Установка для переработки растительного сырья в угольные брикеты
Владельцы патента RU 2732834:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") (RU)
Установка для переработки растительного сырья в угольные брикеты. Изобретение относится к области переработки отходов лесной отрасли и может быть использовано при производстве экологически чистых угольных брикетов для использования в бытовых и промышленных нуждах. Установка для переработки отходов лесной отрасли в угольные брикеты состоит из зоны подготовки-приемки сырья, выполненной в виде приемного бункера сырья, зоны подготовки теплоносителя, выполненной в виде теплогенератора, снабженного топочной камерой для получения топочных газов, зоны сушки сырья, зоны пиролиза, зоны охлаждения готового продукта. Зона сушки сырья выполнена в виде двух последовательно установленных обогреваемых топочными газами шнековых транспортеров, перед которыми установлена система дозирования, состоящая из двух секторных питателей. Зона пиролиза выполнена в виде кондуктивного реактора, состоящего из обогреваемой топочными газами из зоны подготовки теплоносителя трубы, имеющей сужение по диаметру, и гидроцилиндра с плунжером, при этом кондуктивный реактор соединен с бункером-накопителем высушенного и подогретого сырья. Зона охлаждения готового продукта выполнена в виде транспортера револьверного типа и снабжена бункером-накопителем угольных брикетов, при этом кондуктивный реактор зоны пиролиза соединен с транспортером револьверного типа зоны охлаждения готового продукта. Установка также содержит шнековый транспортер, с помощью которого соединены зоны подготовки-приемки сырья и подготовки теплоносителя, шнековый транспортер, с помощью которого соединены зоны подготовки-приемки сырья и сушки сырья и шнековый транспортер, с помощью которого соединены зона сушки сырья и бункер-накопитель высушенного и подогретого сырья. Технический результат - увеличение выхода угольных брикетов из растительного сырья до 60%. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области переработки отходов лесной отрасли, и может быть использовано при производстве экологически чистых угольных брикетов для использования в бытовых и промышленных нуждах.
Наиболее близкой к заявленному решению по технической сущности является установка для переработки отходов лесной отрасли в угольные брикеты, состоящая из зоны подготовки-приемки сырья, выполненной в виде приемного бункера сырья, зоны подготовки теплоносителя, выполненной в виде теплогенератора, снабженного топочной камерой для получения топочных газов, зоны сушки сырья, зоны пиролиза. Установка оснащена теплоизоляцией и зоны подготовки теплоносителя, подготовки измельченных древесных отходов, сушки древесины, брикетирования, низкотемпературного пиролиза оснащены системами настройки и управления технологическими процессами. Зона подготовки газообразного теплоносителя так же содержит узел сжигания парогазовой смеси и узел ввода в генерируемый теплоноситель части парогазовой смеси с низким содержанием кислорода и повышенным содержанием пара, возвращенной с участка сушки. Зона подготовки измельченных древесных отходов, расположенная перед участком сушки, так же включает дробильно-размольное оборудование, бункер-накопитель, размещенный перед впускным каналом сушильного устройства и снабжен питателем-дозатором. Зона сушки древесины оснащена сушильным устройством, работающим в режиме совместной циркуляции во взвешенном состоянии парогазового теплоносителя и измельченной древесины в пределах рабочей зоны, выполненной в виде закольцованного канала, при этом сушильное устройство включает узел ввода частиц древесины, узел ввода теплоносителя с низким содержанием кислорода, узел вывода частиц древесины парогазовым потоком, выполненный с возможностью полного вывода частиц, а также полного или частичного их возврата на дополнительный цикл сушки, причем узел вывода выполнен с возможностью предотвращения проникновения кислорода в рабочую зону сушильного устройства. Зона для разделения смешанного потока, выходящего из сушильного устройства, на парогазовую смесь и измельченную древесину выполнена с возможностью рекуперации по меньшей мере части парогазовой смеси в теплогенераторе и включает циклон и приемный бункер, размещенные ниже по потоку относительно сушильного устройства. Трубопровод перед циклоном выполнен с возможностью регулирования термоизоляции и снабжен устройством для регулирования целевой влажности частиц древесины путем конденсации влаги из парогазового потока, которое выполнено в виде подвижной муфты или откидной полумуфты, которая установлена соосно на трубопроводе с возможностью перемещения относительно оси трубопровода. Зона разделения также включает дымовую трубу для рассеивания части отходящих газов сушки, снабженную регулировочными вентилями и/или заслонками, причем их позиционирование обеспечивает такой уровень давления внутри комплекса, который подавляет просачивание кислорода в систему, но при этом позволяет отходящим газам выходить из системы. Зона брикетирования, расположенная после бункера-накопителя, оснащена прессом предпочтительно экструзионного типа. Зона низкотемпературного пиролиза, размещенная ниже по потоку и работающая в термостабилизированном режиме, оснащена двумя устройствами для получения древесного угля, каждое из которых включает термоизолированный корпус с системой газоходов, причем рабочая зона каждого устройства выполнена в виде закольцованного канала, снабженного газопроницаемым рекуператором, установленным внутри закольцованного канала, жаростойким вентилятором и поворотным шибером, при этом система газоходов выполнена с возможностью транспортировки пиролизных газов в комплексный теплогенератор, а также зона пиролиза снабжена выемными устройствами для загрузки-выгрузки брикетов, см. RU Патент №2678089, МПК C10L 5/44 (2006.01), С10В 47/28 (2006.01), С10В 49/02 (2006.01), В09В 3/00 (2006.01), 2019.
