Автор(ы): Сафин Р.Р. (RU),Сафин Р.Г. (RU),Башкиров В.Н. (RU),Валеев И.А. (RU),Грачёв А.Н. (RU),
Тимербаев Н.Ф. (RU),
Воронин Е.К. (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Научно-технический центр по разработке прогрессивного оборудования (НТЦ РПО) (RU)
(54) УГЛЕВЫЖИГАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области получения угля в лесохимическом производстве и предназначено для получения древесного угля и комплексной утилизации древесных отходов. Углевыжигательная печь содержит теплоизолированные камеры пиролиза и сушки для установки контейнеров с дровами, топку, рассеиватель, трубопровод с воздуходувкой и охладителем, при этом камера сушки снабжена калорифером, выполнена автономной; рассеиватель представляет собой вертикально расположенные перфорированные коллекторы, закрепленные в нижней части контейнера, сообщающейся с газоходом топки через уплотнитель; топка выполнена в виде последовательно соединенных газогенератора и камеры сгорания; трубопровод снабжен теплоизоляцией; охладитель выполнен в виде кожухотрубчатого теплообменника, межтрубное пространство которого соединено с калорифером автономной сушильной камеры, а воздуходувка расположена после охладителя. Изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики установки при высоком качестве древесного угля. 1 ил.

Изобретение относится к области получения угля в лесохимическом производстве.

Известна углевыжигательная печь, содержащая теплоизолированный корпус для установки контейнеров с дровами и топку (см., например, а.с. СССР №1204627, МКИ С 10 В 1/06, 1986).

Недостаток этой печи заключается в отсутствии системы газораспределения, что резко снижает выход угля из-за выгорания его в верхней части печи и образования головней в нижней части.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является углевыжигательная печь, включающая теплоизолированный корпус для установки контейнеров с дровами, разделенный на камеры пиролиза и сушки, соединенные между собой воздуховодом с гидрозатвором, причем камера пиролиза снабжена рассеивателем, вмонтированным в ее днище, и вмонтированным в ее верхнюю часть трубопроводом с воздуходувкой и охладителем, трубопровод от которого подведен под рассеиватель, а трубопровод от воздуходувки подведен в топку (см., например, Пат. РФ №2081148, МКИ С 10 В 1/06, 1994).

К недостаткам данного технического решения следует отнести следующее. Выполнение конструкции рассеивателя в виде горизонтальной перфорированой пластины приводит к снижению качества получаемого древесного угля вследствие неравномерного распределения температуры по высоте камеры: перегрев в верхней части и недогрев в нижней части камеры пиролиза. Расположение воздуходувки на выходе из камеры пиролиза (температура пирогазов 450-500 С°) перед охладителем ведет к быстрому выходу ее из строя. Кроме того, в известной углевыжигательной печи значительная часть тепла пирогазов не утилизируется.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик углевыжигательной печи при высоком качестве древесного угля.

Указанная цель достигается тем, что в углевыжигательной печи, включающей теплоизолированные камеры пиролиза и сушки для установки контейнеров с дровами, топку, рассеиватель, трубопровод с воздуходувкой и охладителем, камера сушки снабжена калорифером, выполнена автономной; рассеиватель представляет собой вертикально расположенные перфорированные коллекторы, закрепленные в нижней части контейнера, сообщающейся с газоходом топки через уплотнитель; топка выполнена в виде последовательно соединенных газогенератора и камеры сгорания; трубопровод снабжен теплоизоляцией; охладитель выполнен в виде кожухотрубчатого теплообменника, межтрубное пространство которого соединено с калорифером автономной сушильной камеры, а воздуходувка расположена после охладителя.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод: заявляемое техническое решение отличается тем, что камера сушки снабжена калорифером, выполнена автономной; рассеиватель представляет собой вертикально расположенные перфорированные коллекторы, закрепленные в нижней части контейнера, сообщающейся с газоходом топки через уплотнитель; топка выполнена в виде последовательно соединенных газогенератора и камеры сгорания; трубопровод снабжен теплоизоляцией; охладитель выполнен в виде кожухотрубчатого теплообменника, межтрубное пространство которого соединено с калорифером автономной сушильной камеры, а воздуходувка расположена после охладителя.

Благодаря перфорированным вертикально расположенным коллекторам обеспечивается рациональная структура движения топочного газа внутри камеры пиролиза и равномерный нагрев всего объема древесины, что делает возможным получение угля с высокими качественными характеристиками. Выполнение охладителя в виде кожухотрубчатого теплообменника позволяет не только сократить время процесса охлаждения готового угля, что приводит к уменьшению времени технологического процесса в целом, но и осуществлять сбор жидких продуктов пиролиза, а утилизированное тепло использовать для подсушки пиролизного сырья в автономной сушильной камере. Выполнение топки в виде последовательно соединенных газогенератора и камеры сгорания позволяет перерабатывать неликвидное сырье от деревообработки и лесопиления, древесно-угольную мелочь, а также утилизировать газообразные горючие продукты пиролиза. Теплоизоляция на трубопроводе не позволяет конденсироваться тяжелым смолам на стенках труб и предотвращает тепловые потери. Наличие уплотнителя между контейнером и газоходом обеспечивает равномерную подачу топочных газов к коллекторам. Выполнение сушильной камеры автономной обеспечивает более стабильное протекание процесса пиролиза, а также позволяет использовать теплоту пирогазов как для подсушки древесного сырья, так и для других технологических целей.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид углевыжигательной печи (вид сбоку).

Углевыжигательная печь содержит камеру пиролиза 1, топку 2, охладитель 3, сушильную камеру 4. Корпус камеры пиролиза 1 выполнен сварным из стальных листов и снабжен для предотвращения тепловых потерь теплоизоляцией 5. Контейнер 6 снабжен перфорированными коллекторами 7, закрепленными к нижней части контейнера. Контейнер соединен с газоходом 8 топки при помощи уплотнительного узла, состоящего из уплотнителя 9, заложенного в паз, и уплотнительного бурта 10. Газоход топки снабжен шиберной задвижкой 11. Камера пиролиза закрывается сверху крышкой 12 через уплотнительный узел, состоящий из уплотнителя 13, заложенного в паз, и уплотнительного бурта 14. Топка 2 состоит из последовательно соединенных газогенератора 15 и камеры сгорания 16. Газогенератор снабжен шнековым питателем 17 с электроприводом 18, бункером отходов 19 и ленточным конвейером 20. Газогенератор трубопроводом 21 соединен с камерой сгорания 16, состоящей из основной газовой горелки 22 и горелки дожига неконденсирующихся пирогазов 23 и снабженной для стабилизации пламени турбулизаторами 24. К газогенератору 15 нагнетающим трубопроводом 25, снабженным задвижкой 26, присоединена воздуходувка 27. Воздуходувка 27 соединена также с камерой сгорания 16 трубопроводом 28, снабженным задвижкой 29. Камера пиролиза в верхней части трубопроводом 30 сообщается с системой конденсации, включающей охладитель 3 парогазовой смеси и сборник конденсата 31, соединенный трубопроводом 32 с воздуходувкой 33. Трубопровод 34 соединен трубопроводом 36 через задвижку 37 с камерой сгорания 16, трубопроводом 38 через задвижку 39 с газоходом 8, а через задвижку 35 с атмосферой. Межтрубное пространство охладителя 3 трубопроводами 40, 41 соединено с калориферами 42 камеры сушки 4. Трубопроводы 30, 40, 41 снабжены теплоизоляцией.

