пиролизер для производства топливных углей

Формула изобретения

1. Пиролизер для производства топливных углей, включающий две печные камеры, одна из которых служит для проведения процесса пиролиза исходной массы, а другая - для ее сушки, причем камеры размещены с образованием блока и имеют топочные устройства, над которыми расположены две реторты с отверстиями для выхода парогазов, расположенными в нижних частях реторт, причем печная пиролизная камера имеет приспособление для циркуляции дымо- и парогазов, размещенное внутри камеры по ее вертикали, а вход топочного устройства печной сушильной камеры соединен с выходом печной пиролизной камеры, отличающийся тем, что топочное устройство печной сушильной камеры выполнено как камера дожигания парогазов, которая соединена с топочным устройством печной пиролизной камеры с помощью каналов, причем в районе входа камера дожигания оборудована отверстиями для подачи воздуха.

2. Пиролиз по п. 1, отличающийся тем, что на выходе камера дожигания оборудована шиберной регулировочной заслонкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области пиролиза древесины и других видов низкосортного твердого кускового топлива, содержащих летучие вещества, для производства топливных углей.

Известна установка для производства древесного угля, представляющая собой углевыжигательную печь, включающую три печные камеры одинаковой конструкции. В камере установлен контейнер, который является сборным из десяти металлических емкостей, каждая из которых имеет объем 8,8 м³, наполняемый древесиной.

Система газоходов включает канал для подвода газов от топки, пространство между емкостями и камерой и канал для вывода газов из камеры (патент РФ 2027735, C 10 B 1/04, 1995).

Недостатками известной установки являются: получение неравномерно прокаленного угля из-за значительного удаления центральной части емкости от потока топочных газов, что является причиной неравномерного теплового воздействия на древесину; большой расход топлива на обогрев емкости и создание необходимого режима для сушки и термического разложения древесины; загрязнение окружающей среды, так как парогазы, выделяемые при пиролизе древесины, вместе с дымовыми газами от топки выбрасываются в атмосферу.

Эти недостатки в той или иной мере устранены в конструкции установки для производства древесного угля, которая по технической сущности и достигаемому результату наиболее близка к заявляемому изобретению. Эта установка включает печную камеру с топочным устройством, над которым установлена реторта с отверстиями для выхода парогазов, выполненными в нижней части реторты, и с приспособлением для циркуляции дымовых газов от сжигания топлива, размещенным внутри реторты по вертикальной ее оси. Установка может быть снабжена дополнительными печными камерами, снабженными трубопроводами для отвода дымовых газов, соединяющими камеры последовательно, при этом печные камеры будут размещены с образованием блоков. В случае блочной компоновки одна из установок блока будет предназначаться для пиролиза, а остальные - для сушки древесины отходящими газами из камеры пиролиза. Затраты топлива будут необходимы лишь в начальный момент при разогреве камеры пиролиза. При установившемся режиме - с момента начала активного пиролиза, сопровождающегося бурным выделением парогазов, дополнительного расхода топлива не потребуется, так как для поддержания процесса будет достаточно тепла от сжигания выделяемых парогазов (патент РФ 1790209, кл. C 10 B 1/04, 1990).

Недостатками известной установки при блочной ее конструкции являются загрязнение окружающей среды пиролизными газами, выбрасываемыми в атмосферу из камеры сушки, куда поступает до 70% неокисленных парогазов из камеры пиролиза из-за недостаточного количества воздуха для их окисления, поступающего в камеру сгорания пиролизной камеры при установившемся режиме работы установки; недостаточно высокая температура, создаваемая в камере сушки горячими газами из камеры пиролиза, что приводит к недостаточно высокой удельной производительности из-за длительности оборота установки.

Кроме того, отсутствие регулировки обогрева реторты в сушильной камере весьма ограничивает получение древесных углей различного качества.

Задачей изобретения является создание конструкции пиролизера для производства топливных углей, обладающей высокой удельной производительностью, экологической чистотой процесса, а также позволяющей выпускать топливные угли различного качества, определяемого их плотностью и содержанием углерода.

Поставленная задача решается при создании пиролизера для производства топливных углей, включающего две печные камеры, одна из которых служит для проведения процесса пиролиза исходной массы, а другая - для ее сушки, причем камеры размещены с образованием блока и имеют топочные устройства, над которыми расположены две реторты с отверстиями для выхода парогазов, расположенными в нижних частях реторт, причем печная пиролизная камера имеет приспособление для циркуляции дыма и парогазов от сжигания топлива, размещенное внутри камеры по ее вертикали, а вход топочного устройства печной сушильной камеры соединен с выходом печной пиролизной камеры, согласно изобретению топочная камера печной сушильной камеры выполнена, как камера дожигания парогазов, которая соединена с топочным устройством печной пиролизной камеры с помощью каналов, причем в районе входа камера дожигания оборудована отверстиями для подачи воздуха.

Кроме этого, на выходе камера дожигания парогазов может быть оборудована шиберной регулировочной заслонкой.

В таком пиролизере выполнение топочной камеры печной сушильной камеры, как камеры дожигания парогазов, которая соединена с топочным устройством печной пиролизной камеры с помощью каналов, а также оборудование камеры дожигания отверстиями подачи воздуха, расположенными в районе входа камеры, приводит к более полному сжиганию неокисленных парогазов, поступающих из пиролизной камеры, что резко снижает выброс этих газов в атмосферу, обеспечивая экологическую чистоту работы пиролизера.

