Устройство для получения высококалорийного энергетического топлива из отходов древесины

 

Сущность изобретения: устройство для получения высококалорийного энергетического топлива из отходов древесины содержит печь с бункером, центробежный вентилятор, воздухоподводящую и газовыводящую трубы, воздушный холодильник, состоящий из металлических труб, водяной холодильник, калорифер, архимедов винт, опорные стойки, смолосборники, газовую горелку, импульсный разрядник, циклон для очистки газа, пароиспаритель, водопровод водяного холодильника. 1 ил.

Изобретение относится к использованию вторичных энергетических ресурсов - отходов древесины в народном хозяйстве для получения высококалорийного топлива : древесного угля, горючего газа, смолы, древесного спирта и т.д., являющихся ценным сырьем.

Известно устройство для получения высококалорийного энергетического топлива из отходов древесины, содержащее печь с бункером, центробежный вентилятор, воздухоподводящую и газовыводящую трубы, воздушный холодильник, соединенный с газовыводящей трубой и состоящий из металлических труб, водяной холодильник, расположенный после воздушного холодильника, калориферы, предназначенные для подогрева воздуха, подаваемого центробежным вентилятором, вращаемый электродвигателем архимедов винт, размещенный по дну бункера, опорные стойки, на которых установлено устройство [1].

Основными недостатками данного устройства являются потери тепла с отводимыми газами, получение в качестве конечного продукта только древесного угля, большие трудности демонтажа при транспортировке.

Целью предложенного устройства является максимальное использование тепла отводимых газов для наиболее эффективной термической обработки древесины, усовершенствование технологии по извлечению из бункера жидкого и твердого топлив, улавливание экологически вредных веществ.

На чертеже изображен общий вид устройства для получения высококалорийного энергетического топлива из отходов древесины согласно изобретению.

Устройство содержит печь, состоящую из нижней 28 и верхней 35 секций, расположенный внутри печи металлический бункер 38, центробежный вентилятор 44, воздушный холодильник, состоящий из металлической газовыводящей трубы 1 с теплообменными пластинами 3, которая расположена внутри более широкой воздухоподводящей трубы 2, водяной холодильник 11, калорифер, содержащий газопроводящую трубу 37, сборники жидких продуктов 14, 27, металлическую мешалку 39 с электродвигателем 43, расположенную внутри и по центру бункера 38, вращаемый электродвигателем 8 архимедов винт 34, размещенный по дну бункера 38, газовую горелку 19, расположенную в нижней секции 28 печи, водопровод 7 с пароиспарителем 6, опорные стойки 22, опирающиеся на фундамент 25 из бетона.

Данное устройство работает следующим образом.

При помощи транспортера (либо вручную) отходы древесины загружают через люк 42 в металлический бункер 38, представляющий собой толстостенную цилиндрическую трубу. Загружают на 3/4 объема. Предпочтительно, чтобы отходы древесины имели размеры не более 30х15х5 см³. Через люк 33 загружают дрова в верхнюю секцию печи 35. В сборник 14 на 1/4 объема заливается водный раствор 20, настоянный на золе - щелок. Вентиля 9, 10 водопровода 7 и вентиль 21 горелки находятся в закрытом положении. Все люки 15, 16, 23, 26, 31, 42 герметично закрывают. Через водяной холодильник 11 пропускается вода, которая из его верхней части при открытом верхнем вентиле 10 стекает в отведенное место (в яму, канализацию и т.п.).

В электрическую сеть включается центробежный вентилятор 44, электродвигатель 43 для вращения мешалки 39, импульсный разрядник 24. Вентилятор 44 подает атмосферный воздух, который проходит по трубам 2, 17, поступает в нижнюю секцию 28 печи, через отверстия колосниковой решетки 29 в верхнюю секцию 35 печи, далее движется через отверстие 40 по трубе 37, воздушный душ 36 в бункер 38. Газообразные продукты процесса, содержащие пары смолы, движутся через газовыводящую трубу 1, водяной холодильник 11, сборник 14, циклон 13 для очистки газа, чеpез трубу 12 в установку для сбора газа либо в топку.