Камера пиролиза 1 имеет ряд технологических отверстий для установки термопар 43, 44 и металлического щупа 45 для контроля готовности угля. В нерабочем состоянии отверстия закрывают резьбовыми пробками.

Камера сушки 4 представляет собой конструкцию, аналогичную камере пиролиза 1, дополнительно снабженную калориферами 42, воздуходувкой 46 и люком для осушения воздуха 47.

Процесс получения древесного угля в рассматриваемой углевыжигательной печи осуществляется следующим образом. Контейнер 6 с предварительно подсушенной древесиной загружают в камеру пиролиза 1 и закрывают крышкой 12. Другой контейнер с сырой древесиной помещают в камеру сушки 4.

Неликвидные отходы деревообработки, загруженные в бункер 19 ленточным конвейером 20, шнековым питателем 17 подаются в необходимом количестве в газогенератор 15. Включается воздуходувка 27, открывается задвижка 26 нагнетательного трубопровода 25. После поджога сырья в газогенераторе через дверцу 48 начинается процесс газогенерации. Генераторный газ, вырабатываемый газогенератором, по трубопроводу 21 поступает в камеру сгорания 16. Через топочную дверцу камеры сгорания 49 осуществляется поджог основной горелки 22 и открывается задвижка 29 нагнетательного трубопровода 28, подающего воздух в камеру сгорания 16.

После розжига камеры сгорания включается воздуходувка 33, шиберная задвижка 11 и заслонка 35 открываются, заслонки 39 и 37 закрываются.

Топочные газы проходят через газоход 8 и перфорированные коллекторы 7, распределяются по всей площади камеры пиролиза 1, равномерно обогревая пиролизное сырье, и, охлаждаясь, выбрасываются в атмосферу.

Начальная стадия процесса переугливания идет с поглощением тепла, выделяемого печью. После того как древесина разогреется до температуры 120-150°С, происходит потеря связанной влаги и начинается процесс разложения менее стойких органических веществ с образованием углекислого газа, окиси углерода и уксусной кислоты. Дальнейшее нагревание древесины до температуры 150-275°С вызовет процесс переугливания. С началом процесса переугливания прикрывается задвижка 35 и открывается задвижка 37. Неконденсирующиеся газы подаются по трубопроводу 36 на дожиг в камеру сгорания. Закрытие задвижки 26 приводит к уменьшению выработки генераторного газа, и ход процесса при этом поддерживается за счет дожига неконденсирующихся газов.

Ход процесса переугливания контролируется по температуре в верхней и нижней частях камеры пиролиза, измеряемой термопарами 43, 44. Температура может регулироваться открытием или закрытием заслонок 26 и 29 нагнетающих трубопроводов 25 и 28. При температуре 275-450°С происходит бурное выделение тепла и образование основного количества продуктов разложения. Прокаливание угля и удаление летучих веществ происходят при температуре 450-550°С.

Готовность угля определяется прощупыванием продуктов переугливания в камере металлическим щупом 45 через отверстия в нижней части корпуса камеры пиролиза и в контейнере по величине сопротивления прокалыванию.

В течении всех стадий процесса переугливания древесины смесь паров конденсируется в кожухотрубчатом теплообменнике 3 и собирается в сборник 31. Теплоноситель из межтрубного пространства теплообменника 3 при помощи насоса 50 подается в калориферы 42 сушильной камеры или отводится потребителю.

По окончании процесса пиролиза закрываются шибер 11 и задвижка 37, открывается задвижка 39, начинается процесс охлаждения древесного угля. Пирогазы, проходя через кожухотрубчатый теплообменник 3, охлаждаются и подаются по трубопроводу 38 в газоход топки 8, где, рассеиваясь через перфорированные коллектора 7, поднимаются вверх, и, проходя через слой готового угля, интенсивно охлаждают его до 50 С°.

По окончании процесса охлаждения извлекаются термопары. Затем тельфером открывается крышка 12 и осуществляется выгрузка контейнера, угля из контейнера и установка в камеру пиролиза контейнера с подсушенным сырьем, а в камеру сушки - контейнера с подготовленным для сушки сырьем.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет повысить эксплуатационные характеристики установки и качество древесного угля, подвергаемого переугливанию в установке, за счет обеспечения стабильных условий процесса во всех частях камеры и сокращения времени технологического процесса в целом и увеличения эффективности работы печи.

Формула изобретения

Углевыжигательная печь, включающая теплоизолированные камеры пиролиза и сушки для установки контейнеров с дровами, топку, рассеиватель, трубопровод с воздуходувкой и охладителем, отличающаяся тем, что камера сушки снабжена калорифером, выполнена автономной; рассеиватель представляет собой вертикально расположенные перфорированные коллекторы, закрепленные в нижней части контейнера, сообщающиеся с газоходом топки через уплотнитель; топка выполнена в виде последовательно соединенных газогенератора и камеры сгорания; трубопровод снабжен теплоизоляцией; охладитель выполнен в виде кожухотрубчатого теплообменника, межтрубное пространство которого соединено с калорифером автономной камеры сушки, а воздуходувка расположена после охладителя.

Печь углевыжигательная с регулятором теплового потока
Автор(ы): Бакаев В.В. (RU),Рубцов Ю.В. (RU),Соловьев В.А. (RU),Гудим А.С. (RU)
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (RU)
ПЕЧЬ УГЛЕВЫЖИГАТЕЛЬНАЯ С РЕГУЛЯТОРОМ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области автоматизации управления процессом пиролиза древесины в мобильных углевыжигательных печах. Печь состоит из наружного теплоизолирующего кожуха и внутреннего корпуса, снабженная уплотняющейся дверью и содержащая съемный контейнер со щелевидными прорезями, транспортными устройствами и сборник утилизируемых отходов, при этом она снабжена двумя диагонально расположенными вытяжными устройствами, вмонтированными в нижнюю зону наружного кожуха и содержащими регулируемые заслонки, а канал теплового потока содержит дискретный трехпозиционный переключатель, связанный с температурными датчиками, вмонтированными во внутренний корпус и расположенными в точках, температура которых с наибольшей достоверностью отражает характерные режимы процесса пиролиза, в зоне неустойчивого протекания теплового потока во внутреннем корпусе выполнены эжекторные отверстия с изменяемым диаметром сопла, а верхний свод корпуса выполнен в виде параболоида. Изобретение позволяет повысить качественно-количественные показатели технологического процесса - пиролиза древесины при уменьшении потерь теплоносителя за счет более рационального использования теплового поля газовых потоков. 2 ил.

Изобретение относится к области автоматизации управления процессом пиролиза древесины в мобильных углевыжигательных печах. Наиболее близким, по мнению заявителя, к заявленному устройству является “Углевыжигательная печь” (RU 2151785 С1), содержащая съемный контейнер на тележке, на боковых стенах которого выполнены эллипсовидные щели с расположенными над ними под углом неподвижными шторами, а на внутренних стенах корпуса установлены подвижные шторы; над контейнером расположена вогнутая крышка, закрепленная на крыше внутреннего корпуса.

