УСТАНОВКА ДЛЯ ПИРОЛИЗА ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 2009 года по МПК C10B53/02 F23G5/27 

Изобретение относится к области получения угля в лесохимическом производстве и может быть использовано при утилизации отходов деревообрабатывающих предприятий.

Известна углевыжигательная печь, содержащая теплоизолированный корпус для установки контейнеров с дровами и топку (см., например, а.с. №1204627, МКИ С10В 1/06, 1986).

Недостаток этой печи заключается в отсутствии системы охлаждения, что приводит к увеличению длительности цикла и, соответственно, уменьшению производительности. Кроме того, неиспользуемая парогазовая смесь загрязняет окружающую среду.

Известна также 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 С10В 1/06, 1994).

К недостаткам данного технического решения следует отнести следующее. Воздуходувка расположена на выходе из камеры пиролиза перед охладителем, что ведет к быстрому выходу ее из строя ввиду высокой температуры пирогазов (450-500°С). Наличие гидрозатвора снижает эффективность сушки, поскольку происходит увлажнение сушильного агента.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является углевыжигательная печь, содержащая теплоизолированные камеры пиролиза и сушки для установки контейнеров с дровами, топку, расеиватель, трубопровод с газодувкой и охладителем (см. Пат. РФ №2256686, МКИ С10В 1/04, 2004).

К недостаткам данного технического решения относятся низкая эффективность процессов сушки и низкая степень утилизации неконденсируемых газов. Низкая эффективность сушки обусловлена нагревом сушильного агента через промежуточный теплоноситель, а низкая степень утилизации газов вызвана тем, что часть пирогазов выбрасывается в атмосферу для обеспечения режима работы установки. Кроме того, смешение пиролизных и топочных газов в камере сгорания приводит к уменьшению их теплотворной способности.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса, за счет повышения производительности, улучшения экологичности процесса и сокращения эксплуатационных затрат.

Указанная цель достигается тем, что в установке для пиролиза древесины, включающей камеру пиролиза и сушки, конденсатор, газодувку, газогенераторную топку и камеру сгорания с горелочным устройством, газогенераторная топка напрямую соединена с внутренним объемом камеры пиролиза; камера пиролиза расположена в камере сгорания над горелочным устройством и образует с ней два прямоугольных канала; камера сгорания соединена воздуховодом с камерой сушки, имеется возможность регулируемого отбора избытка смеси пиролизного и генераторного газа из нагнетательной линии газодувки.

Сопоставительный анализ с прототипом позволят сделать вывод, что заявляемое техническое решение отличается тем, что газогенераторная топка напрямую соединена с внутренним объемом камеры пиролиза; камера пиролиза расположена в камере сгорания над горелочным устройством и образует с ней два прямоугольных канала; камера сгорания соединена воздуховодом с камерой сушки, имеется возможность регулируемого отбора избытка смеси пиролизного и генераторного газа из нагнетательной линии газодувки.

Благодаря тому, что газогенераторная топка напрямую соединена с внутренним объемом камеры пиролиза, исключается возможность окисления переугливаемого продукта в процессе пиролиза, что приводит к повышению качества древесного угля. Расположение камеры пиролиза в камере сгорания над горелочным устройством с наличием прямоугольных каналов позволяет обеспечить более полную утилизацию неконденсируемых газов в горелочном устройстве, поскольку они не смешиваются с топочными, и их теплотворная способность не уменьшается, а также интенсифицировать процесс пиролиза за счет нагрева сырья через стенку камеры пиролиза. Соединение камеры сгорания с камерой сушки позволяет более эффективно производить процесс сушки ввиду осуществления его горячими газами, подаваемыми из камеры сгорания, а не через промежуточный теплоноситель. Возможность регулируемого отбора избытка смеси пиролизного и генераторного газа позволяет осуществить ее энергетическое использование в котлах и тепловых двигателях.

Сущность изобретения поясняется схемой, на которой представлен общий вид установки для пиролиза древесины (см. чертеж).

Установка для пиролиза древесины содержит камеру пиролиза 1, сушильную камеру 2, конденсатор 3, газодувку 4, газогенераторную топку 5, камеру сгорания 6, горелочное устройство 7.

Газогенераторная топка 5 представляет собой газогенератор, снабженный шнековым питателем 14 с электроприводом 11, бункером для отходов 26 и дутьевым вентилятором 12. Газогенераторная топка 5 герметично закрывается дверцей 24 и соединяется с камерой пиролиза 1 через шибер 10.

Камера пиролиза 1 снабжена герметично закрывающейся дверцей 17, а также входными 28 и отводным патрубком 27. Внутри камеры пиролиза установлена распределительная решетка 15. Через отводной патрубок 27 камера пиролиза 1 последовательно соединена с конденсатором 3 и газодувкой 4. Нагнетательная линия газодувки 4 соединена через задвижки 9, 8, 29 с горелочным устройством 7, входным патрубком 28 и энеретическим оборудованием соответственно. Камера пиролиза 1 расположена горизонтально в камере сгорания 6 и образует с ней два прямоугольных канала. В нижней части камеры сгорания 6 горизонтально по центру установлено горелочное устройство 7. Также камера сгорания 6 снабжена дутьевыми отверстиями 16 и отводным патрубком 31. Через отводной патрубок 31 камера сгорания 6 соединена с эжектором 30 камеры сушки 2. В верхней части камеры сушки 2 имеется отвод 23 для отработавших газов. Камера герметично закрывается размещенной сбоку дверцей 24. Внутри камеры имеется контейнер 22, выполненный из перфорированного металлического материала, на роликах 19 и вентилятор 18.

