Установка для производства топливных углей

 

Изобретение относится к области пиролиза древесины, а именно к установкам для производства топливных углей. Установка содержит блок из двух печных камер для проведения процессов сушки и пиролиза исходного сырья с размещенными внутри камер по вертикали приспособлениями для циркуляции дымовых газов, контейнеры с отверстиями для выхода парогазов и топочное устройство, при этом печные камеры имеют общее топочное устройство, снабженное регулируемыми шиберными задвижками для каждой камеры, обеспечивающими регулирование температуры в печных камерах в диапазоне 500-700°С, и выполненное с возможностью работы в режиме периодического дожига парогазов, выемные контейнеры, установленные на кольцевых выступах внутри печных камер, в верхней части каждого контейнера выполнено отверстие для выхода парогазов, при этом отверстия для выхода парогазов соединены при помощи съемных колен и трубопроводов с топочным устройством для сжигания парогазов, приспособления для циркуляции дымовых газов имеют выход в дымовую трубу. Изобретение позволяет получать уголь с различными техническими показателями при более низкой температуре до 700°С, которая не оказывает влияния на структурные изменения в материале контейнеров. 1 ил.

Изобретение относится к области пиролиза древесины, а именно к установкам для производства топливных углей.

Известна установка для пиролиза древесного угля, включающая наружный корпус с крышкой, внутренний корпус с потолочным перекрытием, топку с колосниковой решеткой и горелочное устройство [Патент РФ № 1826983, С 10 В 1/04, заявл. 27.05.91, опубл. 07.07.93, БИ № 25].

В потолочном перекрытии выполнены окна, ниже которых во внутреннем корпусе размещены реторты с крышками, под которыми находятся горелочное устройство и топка, а крышка наружного корпуса со стороны потолочного перекрытия имеет термостойкое уплотнение и размещена с зазором по отношению к перекрытию, при этом образованная между ними полость связана трубопроводом с горелочным устройством.

Недостатком такой конструкции является неудовлетворительный по продолжительности процесс сушки древесины в ретортах, так как топочные газы обогревают в основном лишь нижнюю часть реторт и уходят в дымовую трубу, и неравномерность прокаливания угля в ретортах по причине неравномерного теплового воздействия потока топочных газов на реторты по их высоте.

Известна конструкция установки для производства древесного угля [Патент РФ № 2027735, С 10 В 1/04, заявл. 27.10.92 опубл. 27.01.95, БИ № 3].

Эта установка содержит, по меньшей мере, одну печную камеру с выемным контейнером, топку с жаровой трубой и систему газоходов, контейнер, выполненный в виде емкости с крышкой и днищем, в центральной части которой вертикально установлена выполненная перфорированной жаровая труба, открытая со стороны крышки и днища емкости, а система газоходов включает последовательно расположенные жаровую трубу, пространство между стенками камеры и контейнера и отводящий газоход.

Недостатком такой конструкции является уменьшение рабочего объема самого контейнера из-за жаровой трубы и непосредственный контакт сырья, расположенного вблизи отверстий (перфорации) жаровой трубы, с пламенем горящего топлива, что ведет к озолению (сгоранию) части сырья и влечет за собой небольшой выход готового продукта.

Аналогом предлагаемой установки является установка для производства топливных углей [Патент РФ № 2125076, C 10 B 1/04, заявл. 25.08.97, опубл. 20.01.99].

Эта установка включает две печные камеры для проведения процессов сушки и пиролиза сырья, размещенные с образованием блока и имеющие топочные устройства, над которыми расположены контейнеры (реторты) с отверстиями для выхода парогазов в их нижней части. Камеры имеют приспособления для циркуляции дымо- и парогазов, а вход топочного устройства одной камеры соединен каналом с выходом топочного устройства другой камеры, кроме того, выходы топочных устройств печных камер соединены с каналом, имеющим выход в сборный канал и далее в дымовую трубу. В общей стенке каналов в районах выходов топочных устройств печных камер выполнены окна, каждое из которых и канал соединения входа топочного устройства каждой камеры с выходом топочного устройства другой камеры снабжены общими перекидными шиберами, а в канале соединения выходов топочных устройств печных камер на участках между сборным каналом и окнами в общей стенке каналов, а также на концах канала соединения входа топочного устройства каждой камеры с выходом топочного устройства другой камеры выполнены шиберные задвижки.