В известном устройстве разжигание и переугливание древесины осуществляется при ограниченном доступе атмосферного воздуха, а распределение теплового потока регулируется посредством теплоизолирующих штор. Такой способ регулирования обеспечивает изменение теплового потока только в сторону уменьшения, в результате которого происходит выравнивание значения температур у пода и свода печи. Основным недостатком данного устройства регулирования является невозможность использования излишка тепловой энергии температурного поля у свода печи для прогрева древесины, располагаемой в низкотемпературных зонах. Кроме того, отсутствие системы контроля за температурой отводимых газов приводит к повышенным расходам теплоносителя.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качественно-количественных показателей технологического процесса - пиролиза древесины при уменьшении потерь теплоносителя за счет более рационального использования теплового поля газовых потоков.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества угля и увеличении его выхода за счет повышения степени регулирования тепловыми потоками внутри термокамеры.

Технический результат достигается за счет того, что печь снабжена двумя диагонально расположенными вытяжными устройствами, содержащими собственные регулируемые заслонки, а канал теплового потока топки содержит дискретный трехпозиционный переключатель, связанный с температурными датчиками, вмонтированными во внутренний корпус и расположенными в точках, температура которых с наибольшей достоверностью отражает характерные режимы процесса пиролиза. Это позволяет осуществить перераспределение теплового потока по объему термокамеры, что повысит эффективность теплового воздействия на сырье, снизить расходы теплоносителя за счет неоднократного его использования.

Предлагаемое изобретение характеризуется следующими существенными признаками:

а) ограничительные - наружный теплоизолирующий кожух, внутренний корпус, уплотняющаяся дверь, съемный контейнер со щелевидными прорезями, транспортные устройства перемещения, источник теплового потока и сборник утилизируемых отходов;

б) отличительные - наличие не менее двух диагонально расположенных вытяжных устройств, оборудованных регулируемыми заслонками; вытяжные устройства монтируются в нижней зоне наружного корпуса; дискретный трехпозиционный переключатель, связанный с температурными датчиками, вмонтированными во внутренний корпус и расположенными в точках, температура которых с наибольшей достоверностью отражает характерные режимы процесса пиролиза; эжекторные отверстия различного диаметра во внутреннем корпусе печи.

Причинно-следственная связь между техническим результатом и заявляемыми существенными признаками состоит в том, что равномерность протекания процесса пиролиза обеспечивается за счет использования дополнительных регулирующих устройств. Разность температур у свода и пода печи, возникающая в процессе пиролиза и приводящая к возникновению локальных областей перегрева и недогрева древесины, снижается за счет изменения направления теплового потока, осуществляемого с помощью переключения канала теплового потока с одного вытяжного устройства на другое. При этом более нагретая парогазовая смесь, располагаемая у свода, печи направляется в менее нагретую нижнюю область печи, повышая тем самым равномерность теплового воздействия на сырье.

Установка предусматривает загрузку древесины в контейнер, установленный на тележке, с последующим перемещением его внутрь корпуса печи через загрузочную дверь, где осуществляется процесс пиролиза. Под корпусом установки располагается сборник жижки.

Тепло для нагрева древесины и обеспечения процесса ее переугливания получают от газообразных продуктов сгорания топлива в топке. Разжигание топлива ведут при герметизации кожуха у пода печи.

По окончании процесса переугливания и охлаждения угля загрузочную дверь открывают, контейнер выкатывают наружу, снимают с колес и разгружают.

На фиг.1 и 2 изображена углевыжигательная печь.

Установка (фиг.1 и 2) содержит разделенные воздушной полостью 1 наружный кожух 2, внутренний корпус термокамеры 3, сваренные из стальных листов, корпус выполнен независимо от кожуха для устранения тепловых деформаций в процессе эксплуатации.

С торцевой стороны кожуха в пазах укреплена подъемная дверь 4 из пористого огнеупора, обшитого стальными листами. Дверь поднимается с помощью подъемного устройства 5, которое приводится в действие электродвигателем 6 и блокируется пальцами 7 с обеих сторон. Свод внутреннего корпуса выполнен в виде параболоида для придания дополнительной турбулентности газовым потокам. На боковых поверхностях термокамеры выполнены отверстия (эжекторы) 8, причем верхние отверстия выполнены с большим диаметром, чем нижние.

В нижней части корпуса 2 (фиг.2) диаметрально расположены вытяжные устройства 9 и 10, перекрываемые трехпозиционным переключателем (регулятором) 11, который приводятся в движение электродвигателями 12. Вытяжные устройства оборудованы регулируемыми заслонками 13, 14.

В нижней части дымовых труб выполнены очистные люки 15, 16 для очистки дымоходов от оставшихся продуктов горения.

На наружном кожухе в части газохода установлены предохранительные клапаны 17, в нижней - термодатчики 18, 19, 20 и отверстие 21 для определения пористости переугливания древесины с помощью металлического щупа. В нерабочем состоянии отверстия закрываются резьбовыми пробками.

Тележка 22 оборудована стойками, внутрь которых устанавливается съемный контейнер 23 с древесиной. В нижней части печи установлен накопительный резервуар (сборник) 24 для сбора конденсата (жижки). В боковой стенке сборника выполнено отверстие, в которое вварена дымовая труба 25 от топки 26. В нижней части сборника имеется сливное отверстие, снабженное задвижкой 27, рядом имеется место 28 для присоединения смежной печи.

Топка печи оборудована регулируемыми задвижками для загрузке дров 29 и подтопочного отверстия 30.

Процесс получения древесного угля в рассматриваемой установке осуществляется следующим образом.

Контейнер 23 с предварительно загруженной и подсушенной древесиной укладывают на площадку тележки. Дверь печи поднимается с помощью подъемного устройства 6 и фиксируется пальцами 7, а тележка по рельсовому пути перемещается внутрь корпуса термокамеры 3. Перемещение тележки ограничивается тормозным устройством. Дверь 4 закрывается и обмазывается глиной с асбестом. Открываются регулируемые заслонки 13, 14 вытяжных устройств 9 и 10, а трехпозиционный переключатель 11 устанавливается в положение, которое обеспечивает свободный проход теплового потока из топки 26, по дымовой трубе (борову) 25 в воздушную полость 1. Затем в топке производится розжиг топлива. После того как топливо разгорится, регулируемые задвижки топки 29 и подтопочного отверстия 30 закрывают и герметизируют.

Нагретые перемешанные массы теплового потока из воздушной полости 1 через эжекторные отверстия 8 и сырье попадают в нижнюю часть термокамеры 3. В начальной стадии эндотермического процесса до 150С происходит нагрев влажного материала, удаление свободной влаги из древесины, от 150-300С осуществляется нагрев сухого материала, начинается процесс разложения менее стойких органических веществ углекислого газа, окиси углерода, уксусной кислоты и переходит в переугливание. Эти процессы происходят за счет кислорода, содержащегося в древесине. Ход процесса контролируется термодатчиками 20, 21, 22, расположенными во внутреннем корпусе 3 в точках, температура которых с наибольшей достоверностью отражает характерные режимы процесса пиролиза. Если не сократить поступление наружного кислорода в термокамеру произойдет возгорание сырья. По мере протекания процесса пиролиза по сигналам с термодатчиков постепенно уменьшают с помощью регулируемых задвижек 13 и 14 сечение дымохода вытяжных устройств 9 и 10, а переключатель 11 периодически переводят из одного крайнего положения в другое, что обеспечивает изменение направления тепловых потоков внутри термокамеры и повышает равномерность распределения температурного поля внутри камеры.

При температуре 300-450С регулируемые задвижки 13 и 14 полностью перекрывают сечение дымохода вытяжных устройств. Начинается экзотермический процесс: бурное выделение тепла от сырья, образование углерода, удаление летучих органических веществ. При температуре 450-550С, при полной герметизации всех соединений происходит процесс прокаливания угля.

