Способ получения древесного угля в лесных условиях в углевыжигательной печи периодического действия и углевыжигательная печь

 

Использование: в углехимии. Сущность изобретения: способ предусматривает загрузку древесины в углевыжигательную печь. Последняя имеет корпус и наружный кожух, между которыми образована воздушная полость. Процесс переугливания древесины ведут подведением наружного воздуха. Разжигание и переугливание ведут при полной изоляции корпуса печи от атмосферы, герметизируя полость между корпусом и кожухом. По окончании переугливания полость открывают для доступа наружного воздуха через отверстия, обеспечивая охлаждение угля и печи. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к деструктивной перегонке углеродсодержащих материалов, в частности к способам сухой перегонки твердого сырья, содержащего целлюлозу, и касается получения древесного угля пиролизом древесины.

Известен способ получения древесного угля в углевыжигательной печи периодического действия, имеющей корпус и наружный кожух включающий загрузку, разжигание древесины, переугливание, регулируемое и контролируемое подводом воздуха и выпуском дымовых газов через отверстия у пода печи, охлаждение угля вместе с печью путем обдува наружным воздухом ее корпуса, выгрузку угля через двери в торце корпусе [1] .

Известна углевыжигательная печь, которая содержит разделенные воздушной полостью корпус, снабженный загрузочной дверью, и наружный кожух, оканчивающийся не доходя до земли, в корпусе и пода печи выполнены отверситя для подачи воздуха [1] .

В известном способе разжигание и переугливание древесины производится при свободном доступе атмосферного воздуха к корпусу печи по всей его поверхности через нижнюю открытую часть наружного кожуха. Из-за этого корпус печи приходится выполнять толстостенным из теплоизолирующего материала. У известной печи он сложен из огнеупорного кирпича по аналогии с кирпичной стеной жилого дома. Естетственно, охлаждение древесного угля в таком корпусе атмосферным воздухом требует длительного времени (порядка нескольких суток).

Целью изобретений является повышение производительности и улучшение качества угля.

Поставленная цель достигается тем, что разжигание и переугливание древесины проводят при полной изоляции печи от атмосферы, герметизируя полость между корпусом и наружным кожухом, а при охлаждении угля данную полость разгерметизируют, открывая доступ в нее наружному воздуху. При разжигании древесины переключают корпус печи с поступления в него атмосферного воздуха на поступление воздуха из полости между корпусом и наружным кожухом. При этом корпус выполнен из тонкого материала высокой теплопроводности, предпочтительно стального листа, и наружный кожух - толстостенным из теплоизолирующего материала, предпочтительно кирпичной кладки, в наружном кожухе выполнены целый ряд закрываемых дверцами отверстий в нижней части по всему его периметру и вырез в торце для загрузочной двери корпуса печи. Отверстия в корпусе у пода печи оборудованы устройствами для переключения поступления атмосферного воздуха на поступление воздуха из полости между корпусом и наружным кожухом. Кроме того, печь в верхней части над полостью между корпусом и наружным кожухом снабжен устройством принудительной тяги, например, электровентилятором.

Благодаря отделению содержимого печи (переугливаемая древесина и древесный уголь) от ее корпуса воздушной прослойкой, которую по окончанию переугливания превращают в непрерывный поток наружного воздуха, охлаждающий выжженный уголь и корпус печи, удается в несколько (2-3) раз сократить время остывания угля с печью от температуры перегуливания (454^оС) до температуры, допускающей безопасную его выгрузку (40-60^оС). В результате существенно сокращается весь цикл получения древесного угля и повышается производительность печи, что позволяет обходиться одной печью там, где выжиг древесного угля по известному способу потребовал бы сооружение и обслуживания нескольких печей. Кроме того, производительность печей повышается благодаря сокращению времени простоев на ремонте их корпусов, растрескивающихся от тепловых напряжений и пропускающих наружный воздух в печь. Заделка трещин становится излишней, ибо через них воздух попадает в воздушную прослойку, отделяющую остывающий древесный уголь от растрескавшегося корпуса печи.