Процесс получения древесного угля в рассматриваемой установке для пиролиза древесины осуществляется следующим образом.

Предварительно высушенное сырье помещается в камеру пиролиза 1 и закрыватся крышкой 17. В камеру сушки 2 помещают сырую древесину.

Топливные отходы деревообработки, загруженные в бункер 26, шнековым питателем 14 передаются в необходимом количестве в газогенераторную топку 5. Они поджигаются через дверцу 24, и в газогенераторной топке 5 начинается процесс их газификации. Производительность газогенераторной топки 5 регулируется частотой вращения электропривода 11, задвижкой 13 и шибером 10. Образовавшиеся в газогенераторной топке 5 газы подаются по газоходу через входной патрубок 28 в камеру пиролиза 1 и равномерно распределяются по сечению камеры пиролиза 1 благодаря распределительной решетке 15, обогревая пиролизное сырье.

Начальная стадия процесса идет с поглощением тепла, выделяемого газогенераторной топкой 5. После того, как древесина разогревается 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. На стадии прогрева древесины генераторный газ из камеры пиролиза 1 через отводной патрубок 27 и конденсатор 3 подается газодувкой 4, при закрытой задвижке 8, в горелочное устройство 7, где происходит его сжигание. Образовавшиеся при сжигании генераторного газа топочные газы обеспечивают дополнительный нагрев сырья через стенку камеры пиролиза 1. Далее топочные газы через отводной патрубок 31 камеры сгорания 6 подаются в камеру сушки 2. В эжекторе 30 камеры сушки 2 осуществляется смешение топочного газа с воздухом для обеспечения заданных параметров сушильного агента (100-200°С). В процессе сушки исходного сырья циркуляция сушильного агента через контейнер 22 осуществляется вентилятором 18. Отработанный сушильный агент выбрасывается в атмосферу через отвод 23 камеры сушки 2. Также в ходе процесса осуществляется отбор генераторного газа через задвижку 29 для его использования в энергетических целях.

Дальнейшее нагревание древесины до температуры 150-450°С вызовет процесс карбонизации сырья. С началом процесса карбонизации в зависимости от потребности в горючем газе прикрывается или закрывается шибер 10. При этом ход процесса пиролиза и сушки сырья осуществляется за счет тепла сжигаемых в горелочном устройстве 7 неконденсируемых пирогазов.

В течение всех стадий процесса пиролиза смесь паров конденсируется в конденсаторе 3 и собирается в сборнике 25.

По окончании процесса пиролиза открывается задвижка 8, закрывается задвижка 9 и шибер 10 и начинается процесс охлаждения древесного угля. Пирогазы, проходя через конденсатор 3, охлаждаются и подаются газодувкой 4 через задвижку 8 и входной патрубок 28 в камеру пиролиза 1. В камере пиролиза 1 пирогазы, проходя через древесный уголь, интенсивно охлаждают его.

По окончании процесса охлаждения открывается дверца 17 и осуществляется выгрузка угля. Из камеры сушки 2 извлекается контейнер 22 с высушенным сырьем, которое помещается в камеру пиролиза 1, а в камеру сушки загружается новый контейнер с сырым сырьем.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет повысить эффективность процесса пиролиза за счет повышения производительности, улучшения экологических показателей и сокращения эксплуатационных затрат.

Изобретение может быть использовано при утилизации отходов деревообрабатывающих предприятий. Высушенное сырье помещают в камеру пиролиза 1. В камеру сушки 2 помещают сырую древесину. Отходы деревообработки, загруженные в бункер 26, шнековым питателем 14 передаются в газогенераторную топку 5. Образовавшиеся в газогенераторной топке 5 газы подаются по газоходу в камеру пиролиза 1. На стадии прогрева древесины генераторный газ из камеры пиролиза 1 через отводной патрубок 27 и конденсатор 3 подается газодувкой 4 в горелочное устройство 7, где происходит его сжигание. Образовавшиеся при сжигании генераторного газа топочные газы обеспечивают дополнительный нагрев сырья через стенку камеры пиролиза 1. Далее топочные газы через отводной патрубок 31 камеры сгорания 6 подаются в камеру сушки 2. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса и сократить эксплуатационные затраты. 1 ил.

Установка для пиролиза древесины, включающая камеры пиролиза и сушки, конденсатор, газодувку, газогенераторную топку и камеру сгорания с горелочным устройством, отличающаяся тем, что газогенераторная топка напрямую соединена с внутренним объемом камеры пиролиза; камера пиролиза расположена в камере сгорания над горелочным устройством и образует с ней два прямоугольных канала; камера сгорания соединена воздуховодом с камерой сушки, имеется возможность регулируемого отбора избытка смеси пиролизного и генераторного газа из нагнетательной линии газодувки.