Регулирование теплового потока помогает предотвратить тепловой взрыв (возможный при попадании кислорода в нагретый газовый поток), выполнить технологический регламент и соответственно повысить качество конечного продукта - угля.

Во всех стадиях процесса переугливания древесины жидкий конденсат поступает в сборник 24 и может быть утилизирован или сожжен в топке.

Готовность угля определяется металлическим щупом по величине сопротивления прокалыванию через отверстие 21, расположенное в области переугливания.

После остывания до температуры 50С осуществляется выгрузка угля из контейнера 23, для чего с помощью подъемного устройства 5 открывается дверь 4, контейнер перемещается наружу и разгружается в емкость-тушильник.

Использование вышеописанной установки позволяет ожидать следующих технологических преимуществ по сравнению с приведенным аналогом:

- повышение качества получаемого угля за счет более равномерного протекания процесса; равномерность достигается более глубокой степенью выравнивания температурного поля внутри термокамеры с помощью дополнительно включенных регулирующих устройств;

- уменьшение потерь теплоносителя за счет более рационального использования теплового поля газовых потоков.

Формула изобретения

Углевыжигательная печь, состоящая из наружного теплоизолирующего кожуха и внутреннего корпуса, снабженная уплотняющейся дверью и содержащая съемный контейнер со щелевидными прорезями, транспортными устройствами и сборник утилизируемых отходов, отличающаяся тем, что она снабжена двумя диагонально расположенными вытяжными устройствами, вмонтированными в нижнюю зону наружного кожуха и содержащими регулируемые заслонки, а канал теплового потока содержит дискретный трехпозиционный переключатель, связанный с температурными датчиками, вмонтированными во внутренний корпус с расположенными в точках, температура которых с наибольшей достоверностью отражает характерные режимы процесса пиролиза, в зоне неустойчивого протекания теплового потока во внутреннем корпусе выполнены эжекторные отверстия с изменяемым диаметром сопла, а верхний свод корпуса выполнен в виде параболоида.

РИСУНКИ

Заявитель(и): Красноярский государственный технический университет

(72) Автор(ы): Гуслицер И.И.,Каверзин С.В.,Пилюгаев И.Н.

(73) Патентообладатель(и): Красноярский государственный технический университет
СИСТЕМА РЕЦИРКУЛЯЦИИ ГАЗОВ ПИРОЛИЗА УГЛЕВЫЖИГАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к лесохимической промышленности, в частности к теплообменным устройствам камерных углевыжигательных печей. Сущность изобретения заключается в том, что в системе рециркуляции газов пиролиза углевыжигательной печи, включающей камеру пиролиза с дымовыми трубами, патрубки забора и выброса парогазовой смеси и дымосос, патрубок забора парогазовой смеси из камеры пиролиза размещен у свода камеры, а патрубки выброса парогазовой смеси в камеру пиролиза с выполненными в них выходными отверстиями размещены у пода, вдоль стенок камеры пиролиза. Предлагаемая система рециркуляции газов пиролиза позволяет сократить продолжительность цикла пиролиза и обеспечить равномерность обработки пиролизного сырья парогазовой смесью. 1 ил.

Изобретение относится к лесохимической промышленности, в частности к теплообменным устройствам камерных углевыжигательных печей.

Известна углевыжигательная печь (А.с. 1250383, МКИ С 10 В 1/06), в которой система циркуляции газов включает топку, камеру пиролиза и дымоход. Передача тепла горячих дымовых газов пиролизному сырью происходит в результате естественной тяги от топки к дымоходу.

Недостатком этого изобретения является одноразовое взаимодействие молекул горячих дымовых газов с элементами пиролизного сырья.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является система газов рециркуляции пиролиза углевыжигательной печи, состоящая из дымососа, патрубков забора парогазовой смеси и дымовых газов из камеры, патрубков выброса парогазовой смеси и дымовых газов в камеру, где размещается открытый контейнер с пиролизным сырьем (Патент РФ 2088632, МПК С 10 В 53/02, 1997 г.).

Недостатком известного устройства является размещение патрубков забора горячих топочных дымовых газов, в смеси с рециркулируемыми газами пиролиза, у пода камеры, с выбросом этих газов через патрубки выброса газов у свода камеры, что создает противоток газовых потоков в камере и снижает время и полноту взаимодействия газов, поступающих из топки, рециркулируемых газов и пиролизного сырья.

Задача, решаемая изобретением - сокращение продолжительности цикла пиролиза, обеспечение равномерности обработки пиролизного сырья парогазовой смесью.

Поставленная задача достигается тем, что в системе рециркуляции газов пиролиза углевыжигательной печи, включающей камеру пиролиза с дымовыми трубами, патрубки забора и выброса парогазовой смеси и дымосос, согласно изобретению патрубок забора парогазовой смеси из камеры пиролиза размещен у свода камеры, а патрубки выброса парогазовой смеси в камеру пиролиза с выполненными в них выходными отверстиями размещены у пода, вдоль стенок камеры пиролиза.

На чертеже представлена углевыжигательная печь в продольном разрезе с системой рециркуляции газов.

Система рециркуляции газов пиролиза углевыжигательной печи включает камеру пиролиза 1 со сводом 2, подом 3, дымовые трубы 4, топку 5 с поддувалом, боров 6 с выходным отверстием 7 и систему рециркуляции газов пиролиза, состоящую из патрубка 8 забора парогазовой смеси из камеры пиролиза 1, газовода 9, дымососа 10, патрубков 11 выброса рециркулируемой парогазовой смеси в камеру пиролиза с выходными отверстиями 12.

Система рециркуляции газов пиролиза углевыжигательной печи работает следующим образом.

Атмосферный воздух через поддувало поступает в топку 5. Образовавшиеся горячие дымовые газы с температурой 900-1000oС через выходное отверстие 7 борова 6 поступают внутрь камеры пиролиза 1 и поднимаются к своду камеры, отдавая тепло пиролизному сырью, и опускаются к поду 3. При этом из нагретой древесины выделяются водяные пары, создающие в смеси с газами парогазовую смесь, избыток которой удаляется из камеры 1 через дымовые трубы 4. Для интенсификации испарения влаги из пиролизного сырья включается дымосос 10. Через патрубок 8 парогазовая смесь забирается из камеры 1, прогоняется по газоводу 9 в патрубки 11 и через отверстия 12 выбрасывается в камеру 1. По завершении процесса сушки пиролизного сырья парогазовая смесь трансформируется в газы пиролиза, дымосос 10 на стадии предпиролиза продолжает работать до достижения температуры 400oС. Дымосос 10 по достижении температуры 400oС отключается, и, в интервале температур 400-550oС в процессе экзотермической реакции, древесный уголь в камере достигает кондиции, проходит стадию закалки, затем, при отключенной системе рециркуляции газов пиролиза, охлаждается до температуры 45oС, охлажденный древесный уголь выгружается и подается на стабилизацию.

Формула изобретения

Система рециркуляции газов пиролиза углевыжигательной печи, включающая камеру пиролиза с дымовыми трубами, патрубки забора и выброса парогазовой смеси и дымосос, отличающаяся тем, что патрубок забора парогазовой смеси из камеры пиролиза размещен у свода камеры, а патрубки выброса парогазовой смеси в камеру пиролиза с выполненными в них выходными отверстиями размещены у пода вдоль стенок камеры пиролиза.

Автор(ы): Черный С.П.,Рубцов Ю.В.,Соловьев В.А.