Более полное сжигание неокисленных парогазов в камере дожигания с помощью огнегазовой смеси, поступающей по каналам в камеру дожигания из топочного устройства печной пиролизной камеры, а также выполнение отверстий подачи воздуха в районе входа камеры дожигания обеспечивает создание высокой температуры в камере сушки, доводящей исходную массу до стадии начала пиролиза, снижает длительность оборота установки, что приводит к ее высокой удельной производительности.

Кроме этого, возможное оборудование камеры дожигания шиберной регулировочной заслонкой может позволить регулирование температуры сушки сырья, что предопределяет получение топливных углей различного качества, определяемого их плотностью и содержанием углерода.

Сопоставительный анализ заявляемого пиролизера и прототипа показывает, что заявляемый объект отличается от известного тем, что топочная камера печной осушительной камеры выполнена как камера дожигания парогазов, которая соединена с топочным устройством печной пиролизной камеры с помощью каналов, причем в районе входа камера дожигания оборудована отверстиями для подачи воздуха.

На выходе камера дожигания такого пиролизера может быть оборудована шиберной регулировочной заслонкой.

Таким образом, заявляемый пиролизер соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило сделать вывод, что оно явным образом не следует из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Возможность использования пиролизера для пиролиза древесины и других видов низкосортного твердого кускового топлива, содержащих летучие вещества, обеспечивает ему критерий "промышленная применимость".

Предлагаемый пиролизер изображен на прилагаемом чертеже, где представлен его общий вид в разрезе.

Пиролизер для производства угля включает две печные камеры, одна из которых 1 служит для проведения процесса пиролиза исходной массы, а другая 2 - для ее сушки, причем камеры 1, 2 размещены с образованием блока со съемной крышкой 3 и имеют топочные устройства 4, 5, над которыми расположены две реторты 6, 7 на подставках 8 с отверстиями 9 для выхода парогазов, расположенными в нижних частях реторт 6, 7, причем первая пиролизная камера 1 имеет приспособление 10 для циркуляции дымо- и парогазов от сжигания топлива, размещенное внутри камеры 1 по ее вертикали, топочная камера 5 печной сушильной камеры 2 соединена своим входом 11 с выходом 12 печной пиролизной камеры 1 и является камерой дожигания парогазов, которая соединена каналами 13 с топочным устройством 4 печной пиролизной камеры 1, причем в районе входа 11 камера дожигания 5 оборудована отверстиями 14 для подачи воздуха.

Камера дожигания 5 пиролизера может быть оборудована на выходе 15 шиберной регулировочной заслонкой 16.

На входе и выходе пиролизер оборудован шиберными заслонками 17, 18.

Пиролизер для производства древесного угля работает следующим образом.

При открытой крышке 3 в камеры 1 и 2 помещают с помощью специального загрузочного устройства, например консольно-козлового крана, две реторты 6, 7, заполненные исходным сырьем, устанавливая их таким образом, чтобы края реторт опирались на подставки 8. Крышку 3 устанавливают на блок, герметично перекрывая верхнюю часть от выхода дымовых газов. По окончании загрузки камеру пиролиза 1 разогревают, для чего в топочном устройстве 4 сжигают специальное топливо, подавая его при открытии шиберной заслонки 17. Дымовые газы от сжигания топлива поднимаются в промежутке между стенкой реторты 6 и приспособлением 10 для циркуляции дымо- и парогазов, равномерно обогревая стенки реторты 6 снаружи. В результате масса в реторте 6 пиролизной камеры 1 высушивается и начинается ее термическое разложение. Парогазы пиролиза выходят из реторты 6 через отверстия 9, попадают в топочное устройство 4 и сгорают. В момент начала выделения парогазов подача топлива в топку сокращается, а в период максимального их выделения подача топлива прекращается вообще. Однако при таком установившемся режиме работы в топочное устройство 4 пиролизной камеры 1 поступает недостаточное количество кислорода воздуха для полного окисления парогазов, количество которых, выделяемое из реторты 6 через отверстия 9, велико. В результате на выход 12 печной пиролизной камеры 1, огибая приспособление 10 для циркуляции дымо- и парогазов, а также на вход 11 камеры дожигания парогазов 5 печной сушильной камеры 2 поступает большое количество (до 70%) неокисленных парогазов, способных нанести большой вред экологии.

В камере дожигания 5 неокисленные парогазы полностью сгорают при подаче на ее вход 11 воздуха через отверстия 14 и газопламенной смеси через каналы 13, приводя к большей экологической чистоте по сравнению с прототипом. При этом температура в камере дожигания 5 поднимается до 1500^oC и выше, что значительно убыстряет процесс сушки исходной массы в реторте 7, доводя этот процесс до стадии начала пиролиза, что повышает удельную производительность установки по сравнению с прототипом.

Процесс сушки может быть отрегулирован с помощью шиберной регулировочной заслонки 16, установленной на выходе 15 камеры 5, распределяющей количество горячих газов, идущих на обогрев реторты 7 печной сушильной камеры 2 и на утилизацию через шиберную заслонку 18. Такая регулировка позволяет получать топливные угли различного качества, что невозможно осуществить в прототипе.

При окончании процесса пиролиза открывается крышка 3, реторту 6 с готовой продукцией вынимают из камеры 1 и ставят на охлаждение, реторту 7 с материалом, подвергнутым начавшемуся пиролизу, переставляют в камеру 1, в камеру 2 ставят подготовленную, заполненную исходным сырьем реторту, крышку 3 закрывают и процесс повторяют.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет создать новую конструкцию пиролиза для производства топливных углей с отсутствием вредных выбросов парогазов в атмосферу, с высокой удельной производительностью и способную выпускать топливные угли различного качества.