Недостатком известной установки является воздействие высоких температур (до 1500°С) в результате горения газов пиролиза на выходе из контейнера, которые оказывают негативное влияние на материал самого контейнера, в результате чего в материале возникают внутренние (структурные и термические) напряжения и контейнер испытывает ряд пластических деформаций по его высоте, а также деформации подвергается съемное перфорированное днище контейнера. Часть же самого уже готового пиролизного угля, особенно мелкого, высыпается через отверстия в днище, тем самым уменьшая производительность установки. Для работы на такой установке необходимо иметь контейнеры из жаропрочной коррозионностойкой стали, что влечет за собой огромные материальные затраты, которые негативным образом скажутся на себестоимости продукции и на окупаемости установки.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является установка для производства топливных углей, включающая блок из двух печных камер, одна из которых служит для проведения процесса пиролиза исходной массы, а другая - для ее сушки, и топочные устройства, над которыми расположены две реторты с отверстиями для выхода парогазов, расположенными в нижних частях реторт [Патент РФ № 2120459, С 10 В 1/04, опубл. 20.10.98]. Реторты известного устройства установлены таким образом, чтобы края опирались на подставки. Пиролизная камера имеет приспособление для циркуляции дымо- и парогазов, размещенное внутри камеры по ее вертикали. Топочное устройство сушильной камеры выполнено как камера дожигания парогазов, которая соединена с топочным устройством пиролизной камеры с помощью каналов. Вход топочного устройства сушильной камеры соединен с выходом пиролизной камеры.

Недостатком известной установки является то, что в результате горения пиролизных газов в камере дожигания температура поднимается до 1500°С и выше, и хотя это убыстряет процесс сушки исходной массы, однако проведение процессов в области высоких температур требует соответствующего дорогостоящего оборудования, т.е. необходимо иметь реторты, выполненные из жаропрочной коррозионностойкой стали, что в конечном счете значительно удорожает продукцию.

Другим недостатком является то, что известная установка конструктивно выполнена таким образом, что после окончания процесса сушки исходного сырья в сушильной камере реторту с материалом приходится переставлять в пиролизную камеру для процесса пиролиза, а это требует дополнительных затрат и времени.

Задачей изобретения является создание конструкции установки для производства топливных углей, которая обладает экологической чистотой процесса и позволяет получать уголь с различными техническими показателями при более низкой температуре (до 700°С), которая не так существенно влияет на материал контейнера, выполненного из самой обыкновенной стали, а по производительности не уступает аналогам.

Поставленная задача решается следующим образом.

Установка для производства топливных углей включает блок из двух печных камер для проведения процессов сушки и пиролиза исходного сырья с размещенными внутри камер по вертикали приспособлениями для циркуляции дымовых газов, контейнеры с отверстиями для выхода парогазов и топочное устройство, причем печные камеры имеют общее топочное устройство, снабженное регулируемыми шиберными задвижками для каждой камеры, обеспечивающими регулирование температуры в печных камерах в диапазоне 500-700°С и выполненное с возможностью работы в режиме периодического дожига парогазов, контейнеры установлены на кольцевых выступах внутри печных камер, а в верхней части каждого контейнера выполнено отверстие для выхода парогазов, при этом отверстия соединены с помощью колен труб и трубопроводов с топочным устройством для сжигания парогазов, приспособления для циркуляции дымовых газов имеют выход в дымовую трубу.

Совокупность общих с прототипом и отличительных признаков позволяет решить поставленную задачу - создать конструкцию установки для производства топливных углей, обладающую экологической чистотой процесса, позволяющую получать уголь при более низкой температуре (до 700°С) и не уступающую по производительности аналогам.