(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет"
УГЛЕВЫЖИГАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ

(57) Реферат:

Углевыжигательная печь содержит разделенный воздушной полостью теплоизолирующий кожух и внутренний корпус, на стенках которого расположены вертикальные шторы, загрузочную дверь, сменный контейнер на тележке, в боковых стенках которого выполнены эллипсоидные отверстия с расположенными под углом к ним неподвижными шторами, систему принудительного охлаждения, состоящую из змеевика и устройства принудительного продува. Использование данной печи позволяет повысить качество угля. 3 ил.

Изобретение относится к области получения древесного угля в лесохимическом производстве.

Известна углевыжигательная печь, включающая разделенные воздушной полостью наружный теплоизолирующий кожух и внутренний корпус, выполненный из металла высокой теплопроводности и снабженный загрузочной дверью, а также сменный контейнер на тележке на боковых стенках которого выполнены эллипсоидные отверстия с расположенными над ними под углом неподвижными шторами, а на внутренних стенах корпуса установлены подвижные шторы; над контейнером расположена вогнутая крышка, закрепленная на крыше внутреннего корпуса (патент № 2151785, 27.07.2000).

В известном устройстве разжигание и переугливание древесины осуществляется при ограниченном доступе атмосферного воздуха, а теплопередача происходит за счет естественной конвекции при пассивном способе регулирования тепловых потоков в камере углежжения путем изменения пространственного положения штор. Это приводит к снижению неравномерности распределения температуры в верхней и нижней частях печи и обеспечивает некоторое повышение качества угля.

Однако данное устройство не обеспечивает равномерного распределения температуры теплового потока по всему объему камеры и, как следствие, приводит к повышенным зольности и недожегу угля, повышенным расходам теплоносителя и имеет сравнительно низкую производительность установки. Использование принудительной тяги также не решает проблемы равномерности распределения тепла по объему среды сугливания.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение экономичности процесса получения древесного угля за счет более равномерного распределения теплового поля внутри печи и повышения производительности установки.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении качества угля.

Указанный технический результат достигается за счет снижения перегрева у свода печи, обусловленного тем, что разжигание и переугливание древесины осуществляется при ограниченном доступе атмосферного воздуха при интенсификации процесса конвекции газов.

Установка предусматривает загрузку древесины в камеру, где осуществляется процесс ее пиролиза. Камера для лучшей теплоизоляции от внешней среды имеет внутренний корпус и наружный кожух, между которыми образована воздушная полость.

Древесина загружается внутрь печи в металлическом контейнере с эллипсоидными отверстиями для уменьшения влияния теплопроводности на переугливание древесины. Стенки контейнера имеют неподвижные шторы, дно выполнено открывающимся. На внутренней стороне кожуха по периметру установлены подвижные шторы, регулирующие потоки горячих топочных газов. Под кожухом установлен сборник жижки, а над контейнером - крышка.

Тепло для нагрева древесины и обеспечения процесса переугливания древесины в контейнере получают от газообразных продуктов сгорания топлива в топке. Разжигание топлива ведут при герметизации внутреннего корпуса от пода печи. Излишнее тепло при переугливании древесины используется для предварительной подсушки древесины в смежной печи, посредством принудительного продува системы охлаждения.

В верхней части межкорпусного пространства расположена система охлаждения конвекционных газов, представляющая собой змеевик, через который продувают охлаждающее вещество (газ, жидкость) при помощи устройства принудительного продува. Система позволяет дополнительно перераспределять тепловые потоки внутри печи, понижая температуру верхней части стенок внутреннего корпуса. Система охлаждения включается на стадии пиролиза для предотвращения большой разницы температур у пода и свода печи, а также на стадии охлаждения для сокращения его времени, при этом в средней части пиролизной установки будет располагаться зона с оптимальной температурой из-за более интенсивной конвекции тепловых потоков.

По окончанию процесса переугливания и охлаждения угля печь открывают, а контейнер на тележке выкатывают для разгрузки.

Предлагаемое изобретение характеризуется следующими существенным и признаками:

а) ограничительные - наружный кожух, внутренний корпус, на внутренних стенках которого расположены подвижные шторы, выполненный из металла высокой теплопроводности и снабженный загрузочной дверью, сменный контейнер на тележке, в боковых стенках которого расположены эллипсоидные отверстия с неподвижными шторами;

б) отличительные - наличие системы принудительного охлаждения, расположенной в верхней части воздушной межкорпусной полости, которая состоит из змеевика и устройства принудительного продува.

Конструктивное исполнение установки позволяет производить процесс пиролиза как на базе одной печи, так и на нескольких.

На фиг. 1 изображен общий вид установки; на фиг. 2 - вид установки в разрезе; на фиг. 3 - вид системы принудительного охлаждения.

Установка (фиг. 1, 2) содержит разделенные воздушной полостью 1 наружный теплоизолирующий кожух 2 и внутренний корпус 3, сваренные из стальных листов, причем корпус выполнен независимо от кожуха для уменьшения тепловых деформаций в процессе эксплуатации. С торцевой стороны корпуса в пазах укреплена подъемная дверь 4 из пористого огнеупора, обшитого стальными листами. Дверь поднимается с помощью подъемного устройства 5, которое приводится в действие электродвигателем, и блокируется пальцами с обеих сторон. На потолке внутреннего корпуса на цепях укреплена вогнутая крышка 6, а по периметру корпуса - подвижные шторы 7, вращающиеся на валу. Пространственное расположение штор регулируется с помощью штока 8, приводимого в движение электродвигателем 9. Сверху кожуха 2 располагаются дымовые трубы 10, закрывающиеся заслонками 11, рядом располагаются отверстия для установки газоанализатора 12 и предохранительного клапана 13. Наружный кожух 1 имеет ряд технологических отверстий для штока перемещения штор и установки термопар 14 и металлического стержня 15. В нерабочем состоянии отверстия закрываются резьбовыми пробками. На уровне пода уложены шпалы под рельсы, по которым перемещается тележка 16. Тележка оборудована стойками 17, внутрь которых устанавливается съемный контейнер, в боковых стенках которого выполнены эллипсоидные отверстия с расположенными под углом к ним неподвижными шторами 18.

В межкорпусном пространстве установлена система принудительного охлаждения 19, представляющая собой змеевик с устройством принудительного продува, например вентилятора.

По периметру стенок контейнера выполнены технологические эллипсоидные отверстия, а над ними - неподвижные шторы 20 под углом к горизонту. Дно контейнера выполнено открывающимся и закрепляется замком. В дне имеются прорези, армированные стальными пластинами, обеспечивающие свободный доступ топочных газов и слива конденсата. Между стенками камеры в нижней ее части установлен накопительный резервуар (сборник) 21 для сбора конденсата (жижки). В боковой стенке сборника выполнено отверстие, в которое вварена дымовая труба 22 от топки 23. В нижней части сборника имеется сливное отверстие, снабженное задвижкой 24.

Процесс получения древесного угля в рассматриваемой установке осуществляется следующим образом. Контейнер 18 с предварительно загруженной и подсушенной древесиной устанавливается на площадку тележки 16 таким образом, чтобы неподвижные шторы 20 располагались между стойками 17. Подвижные шторы 7 устанавливаются в вертикальное положение. Дверь поднимается с помощью подъемных устройств 5 и фиксируется в направляющих пальцами, а тележка по рельсовому пути перемещается внутрь корпуса 3. Перемещение тележки ограничивается тормозным устройством, включаемым конечным выключателем.