Недостатком указанного объекта является относительно не высокий объем максимального выхода целевого продукта - угольных брикетов (до 40%).
Технической проблемой является невысокий выход целевого продукта - угольных брикетов.
Техническая проблема увеличения выхода целевого продукта - угольных брикетов решается созданием установки для переработки отходов лесной отрасли в угольные брикеты, состоящая из зоны подготовки-приемки сырья, выполненной в виде приемного бункера сырья, зоны подготовки теплоносителя, выполненной в виде теплогенератора, снабженного топочной камерой для получения топочных газов, зоны сушки сырья, зоны пиролиза, согласно изобретению установка дополнительно включает зону охлаждения готового продукта, зона сушки сырья выполнена в виде двух последовательно установленных обогреваемых топочными газами шнековых транспортеров (9, 10), перед которыми установлена система дозирования, состоящая из двух секторных питателей, зона пиролиза выполнена в виде кондуктивного реактора, состоящего из обогреваемой топочными газами из зоны подготовки теплоносителя трубы, имеющей сужение по диаметру, и гидроцилиндра с плунжером, при этом кондуктивный реактор соединен с бункером-накопителем высушенного и подогретого сырья, зона охлаждения готового продукта выполнена в виде транспортера револьверного типа и снабжена бункером накопителем угольных брикетов, при этом кондуктивный реактор зоны пиролиза соединен с транспортером револьверного типа зоны охлаждения готового продукта, установка также содержит шнековый транспортер (17), с помощью которого соединены зоны подготовки-приемки сырья и подготовки теплоносителя, шнековый транспортер (18), с помощью которого соединены зоны подготовки-приемки сырья и сушки сырья и шнековый транспортер (19), с помощью которого соединены зона сушки сырья и бункер-накопитель высушенного и подогретого сырья.
Решение технической задачи позволяет увеличить выход угольных брикетов из отходов лесной отрасли до 60%.
На Фиг. 1 изображена принципиальная схема установки для переработки отходов лесной отрасли в угольные брикеты, которая содержит зону подготовки-приемки сырья 1, которая выполнена в виде приемного бункера сырья 6, зону подготовки теплоносителя 2, которая выполнена в виде теплогенератора, снабженного топочной камерой 7 для получения топочных газов, зону сушки сырья 3, которая выполнена в виде двух последовательно установленных обогреваемых топочными газами шнековых транспортеров 9 и 10, перед которыми установлена система дозирования, состоящая из двух секторных питателей 8, зону пиролиза 4, которая выполнена в виде кондуктивного реактора, состоящего из обогреваемой топочными газами из зоны подготовки теплоносителя трубы 14, имеющей сужение по диаметру, и гидроцилиндра 12 с плунжером 13, при этом кондуктивный реактор соединен с бункером-накопителем высушенного и подогретого сырья 11, зону охлаждения готового продукта 5, которая выполнена в виде транспортера револьверного типа 15, и снабжена бункером-накопителем угольных брикетов 16, при этом кондуктивный реактор зоны пиролиза 4 соединен с транспортером револьверного типа 15 зоны охлаждения готового продукта 5, установка также содержит шнековый транспортер 17, с помощью которого соединены зоны подготовки-приемки сырья 1 и подготовки теплоносителя 2, шнековый транспортер 18, с помощью которого соединены зоны подготовки-приемки сырья 1 и сушки сырья 3 и шнековый транспортер 19, с помощью которого соединены зона сушки сырья 3, и бункер-накопитель высушенного и подогретого сырья 11.