Предлагаемая установка изображена на чертеже. Установка содержит одинаковые по конструкции печные камеры 1 и 2 для проведения процессов сушки и пиролиза исходного сырья, размещенные с образованием блока и имеющие общее топочное устройство 3, снабженное регулируемыми шиберными задвижками 4 и 5 для каждой камеры, выемные контейнеры 6 и 7 с отверстиями 8 и 9 в крышках 10 и 11 соответственно для выхода парогазов в их верхней части, установленные на кольцевых выступах 12 внутри печных камер. Отверстия 8 и 9 соединены при помощи съемных колен 13 и 14 соответственно, а также трубопроводов 15 и 16 соответственно с топочным устройством 3 для сжигания парогазов, приспособления 17 и 18 для циркуляции дымовых газов размещены внутри камер по их вертикалям и имеют выход в дымовую трубу (на чертеже, не показана). Общее топочное устройство 3 расположено в нижней части блока камер по его центральной вертикальной оси. Топочное устройство выполнено с возможностью периодического сжигания парогазов. Системы подачи парогазов в топочное устройство установлены с внешней стороны блока камер. Установка работает следующим образом:

После установки контейнеров 6 и 7, заполненных исходным продуктом, в печные камеры 1 и 2, последние закрывают печными крышками с отверстием (на чертеже позиция не указана) и устанавливают съемные колена 13 и 14. Первой разогревают камеру 1, сжигая специальное топливо (дрова) в топочном устройстве 3, подавая его при открытой задвижке 4, при этом задвижка 5 закрыта или частично открыта. Дымовые газы от сжигания топлива в топке поднимаются в промежутке между стенкой контейнера 6 и приспособлением 17 для циркуляции дымовых газов и равномерно обогревают контейнер 6 снаружи и уходят в дымовую трубу (на чертеже не показана). В результате исходные продукты в контейнере 6 высыхают и начинается их термическое разложение. На чертеже показан момент, когда в контейнере 6 идет процесс пиролиза, а в контейнере 7 процесс сушки. Парогазы пиролиза выходят из контейнера 6 через отверстие 8 в верхней части контейнера и по съемному колену 13 и трубопроводу 15 попадают в топочное устройство 3, где полностью сгорают. При установившемся режиме процесса пиролиза в контейнер 6 шиберную задвижку 4 прикрывают, а задвижку 5 открывают, в результате чего можно сократить до минимума подачу топлива в топочное устройство 3 за счет сжигания газов пиролиза в топке 3, а шиберными задвижками 4 и 5 регулировать температуру в печных камерах 1, 2 в диапазоне 500-700°С. За время пиролиза и прокалки угля в течение 5-6 часов в контейнере 7 полностью подсыхает и начинается его термическое разложение. После окончания процесса пиролиза и прокалки угля в контейнере 6 камеры 1 снимают съемное колено 13, затем печная крышка (позиция не показана), глушится отверстие 8 и контейнер 6 вынимается и помещается на охлаждение, а на его место в камере 1 устанавливается новый контейнер с сырьем. Теперь уже в контейнере 7 идет процесс пиролиза, газы пиролиза поступают по съемному колену 14 к трубопроводу 16 в топочное устройство 3, где сгорают. Задвижку 5 прикрывают, а задвижку 4 открывают, и процесс повторяется, но только уже в контейнере 7 идет процесс пиролиза, а в контейнере 6 процесс сушки.

Опытный образен установки прошел испытание на ОАО “Сорбент”, г. Пермь и показал, что предлагаемая установка позволяет получать топливные угли с различными техническими показателями за счет регулирования температурных режимов при помощи шиберных задвижек, экологическую чистоту процесса за счет сжигания парогазов в топочном устройстве перед выбросом их в атмосферу, а также за счет уменьшения температуры в печной камере до 700°С продлить срок службы контейнеров, уменьшить срок окупаемости, а следовательно, уменьшить себестоимость продукции. Такая установка позволяет непрерывно вести процесс пиролиза исходного сырья поочередно в каждой печной камере.

Формула изобретения

Установка для производства топливных углей, включающая блок из двух печных камер для проведения процессов сушки и пиролиза исходного сырья, с размещенными внутри камер по вертикали приспособлениями для циркуляции дымовых газов, контейнеры с отверстиями для выхода парогазов и топочное устройство, отличающаяся тем, что печные камеры имеют общее топочное устройство, снабженное регулируемыми шиберными задвижками для каждой камеры, обеспечивающими регулирование температуры в печных камерах в диапазоне 500-700°С, и выполненное с возможностью работы в режиме периодического дожига парогазов, контейнеры установлены на кольцевых выступах внутри печных камер, а в верхней части каждого контейнера выполнено отверстие для выхода парогазов, при этом отверстия соединены с помощью колен труб и трубопроводов с топочным устройством для сжигания парогазов, приспособления для циркуляции дымовых газов имеют выход в дымовую трубу.

РИСУНКИРисунок 1