Дверь 4 опускается и притягивается штурвалами, вворачиваемыми в отверстия в корпусе, после чего дверь обмазывается по периметру глиной с асбестом. Открываются дымовые трубы, затем через топочную дверцу топки 23 производится загрузка и розжиг топлива. После того как топливо разгорится, топочную дверцу и дверцу поддувала закрывают и герметизируют (обмазывая глиной с асбестом).

Начальная стадия процесса переугливания идет с поглощением тепла, выделяемого печью. После того как древесина разогреется до температуры 120-150С, произойдет потеря воды, связанной с древесиной, и начнется процесс разложения менее стойких органических веществ с образованием углекислого газа, окиси углерода, уксусной кислоты. Дальнейшее нагревание древесины в контейнере 18 до температуры 150-275С, вызовет процесс переугливания. По мере протекания процесса переугливания последовательно закрывают и герметизируют дымовые и газоотводные трубы задвижками 11. Ход процесса переугливания контролируется по температуре в верхней и нижней частях печи, измеряемой термопарами 14, что позволяет прослеживать неравномерность температуры, которая в обычных условиях весьма существенна (порядка 50%) и приводит к пережогу вверху камеры и недожогу внизу. В ходе процесса происходит поддержание разности температуры в верхней и нижней части камеры на заданном уровне, что обеспечивает равномерность протекания процесса пиролиза по всему объему, это осуществляется с помощью изменения положения подвижных штор 7, системы принудительного охлаждения 25 и регулирования открывания дымовых труб. Если уменьшение разности температур у пода и свода печи за счет изменения положения штор не достигается, то включается система принудительного охлаждения, которая нагнетает в змеевике 19 хладагент при помощи устройства принудительного охлаждения 25, состоящего из конденсатора 26, устройства подачи хладогента 27 и вакуумного насоса 28. Низкая температура хладагента обеспечивает понижение температуры у свода печи, что приводит к снижению разности температур у пода и свода печи, кроме того, дополнительное принудительное охлаждение верхнего участка печи приводит к изменению направления вектора конвекции газов, обеспечивая более равномерное распределение температуры по всему объему печи, тем самым реализуя достижение желаемого результата.

При температуре 275-450С происходит бурное выделение тепла, образование основного количества продуктов разложения. Прокаливание угля и удаление летучих веществ происходит при температуре 450-550С.

Во всех стадиях процесса переугливания древесины жидкий конденсат поступает в сборник 23 и может быть утилизирован открытием задвижки 26. В противном случае конденсат органических продуктов древесины сжигается в пламени от топки. Готовность угля определяется прощупыванием продуктов переугливания в контейнере металлическим стержнем 15 через отверстие в нижней части кожуха по величине сопротивления прокалыванию.

На этапе завершения экзотермической реакции система принудительного охлаждения вновь включается таким образом, чтобы обеспечить более высокую интенсивность охлаждения угля. За счет этого происходит сокращение времени технологического процесса и достигается повышение производительности установки.

После остывания продуктов переугливания до температуры 50С осуществляется выгрузка угля. Подъемным устройством 5 поднимают дверь 4 и фиксируют пальцами. Из печи выдвигается к месту выгрузки тележка с контейнером 18, грузоподъемным механизмом контейнер поднимается и перемещается на склад угля, где дно контейнера открывается и происходит выгрузка угля в накопительную емкость (тушильник).

Использование вышеописанной установки позволяет ожидать следующих технологических преимуществ по сравнению с приведенными аналогами.

Во-первых, повышение качества получаемого угля за счет более равномерного протекания процесса. Равномерность протекания процесса достигается за счет рационального распределения температуры среды по объему камеры посредством автоматического регулирования распределением газовых потоков.

Во-вторых, экономия ресурсов за счет уменьшения потерь на зольность и улучшения распределения тепла. Дополнительный технический результат достигается за счет отвода тепла из системы принудительного охлаждения для подсушки дров.

Возможности утилизации отходов процесса позволят успешно решать вопросы экологического состояния данной установки.

Формула изобретения

Углевыжигательная печь, состоящая из разделенного воздушной полостью теплоизолирующего кожуха и внутреннего корпуса, на внутренних стенках которого расположены подвижные шторы, и снабженного загрузочной дверью, а также из сменного контейнера на тележке, в боковых стенках которого выполнены эллипсоидные отверстия с расположенными под углом к ним неподвижными шторами, отличающаяся тем, что в верхней части воздушной межкорпусной полости установлена система принудительного охлаждения, состоящая из змеевика и устройства принудительного продува.

Заявитель(и): Ипатов Владимир Васильевич

(72) Автор(ы): Ипатов В.В.

(73) Патентообладатель(и): Ипатов Владимир Васильевич
УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к производству древесного, в том числе активного, угля. Установка для производства древесного угля состоит из печной камеры с топочным устройством, над которым установлена реторта с отверстиями для выхода парогазов, расположенными в нижней части реторты и сообщенными с печной камерой, и канала для подачи пара в полость реторты. При этом она снабжена теплогенератором, реторта выполнена в виде трубы, проходящей через печную камеру, с загрузочным люком, устройством для подачи древесины, первой заслонкой перед входом в печную камеру, второй заслонкой и разгрузочным люком после выхода из печной камеры, в печной камере установлены направляющие переборки, разделяющие ее собственно на топочное пространство, камеру пиролиза и камеру дожигания, соединенную с теплогенератором, причем в камере дожигания установлено устройство для подачи воздуха. Использование данного изобретения обеспечивает непрерывный процесс получения древесного угля. 1 ил.

Изобретение относится к производству древесного, в том числе активного, угля, но может быть использовано в качестве теплогенератора для получения тепловой энергии.

Известна установка для производства древесного угля, состоящая из печной камеры с топочным устройством, над которым установлена реторта с отверстиями для выхода парогазов, расположенными в нижней части реторты и сообщенными с печной камерой, и канала для подачи пара в полость реторты (1). Эта установка наиболее близка по конструкции и функциональному назначению к заявляемому изобретению и поэтому принята в качестве прототипа.

Недостатком прототипа являются необходимость периодической остановки и охлаждения печи для выгрузки реторты, отбора готовой продукции и загрузки очередной партии древесины, а также значительные потери тепла за счет выброса горячих газов в атмосферу.

Суть заявляемого изобретения заключается в том, что в известной установке для производства древесного угля, состоящей из печной камеры с топочным устройством, над которым установлена реторта с отверстиями для выхода парогазов, расположенными в нижней части реторты и сообщенными с печной камерой, и канала для подачи пара в полость реторты, она снабжена теплогенератором, реторта выполнена в виде трубы, проходящей через печную камеру, с загрузочным люком, устройством для подачи древесины, первой заслонкой перед входом в печную камеру, второй заслонкой и разгрузочным люком после выхода из печной камеры, в печной камере установлены направляющие переборки, разделяющие ее собственно на топочное пространство, камеру пиролиза и камеру дожигания, соединенную с теплогенератором, причем в камере дожигания установлено устройство для подачи воздуха.

Сравнительный анализ заявляемого технического решения и прототипа показал, что заявляемое техническое решение обладает рядом признаков, не совпадающих с прототипом, а именно: установка снабжена теплогенератором, реторта выполнена в виде трубы, проходящей через печную камеру, с загрузочным люком, устройством для подачи древесины, первой заслонкой перед входом в печную камеру, второй заслонкой и разгрузочным люком после выхода из печной камеры, в печной камере установлены направляющие переборки, разделяющие ее собственно на топочное пространство, камеру пиролиза и камеру дожигания, соединенную с теплогенератором, причем в камере дожигания установлено устройство для подачи воздуха.

