УГЛЕВЫЖИГАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ Российский патент 2002 года по МПК C10B1/06 C10B53/02 

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 120-150^oС, 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 150-275^oС 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 275-450^oС происходят бурное выделение тепла, образование основного количества продуктов разложения. Прокаливание угля и удаление летучих веществ происходят при температуре 450-550^oС.

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 50^oС 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.

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.

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.