится в следующем порядке.

Из бункера 4 высушенное подогретое о до 180-200 С мелкозернистое топливо с крупностью 0-500 мкм равномерно по всей ширине устройства высыпают на наклонный желоб 1, по которому оно слоем 5 постоянной высоты стекает вниз. Толщину слоя 5, а следовательно расход топлива, регулируют угловым положением кромки 6 выходного отверстия бункера 4. Сверху на слой 5 непрерывно из бункера 8 подают жидкий теплоноситель 9, имеющий температуру 850-900 С, который образует верхний слой 10. Его высота зависит от углового положения за слонки 11. При контакте частичек топлива слоя 5 со слоем 10 тепло30

40 носителя происходит нагрев частичек до 600-650 С со скоростью 10 град/с 45 с вьщелением из них парогазовой смеси, которая поступает в дополнительную камеру 13, где ее быстро охлаждают системой 14 закалки до 400— о

450 С и через патрубок 15 выводят в систему конденсации. Длина 1 открытой части камеры 13 по контуру наклонной плоскости 1 выполнена такой, чтобы частицы топлива успели прогреться до реакционной температуры, из них успели выделиться жидкие продукты, а образовавшаяся парогазовая смесь успела всплыть через слой жидкого теплоносителя.

По мере опускания слоев 5 и 10 жидкий теплоноситель перемешивается с пиролизуемым материалом и на некотором расстоянии от бункеров 4 и 8 по плоскости 1 текут не отдельные слои, а смесь теплоносителя с частицами топлива, в которой за счет трения нижних слоев по наклонному желобу образуются вертикальные (тейлоровские) вихри, создающие повышенное смешение.

По ходу стекания этой смеси она проходит мимо открытой части основной камеры 18, длина которой должна быть достаточно большой для возможности полного выгазовывания частиц пиролизуемого топлива. Из патрубка

19 основной реакционной камеры 18 отбирают горючий газ.

В нижней части наклонной плоскости 1 стекающий поток жидкого теплоносителя с твердыми остатками пиролиза поступает в стояк 20, в котором за счет эжектирующего эффекта острых струй пара в смеси с кислородом или воздухом, поступающих иэ форсунок

21, происходит подъем смеси и полная газификация горючей массы твердых остатков. При этом выделяется горючий газ, а температура жидкого теплоносителя восстанавливается до 850—

О

900 С. Газовая пульпа жидкого теплоносителя с зольными остатками поступает в отстойник 22, где происходит отделение генераторного газа, осаждение золы и вывод ее с частью жидкости через патрубок 23 в систему регенерации, в которой известным способом удаляют зблу, соединения железа и серы. В случае использования в качестве теплоносителя расплава карбоната натрия переводят его в водный раствор, отфильтровывают эолу и соединения железа, отдувают паром сероводорода и выпаривают иэ раствора чистый карбонат натрия. В данном устройстве возврат карбоната натрия в систему осуществляют в бункере 4 вместе с подачей исходного топлива.

Нагретый жидкий теплоноситель вместе с пузь|рьками генераторного газа через патрубок 24 поступает в бункер-сепаратор 8, в котором отделяют гаэ от жидкости и выводят его через патрубок 25 в газовый коллектор потребителю.

1426999

Формула и з о б р е т е н и я

Составитель H.Êèïpèÿíîâà

Техред .Л.Олийнык Корректор 11.Лемчик

Редактор Т.Лаэоренко

Тираж 464 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4829/27

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для пиролиза углеродсодержащих материалов, содержащее корпус с желобом внутри, установлен- 5 ным своей верхней частью под бункером дозированной подачи углеродсодержащего материала под углом, большим угла естественного откоса материала, расположенную над желобом ос10 новную реакционную камеру со средством для подачи теплоносителя на слой пиролизуемого материала, средства для удаления твердых остатков пиро15 лиза и подачи газа, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью безостаточной переработки твердого топлива в горючий газ и жидкие продукты, с повышением при этом теплотворной способности горючего газа и выхода смолы, оно снабжено бункером-сепаратором дозированной подачи жидкого теплоносителя на слой пиролизуемого материала и расположенной перед основной дополнительной реакционной камерой, снабженной средствами для закалки парогазовых продуктов, открытой в сторону наклонного желоба над всей зоной нагрева пиролиэуемого материала, а система удаления твердых остатков пиролиза выполнена в виде соединенного своими концами с нижней частью желоба и с бунке. ром-сепаратором стояка, снабженного средствами для подачи газа.