Таким образом можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения "новизна".

Сравнительный анализ заявляемого изобретения с другими техническими решениями показал, что подобная конструкция реторты и ее расположение в печной камере являются новыми и ранее в технике не применялись.

Использование же тепла отходящих газов известно в технике, например, в установках с парогазовым циклом, однако в заявляемом изобретении в качестве источника тепла используется не просто тепло от сжигания топлива, а реакция разложения угля на пиролизный газ (C+H2O=CO+H2) с последующим его сжиганием, т. е. используется совершенно иной источник получения тепла. Таким образом можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На чертеже изображена установка для производства древесного угля - теплогенератор.

Установка состоит из печной камеры 1, с топочным устройством 2 и направляющими переборками 3 и 4, разделяющими печную камеру на камеру дожигания 5 с устройством для подачи воздуха 6, камеру пиролиза 7 и собственно топочное пространство 8. В печную камеру 1 вставлены выполненная в виде трубы реторта 9 с заслонками 10 (перед печной камерой) и 11 (за печной камерой), загрузочным люком 12, разгрузочным люком 13 и подающим устройством 14. В районе топочного пространства 8 в нижней части реторты 9 выполнены отверстия 15, а в верхней части имеется канал 16 для подачи острого пара внутрь реторты. Камера дожигания 5 сообщена с теплогенегатором 17, внутри которого расположен теплообменник 18.

Установка работает следующим образом.

Через загрузочный люк 12 в реторту 9 загружают исходный продукт (древесину), открывают заслонку 10 и при закрытой заслонке 12 подающим устройством 14 заполняют древесиной пространство между заслонками. Затем закрывают заслонку 10 и через топочное устройство 2 разогревают печь до устойчивого процесса пиролиза. Пиролизные газы через отверстия 15 поступают в топочное пространство 8 и в дальнейшем служат источником тепловой энергии, сгорая в топочном пространстве и в камере дожигания, куда через устройство для подачи воздуха 6 подают необходимое (дозированное) количество воздуха, обеспечивающее полное сгорание пиролизных газов. Горячие продукты сгорания поступают в теплогенератор, в котором их тепло с помощью теплообменника 18 отбирается проходящей через него рабочей средой. При этом в реторте 9 исходное сырье в зоне камеры дожигания разогревается до начала процесса пиролиза, далее в зоне между направляющими переборками 3 и 4 происходит основной процесс пиролиза, который завершается в зоне топочного пространства.

Непрерывность процесса пиролиза поддерживают своевременной подачей исходного сырья и выгрузкой готовой продукции (через загрузочный люк 12 загружают древесину, открывают заслонки 11 и 10 и подающим устройством 14 подают очередную порцию сырья в рабочее пространство реторты 9, при этом готовая продукция через разгрузочный люк 13 ссыпается в приемный бункер (не показан), закрывают заслонки 10 и 11 и процесс повторяется).

Для получения активного угля через канал 16 в реторту 9 дозированно подают определенное количество острого пара.

Для работы установки в режиме теплогенератора при закрытых заслонках 10 и 11 через канал 16 в реторту 9 подают острый пар в количестве, необходимом для осуществления реакции полного разложения угля на пиролизный газ (С+Н2O= СО+Н2).

Таким образом предлагаемая конструкция обеспечивает непрерывный процесс получения древесного угля без остановки печи и выгрузки реторты, позволяет получать активный уголь, а также дает возможность получения большого количества тепла с высоким коэффициентом полезного действия за счет осуществления реакции полного разложения угля на пиролизный газ.

Заявляемая установка проста в изготовлении и эксплуатации и позволяет легко автоматизировать все режимы работы.

Литература 1. Патент на изобретение 2105032 С 10 В 1/04 "Установка для производства древесного угля".

Формула изобретения

Установка для производства древесного угля, состоящая из печной камеры с топочным устройством, над которым установлена реторта с отверстиями для выхода парогазов, расположенными в нижней части реторты и сообщенными с печной камерой, и канала для подачи пара в полость реторты, отличающаяся тем, что она снабжена теплогенератором, реторта выполнена в виде трубы, проходящей через печную камеру, с загрузочным люком, устройством для подачи древесины, первой заслонкой перед входом в печную камеру, второй заслонкой и разгрузочным люком после выхода из печной камеры, в печной камере установлены направляющие переборки, разделяющие ее собственно на топочное пространство, камеру пиролиза и камеру дожигания, соединенную с теплогенератором, причем в камере дожигания установлено устройство для подачи воздуха.

Заявитель(и): Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет

(72) Автор(ы): Соловьев В.А.,Бакаев В.В.,Рубцов Ю.В.,Мокрицкий Б.Я.

(73) Патентообладатель(и):

Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет
УГЛЕВЫЖИГАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области получения древесного угля в лесохимическом производстве. Углевыжигательная печь содержит корпус и более двух контейнеров для древесины. При этом контейнеры выполнены съемными и установлены в корпусе печи с возможностью изменять пространственное положение путем кругового перемещения внутри корпуса печи посредством вращения колес, на которых установлены контейнеры. При этом несущий вал, расположенный внутри корпуса печи, при помощи электропривода приводит в движение колеса. Вал выполнен полым. Заявленное изобретение обеспечивает равномерность протекания процесса пиролиза. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области получения древесного угля в лесохимическом производстве.

Известна углевыжигательная печь, содержащая теплоизолированный кожух, установленный на тележке контейнера, и средства для подвода и отвода теплоносителя, средство подвода теплоносителя снабжено перекрывающей ее решеткой-рассеивателем, а к своду кожуха прикреплен на пружинах рассеиватель топочных газов, выполненный в виде пластины с отверстиями, снабженный перфорированными насадками, причем на тележке под контейнером размещен второй идентичный рассеиватель, а боковые стойки тележки снабжены поворотными заслонками (RU 2061016 C1, 6 C 10 В 1/06, 27.05.96).

В известном устройстве требуемый технический результат достигается тем, что разжигание и переугливание древесины осуществляется при ограниченном доступе атмосферного воздуха при управлении процессом конвекции газов, обеспечивающем его интенсификацию и схватывание всего объема древесины. Недостатком данного устройства является неравномерность протекания процесса пиролиза.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение экономичности процесса получения древесного угля.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в равномерности протекания процесса пиролиза.

Требуемый технический результат заявляемого способа достигается изменением пространственного положения контейнеров, загруженных древесиной, в тепловом поле печи и сохранением древесины в неизменном положении в процессе движения контейнеров. Это позволяет более эффективно регулировать тепловое воздействие на сырье в процессе углежжения.

Предлагаемое изобретение характеризуется следующими существенными признаками:

а) ограничительные - корпус печи, контейнер для древесины;

б) отличительные - количество контейнеров более двух; контейнеры выполняются съемными; контейнеры установлены в корпусе печи с возможностью изменять пространственное положение внутри корпуса печи; изменение пространственного положения контейнеров осуществляется посредством вращения колес, на которых установлены контейнеры; вращающиеся колеса с установленными на них контейнерами, приводятся в движение несущим валом, расположенным внутри корпуса печи, при помощи электропривода; несущий вал выполнен полым.