Открывают вентиль 21 и горючий газ поступает под некоторым давлением, превышающим давление подаваемого в устройство воздуха, в газовую горелку 19. Горючий газ поджигается искрой импульсного разрядника 24, работающего периодически через заданный промежуток времени (например, через каждые 5-10 с). От тепла пламени горелки в верхней секции печи, покрытой снаружи теплоизоляционным материалом 41, загораются загруженные через люк 33 дрова. Основными продуктами сгорания дров являются СО₂ и Н₂O_пар. Одна часть тепла, выделяющегося при горении горючего газа и дров, затрачивается на нагрев бункера 38 снаружи, а другая часть - изнутри за счет движения теплового потока вместе с газообразными продуктами во внутрь бункера 38. В бункере 38 происходит термическое разложение древесины. За счет движения мешалки 39 процесс происходит равномерно. Выделяющаяся смола стекает по трубе 30 в смолосборник 27. Выход смол составляет 60-100 кг из 1 т сухой древесины. Твердым продуктом разложения древесины является древесный уголь, который остается в бункере. Выход древесного угля составляет 200-250 кг из 1 т сухой древесины. Газообразные продукты вместе с теплом поступают в газовыводящую трубу 1, к которой приварены теплообменные пластины 3. За счет этого происходит теплообмен во внутрь широкой трубы 2, покрытой теплоизоляционным материалом 4. Таким образом, подаваемый по трубе 2 в установку атмосферный воздух нагревается и не требует дополнительного подогрева из вне. Подогретый воздух служит для просушки дров в верхней секции 35 печи, а также для процесса термического разложения древесины.

Основная часть парообразных продуктов на выходе из трубы 1 превращается в жидкость и дополнительно охлаждается, поступая в водяной холодильник 11. Далее по трубе 18 жидкие продукты: вода, древесный спирт, уксусная кислота, ацетон, ароматические вещества и т.д. стекают в сборник 14 с водным раствором щелока. Газообразный продукт, проходя по трубе 18 попутно с жидким продуктом, пробулькивает через раствор 20 и поступает в циклон 13. В циклоне 13 газ очищается древесным углем от примесей - сажи, паров летучих веществ и т. д. Очищенный горючий газ поступает по трубе 12 в горелку 19, либо используется для других целей. Однако этот горючий газ имеет низкую калорийность (5500 кДж/м³). Чтобы получить высококалорийный горючий газ (11000 кДж/м³), необходимо повысить концентрацию газов CO, H₂, CH₄. Для этого вентиль 10 водопровода 7, из которого вода поступает на слив, закрывается. Открывается вентиль 9, по которому вода поступает в пароиспаритель 6. За счет нагрева пароиспарителя тепловым потоком печи вода превращается в пар, который поступает через душ 5 в бункер 38 на взаимодействие с нагретым углем. При взаимодействии пара с углем образуется СО и Н₂, повышается калорийность газа.

Древесный уголь удаляется из бункера при помощи архимедова винта 34. Включается электродвигатель 8, который приводит во вращение архимедов винт 34. Древесный уголь выгружается по трубе 32 в приемный бункер.

После работы закрывается вентиль 21 газовой горелки 19, отключается электричество, закрывается вентиль 9 водопровода 7, открываются люки 16, 23, 26, 42. Из люка 23 выгружается зола. Производится очистка бункера 38, сборников 14, 27 и других составных частей устройства от продуктов термического разложения древесины.

Технико-экономическими преимуществами устройства являются максимальное использование тепла, выходящего из бункера вместе с отводимыми газами, для вторичной работы, усовершенствованная технология по извлечению из бункера жидкого и твердого топлив, улавливание экологически вредных веществ, значительное уменьшение массы устройства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКАЛОРИЙНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ДРЕВЕСИНЫ, содержащее печь с бункером, центробежный вентилятор, воздухоподводящую и газовыводящую трубы, воздушный холодильник, соединенный с газовыводящей трубой и состоящей из металлических труб, водяной холодильник, расположенный после воздушного холодильника, калорифер, предназначенный для подогрева воздуха, подаваемого цетробежным вентилятором, вращаемый электродвигателем архимедов винт, размещенный по дну бункера, опорные стойки, на которых установлено устройство, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит смолосборники, один из которых посредством трубы соединен с дном бункера, другой - с выходом для газа водяного холодильника, расположенные внутри печи газовую горелку и импульсный разрядник для частичного сжигания получаемого горючего газа для дополнительного обогрева бункера, циклон для очистки газа, присоединенный к смолосборнику, расположенному после водяного холодильника, пароиспаритель, расположенный внутри бункера и соединенный с водопроводом водяного холодильника.

РИСУНКИ

Рисунок 1