УГЛЕВЫЖИГАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ Российский патент 2005 года по МПК C10B1/04 C10B53/02 

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.

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.

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.