Причинно-следственная связь между техническим результатом и заявляемыми существенными признаками состоит в том, что равномерность протекания процесса пиролиза обеспечивается перемещением внутри корпуса печи контейнеров с сырьем из зоны более высоких температур в зону более низких температур и наоборот. В процессе пиролиза древесины у свода печи температура существенно выше, чем у ее пода, кроме того, существуют локальные области перегрева и недогрева. Перемещение контейнеров с сырьем внутри камеры печи с помощью заявляемого устройства обеспечивает равномерность теплового воздействия на сырье за счет балансирования температуры сырья в диапазоне наиболее благоприятного температурного воздействия. В случае перегрева контейнер с сырьем с помощью вращения колес, на которых он установлен, переносится в область более низких температур, при переохлаждении в область более высоких температур.

Установка предусматривает загрузку древесины в съемные контейнеры с последующим помещением контейнеров внутрь корпуса печи, где осуществляется процесс ее пиролиза. Загрузка контейнеров осуществляется через загрузочный люк. Контейнеры устанавливаются на колеса, приводимые в движение вращением вала, закрепленного и приводимого в движение с помощью шестеренчатой передачи. Под корпусом установлен сборник жижки.

Тепло для нагрева древесины и обеспечения процесса переугливания древесины в контейнерах получают от газообразных продуктов сгорания топлива в топке. Разжигание топлива ведут при герметизации корпуса от пода печи.

По окончании процесса переугливания и охлаждения угля люк открывают, а контейнеры снимают с колес для разгрузки.

На фиг.1-3 изображена углевыжигательная печь.

Установка (фиг. 1-3) содержит корпус печи 1, сваренный из стальных листов. В верхней части корпуса в специально выполненном проеме 2 расположен загрузочный люк. Загрузочный люк оснащен дверью 3, которая вращается на шарнирах и ложится в пазы проема. Внутри корпуса расположены три колеса 4, приводимые в движение вращением несущего вала 5. Несущий вал выполнен полым для облегчения конструкции. Через загрузочный люк, внутрь печи устанавливаются, например, четыре съемных контейнера 6, предварительно загруженных древесиной. Съемный контейнер подвешивается на вращающихся колесах с помощью разъемного шарнирного соединения 7 на штоках, выполненных с торцов съемного контейнера и посередине, для обеспечения сохранения ориентации съемного контейнера в пространстве при вращении колес. Пространственное расположение контейнеров регулируется посредством поворота колес вращением несущего вала, приводимого в движение электродвигателем 8. Передача вращения от электродвигателя к несущему валу осуществляется с помощью шестеренной передачи. В случае больших размеров печи возможна установка электродвигателей и шестеренчатых передач с обоих концов несущего вала для обеспечения равномерности передачи вращающего момента. Сверху корпуса располагаются дымовые трубы 9, закрывающиеся заслонками 10. Корпус, кроме загрузочного люка, имеет ряд технологических отверстий для установки газоанализатора 11, предохранительного клапана 12 и установки термопар 13. В нерабочем состоянии отверстия закрываются резьбовыми пробками. В дне съемного контейнера имеются прорези, обеспечивающие свободный доступ топочных газов и слива конденсата. В дне корпуса также имеются прорези для слива жижки из корпуса. Под корпус установлен накопительный резервуар 14 (сборник) для сбора конденсата (жижки). В боковой стенке сборника выполнено отверстие, в которое вварена дымовая труба 15 от топки 16. В нижней части сборника имеется сливное отверстие для слива жижки.

Процесс получения древесного угля в рассматриваемой установке осуществляется следующим образом. Открывается загрузочный люк 3. Четыре съемных контейнера 6 с предварительно загруженной и подсушенной древесиной поочередно устанавливаются на колеса 4, при этом несущий вал 5 проворачивается электроприводом для обеспечения подвода разъемных шарниров колес к штокам съемных контейнеров. После стыковки вращающихся колес со съемным контейнером разъемные шарнирные соединения 7 фиксируются для обеспечения поворота в них штоков съемного контейнера. После того, как все съемные контейнеры загружены внутрь корпуса, закрывается загрузочный люк. Загрузочный люк обмазывается по периметру глиной с асбестом. Открываются дымовые трубы 9, затем через топочную дверцу топки 16 производятся загрузка и розжиг топлива. После того, как топливо разгорится, топочную дверцу и дверцу поддувала закрывают и герметизируют (обмазывая глиной с асбестом).

Начальная стадия процесса переугливания идет с поглощением тепла, выделяемого печью. После того, как древесина разогреется до температуры 120-150oС, произойдет потеря воды, связанной с древесиной, и начнется процесс разложения менее стойких органических веществ с образованием углекислого газа, окиси углерода, уксусной кислоты. Дальнейшее нагревание древесины в контейнере 6 до температуры 150-275oС вызовет процесс переугливания. По мере протекания процесса переугливания последовательно закрывают и герметизируют дымовые трубы 9 задвижками 10. Ход процесса переугливания контролируется по температуре в верхней и нижней частях печи, измеряемой четырьмя термопарами 13, что позволяет отслеживать изменения теплового поля в печи. В ходе процесса происходит поддержание температурного баланса каждого съемного контейнера 6 путем его кругового перемещения в пространстве неравномерного теплового поля печи, что обеспечивает равномерность протекания процесса пиролиза в съемных контейнерах. Отслеживание температуры и вращение несущего вала с помощью электродвигателя 8 могут осуществляться как в автоматическом, так и ручном режимах.

При температуре 275-450oС происходят бурное выделение тепла, образование основного количества продуктов разложения. Прокаливание угля и удаление летучих веществ происходят при температуре 450-550oС.

Во всех стадиях процесса переугливания древесины жидкий конденсат поступает в сборник 14 и может быть утилизирован. В противном случае конденсат органических продуктов древесины сжигается в пламени от топки.

После остывания продуктов переугливания до температуры 50oС осуществляется выгрузка угля. Открывается загрузочный люк 3. Поочередно снимаются с вращающихся колес съемные контейнеры 6, грузоподъемным механизмом съемный контейнер поднимается и перемещается для выгрузки угля в накопительную емкость (тушильник).

На всех этапах протекания процесса пиролиза контейнеры 6 в корпусе печи 1 перемещаются путем вращения полого несущего вала 5 с помощью управляемого электропривода 8. Вращающий момент передается с несущего вала на вращающиеся колеса 4, закрепленные на нем. Вращение колес приводит в движение контейнеры с сырьем, причем съемные контейнеры сохраняют горизонтальную ориентацию за счет шарнирного крепления 7 на колесах.

Использование вышеописанной установки позволяет ожидать следующих технологических преимуществ по сравнению с приведенными аналогами:

во-первых, повышение качества получаемого угля за счет более равномерного протекания процесса. Равномерность протекания процесса достигается за счет поддержания температурного баланса в среде сугливания съемных контейнеров путем их перемещения в тепловом поле печи;

во-вторых, экономия ресурсов за счет уменьшения потерь на зольность и улучшения распределения тепла. Излишнее тепло идет на подсушку дров.

Возможности утилизации отходов процесса позволяют успешно решать вопросы экологического состояния данной установки.

Формула изобретения

1. Углевыжигательная печь, содержащая корпус и более двух контейнеров для древесины, отличающаяся тем, что контейнеры выполнены съемными и установлены в корпусе печи с возможностью изменять пространственное положение путем кругового перемещения внутри корпуса печи посредством вращения колес, на которых установлены контейнеры, при этом несущий вал, расположенный внутри корпуса печи, при помощи электропривода приводит в движение колеса.

2. Углевыжигательная печь по п. 1, отличающаяся тем, что вал выполнен полым.