Установка работает следующим образом: измельченное до размеров 20-25 мм сырье - отходы лесной отрасли, например, древесина хвойных и лиственных пород и их кора, из приемного бункера 6 шнековым транспортером 18 подается в зону сушки сырья 3, проходя через секторные питатели 8. Сушка сырья осуществляется кондуктивным способом в последовательно установленных шнековых транспортерах, вначале в 9, а затем в 10. Шнековые транспортеры 9 и 10 обогреваются отработанными топочными газами 20, поступающие из зоны пиролиза 4, температура топочных газов в шнековом транспортере 10 составляет 250-180°C, а в шнековом транспортере 9 составляет менее 180°C. Часть отработанных топочных газов 21 после шнекового транспортера 9 направляется в пространство между секторными питателями 8 для обеспечения герметичности подачи сырья в зону сушки 3, а остаточная часть отработанных топочных газов 22 сбрасывается в воздух. Часть измельченного сырья шнековым транспортером 17 из приемного бункера 6 поступает в зону подготовки теплоносителя 2, которая выполнена в виде теплогенератора, снабженного топочной камерой 7, Теплогенератор работает как на газообразном (парогазовая смесь 23, выделяющаяся при сушки сырья и(или) пиролизные газы 24, образующиеся при пиролизе), так и на твердом топливе (часть сырья, поступающая из зоны подготовки-приемки сырья 1). Теплоноситель в виде топочных газов 25 из теплогенератора, снабженного топочной камерой 7, направляется в зону пиролиза 4, которая выполнена в виде кондуктивного реактора, состоящего из обогреваемой из зоны подготовки теплоносителя трубы 14, имеющий сужение по диаметру, через которую проходит уплотняемое гидроцилиндром 12 с плунжером 13 высушенное и подогретое сырье, которое поступает из приемного бункера-накопителя 11. При этом бункер-накопитель наполняется высушенным и подогретым сырьем транспортируемым шнековым транспортером 19 из зоны сушки сырья 3. Рабочая температура в реакторе кондуктивного пиролиза составляет 450°C, которая позволяет достичь полного обугливания уплотняемого сырья, давление уплотнения создаваемое гидроцилиндром 12 с плунжером 13 достигает до 50 кг/см2. Из зоны пиролиза 4 готовые брикеты удаляются транспортером револьверного типа 15 зоны охлаждения готового продукта, при движении транспортера револьверного типа 15 готовые угольные брикеты охлаждаются до температуры 20-30°C и сбрасываются в приемный бункер готового продукта 16.
В таблице 1 представлены данные о выходе угольных брикетов из отходов древесины хвойных и лиственных пород и их коры, и показатели основных характеристик.
Таким образом, совокупность признаков заявленной установки для переработки отходов лесной отрасли в угольные брикеты позволяет достичь выхода угольных брикетов до 60% от исходной массы перерабатываемого сырья, тогда как по известному объекту максимальный выход угольных брикетов достигает до 40%. Показатели плотности и прочности угольных брикетов соответствуют данным приведенным в технической литературе. Заявленная установка позволяет снизить энергозатраты на измельчение сырья, так как допустимая крупность сырья для переработки на заявленной установке составляет в пределах до 20-25 мм, тогда как по известному объекту ограничение фракционного состава частиц перерабатываемого сырья по крупности составляет в пределах до 5 мм. В заявленной установке реализуется переработка отходов лесной отрасли в режиме безотходных технологий и в целом установка работает в закольцованном энергетическом режиме. При получении угольных брикетов не используется связующее, что исключает дополнительные затраты на подготовку связующего и смешивание связующего с уплотняемым сырьем перед прессованием.
Установка для переработки отходов лесной отрасли в угольные брикеты, состоящая из зоны подготовки-приемки сырья, выполненной в виде приемного бункера сырья, зоны подготовки теплоносителя, выполненной в виде теплогенератора, снабженного топочной камерой для получения топочных газов, зоны сушки сырья, зоны пиролиза, отличающаяся тем, что установка дополнительно включает зону охлаждения готового продукта, зона сушки сырья выполнена в виде двух последовательно установленных обогреваемых топочными газами шнековых транспортеров (9, 10), перед которыми установлена система дозирования, состоящая из двух секторных питателей, зона пиролиза выполнена в виде кондуктивного реактора, состоящего из обогреваемой топочными газами из зоны подготовки теплоносителя трубы, имеющей сужение по диаметру, и гидроцилиндра с плунжером, при этом кондуктивный реактор соединен с бункером-накопителем высушенного и подогретого сырья, зона охлаждения готового продукта выполнена в виде транспортера револьверного типа и снабжена бункером-накопителем угольных брикетов, при этом кондуктивный реактор зоны пиролиза соединен с транспортером револьверного типа зоны охлаждения готового продукта, установка также содержит шнековый транспортер (17), с помощью которого соединены зоны подготовки-приемки сырья и подготовки теплоносителя, шнековый транспортер (18), с помощью которого соединены зоны подготовки-приемки сырья и сушки сырья и шнековый транспортер (19), с помощью которого соединены зона сушки сырья и бункер-накопитель высушенного и подогретого сырья.