Использование же нагретой теплом разжигаемой древесины воздушной прослойки для просушки древесины перед ее переугливанием существенно сокращает время сушки, что позволяет значительно раньше, в сравнении с известным способом, ограничить доступ воздуха к разжигаемой древесине и, тем самым, прекратить ее полное сгорание, благодаря чему увеличивается выход угля, а, следовательно, и производительность печи, а также улучшается качество угля за счет снижения в нем содержания золы от сгоревшей древесины.

Конструктивное выполнение углевыжигательной печи обеспечивает функционирование двух независимых друг от друга систем регулируемой циркуляции наружного воздуха в печи, одна из которых служит для обеспечения воздухом операций разжигания древесины, переугливания, регулирования и контроля этой операции, а также для отвода в атмосферу печных газов при разжигании и дымовых - при переугливании древесины. Вторая же обеспечивает ускоренное регулируемое охлаждение выжженного древесного угля вместе с печью, а также подсушку древесины в ходе разжигания печи.

На фиг. 1 изображен общий наружный вид печи; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - элемент конструкции в увеличенном масштабе.

Углевыжигательная печь (фиг. 1-3) содержит разделенные воздушной полостью 1 наружный кожух 2, стены 3 которого сложены из огнеупорного кирпича, а крыша 4 накрыта пустотелыми бетонными плитами, и внутренний корпус 5, сваренный из стальных листов и укрепленный жесткой опорной рамой из стального проката. Внутренний корпус помещен в наружном кожухе так, что их открытые торцовые стороны лежат в одной плоскости, образуя переднюю открытую часть печи, в которой промежуток между корпусами закрыт угловыми выступами боковых стенок наружного кожуха. Над открытым торцом внутреннего корпуса на поворотной траверсе 6 укреплена на цепях подвесная дверь 7 из пористого огнеупора, обшитого стальными листами. Оба корпуса смонтированы на общем фундаменте 9 из бетонных блоков, выложенных сверху огнеупорным кирпичом.

В нижней части двери 7 выполнено топочное отверстие 9, закрываемое дверкой 10, а поперек двери укреплены две стальные балки с вырезами на концах, в которые заходят укрепленные в корпусе винты 11 с гайками 12, скрепленными со штурвалами 13. В нижней части боковых стенок наружного кожуха у пода 14 печи выполнен ряд отверстий 15, закрываемых, дверками 16, а в крыше - отверстия со стальными вентиляционными трубами 17, оборудованные вытяжными вентиляторами 18 и закрываемые крышками 19.

Ааналогично этому, боковые стенки внутреннего корпуса имеют отверстия со стальными трубками 20, выходящими наружу печи и закрываемые резьбовыми пробками 21, а в крыше корпуса имеются отверстия с приваренными вытяжными трубами 22, выступающими над крышей печи и закрываемыми стальными крышками 23. В задней стенке корпуса на уровне пода печи выполнено отверстие 24, в которое вварена двухколенная дымовая труба 25, выходящая наружу печи и поднимающаяся над ее крышей. Горизонтальное колено 26 имеет небольшой наклон наружу и снабжено сливным отверстием с пробкой 27, под которым выполнено углубление в почве с резервуаром 28 для сбора дистиллята (жижки). Дымовая труба закрывается крышкой 29. В центре боковой стенки корпуса выполнено отверстие с выходящей наружу печи трубкой 30, через которую вводят внутрь печи датчик пирометра для измерения температуры.

Устройство переключения внутреннего корпуса на сообщение с воздушной полостью между корпусом и кожухом (фиг. 4) состоит из гайки 31, жестко связанной со стальной трубкой 20, на конце которой выполнена резьба, входящая в резьбовое гнездо 32, приваренное к стенке корпуса.

Способ получения древесного угля в описанной углевыжигательной печи осуществляется следующим образом. Отведя в сторону подвесную дверь 7, загружают печь древесиной, например, с помощью транспортера, подающего ее с тракторной тележки. Навесив дверь на винты 11, затягивают штурвалами 13 гайки 12, плотно прижимая дверь к корпусу, и герметизируют ее обмазкой из глины с асбестом. Затем открывают топочную дверку 10 и с помощью, например, мазутной или газовой горелки поджигают древесину в печи, предварительно открыв все трубки 20, вытяжные трубы 22 и дымовую трубу 25, а также сливное отверстие 27.

После того как древесина разгорится, дверку 10 закрывают и обмазывают. По мере развития процесса переугливания от двери печи к задней ее стенке последовательно закрывают и герметизируют вытяжные трубы 22. Ход переугливания контролируют по температуре в печи, измеряемой пирометром через центральную трубку 30, не допуская при этом превышения предела, соответствующего температуре реакции переугливания, дросселируя или полностью закрывая часть трубок 20.

При разжигании сырой древесины внутренний корпус переключает на сообщение с воздушной полостью между корпусами, вывернув с помощью гаек 31 трубки 20 из гнезд 32 на стенках корпуса и открыв частично или полностью вентиляционные трубы 17.

Выделяющийся в ходе переугливания жидкий конденсат (жижка) через сливное отверстие в дымовой трубе 25 поступает в накопительный резервуар 28.

По окончании переугливания, которое определяют путем прощупывания содержимого печи металлическим стержнем, вставленным в нее через трубки 20 (о готовности угля свидетельствует характерный хруст), плотно закрывают все трубки 20 и дымовую трубу 25 со сливным отверстием 27, полностью герметизируя, таким образом, внутренний корпус от сообщения с атмосферой. После этого открывают все дверки 16 в наружном корпусе и вентиляционные трубы 17 и включают, при необходимости, (например, в жаркую погоду) вентиляторы 18.

Когда готовый древесный уголь достаточно охладится, что определяют по температуре в печи, измеряемой пирометром, подвесную дверь 7 открывают и отводят в сторону, а уголь выгружают из печи с помощью, например, ковшовой тракторной лопаты.

(56) Патент США N 4158, кл. С 10 В 53/02, 1928.

Формула изобретения

1. Способ получения древесного угля в лесных условиях в углевыжигательной печи периодического действия, имеющей корпус, заключенный в наружный кожух, включающий загрузку, разжигание и переугливание древесины, регулируемое и контролируемое подводом наружного воздуха через отверстия у пода печи, охлаждение угля вместе с печью путем обдува наружным воздухом ее корпуса и выгрузку угля через двери в торце корпуса, отличающийся тем, что разжигание и переугливание древесины проводят при полной изоляции корпуса печи от атмосферы, герметизируя полость между корпусом и наружным кожухом, а при охлаждении угля полость разгерметизируют, открывая доступ в нее наружному воздуху.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при разжигании древесины переключают корпус печи с поступления в него атмосферного воздуха на поступление воздуха из полости между корпусом и наружным кожухом.

3. Углевыжигательная печь, включающая разделенные воздушной полостью корпус, снабженный загрузочной дверью, и наружный кожух, в корпусе у пода печи выполнены отверстия для подачи воздуха, отличающаяся тем, что корпус выполнен из тонкого материала высокой теплопроводности, предпочтительно стального листа, а наружный кожух - толстостенным из теплоизолирующего материала предпочтительно кирпичной кладки, в наружном кожухе выполнены ряд закрываемых дверцами отверстий в нижней части по всему его периметру и вырез в торце для загрузочной двери корпуса печи.

4. Печь по п. 3, отличающаяся тем, что отверстия в корпусе у пода печи оборудованы устройствами для переключения поступления атмосферного воздуха на поступление воздуха из полости между корпусом и наружным кожухом.

5. Печь по пп. 3 и 4, отличающаяся тем, что она в верхней части над полостью между корпусом и наружным кожухом снабжена устройствами принудительной тяги, например электровентиляторами.