ПЕЧЬ ДЛЯ АКТИВАЦИИ ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ Российский патент 2009 года по МПК C10B31/08 

Изобретение относится к области производства активированных углей из древесного угля и может быть использовано при утилизации неликвидной древесины.

Известна печь для активации древесного угля из углеродосодержащих материалов, включающая корпус, расположенную внутри него цилиндрическую реторту, выполненную с отношением длины к диаметру 1:15-35, огнеупорную теплоизоляцию из термостойкого волокнистого материала, систему нагревательных элементов, патрубки для ввода газообразных реагентов внутрь реторты, а также загрузочные и выгрузочные устройства, систему нагрева, выполненную в виде спиралей, горизонтально расположенных над и под ретортой, RU 2023966.

Недостатками этой печи являются низкая производительность, высокая энергоемкость и металлоемкость.

Известна также печь, содержащая корпус с огнеупорной изоляцией, расположенную внутри него цилиндрическую реторту с перемешивающим устройством, нагревательные элементы, выполненные в виде газовых горелок, установленных внутри корпуса по длине реторты на расстоянии от нее, равном 0,2-0,4 ее диаметра, RU 2113671.

Получаемый с помощью этой печи активированный уголь характеризуется неоднородностью качественных показателей, особенно по объему развиваемых микропор и механической прочности, при этом энергоемкость устройства весьма высока, реторта печи от прямого попадания пламени газовой горелки прогорает, часто выходит из строя, требует замены или ремонта.

Известна печь для активации углеродосодержащего материала, содержащая корпус с огнеупорной изоляцией, расположенную внутри него цилиндрическую реторту (реактор) с перемешивающим устройством, нагревательные элементы, выполненные в виде газовых горелок, устройства для загрузки и выгрузки, а также патрубки для ввода газообразных реагентов; ось газовых горелок смещена относительно оси реторты на величину 0,9-1,2 радиуса последней, а камера печи снабжена патрубком для отвода нагревающих газов, RU 2182112.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Недостатком прототипа является необходимость наличия отдельного источника подачи диоксида углерода (СО₂). Это усложняет и удорожает устройство. Вместе с тем, СО₂, образующийся при сгорании углеводородного топлива (газа), используется только как теплоноситель и не участвует в процессе активации углеродосодержащего материала, что негативно сказывается на экономичности печи.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности использования СО₂, образующегося при сгорании газа в процессе активации древесного угля, тем самым исключение необходимости наличия отдельного источника СО₂, упрощение устройства и повышение его экономичности.

Согласно изобретению в печи для активации древесного угля, содержащей реактор с устройством для загрузки угля, размещенный в нагревательной камере, источник подачи водяного пара, а также одно или более устройств для сжигания углеводородного топлива, установленных с возможностью подачи продуктов сгорания в нагревательную камеру, нагревательная камера разделена по ее высоте перегородкой на две части, источник подачи водяного пара сообщен магистралью с нижней частью нагревательной камеры, а в стенках реактора выполнены сквозные отверстия, сообщающие нагревательную камеру с полостью реактора; источник подачи водяного пара дополнительно соединен магистралью с верхней частью нагревательной камеры.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает новое свойство объекта: СО₂, образующийся при сгорании углеводородного топлива, участвует в процессе активации угля. Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - печь в продольном разрезе;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Печь для активации древесного угля содержит реактор 1 с устройством 2 для загрузки угля. Реактор 1 представляет собой вертикальную шахту из термостойкого материала, в частности шамотного кирпича марки ША-5. Реактор 1 размещен в нагревательной камере 3, выполненной из того же материла и снабженной снаружи термоизоляционной оболочкой, выполненной из базальтового волокна (оболочка условно не показана). Печь размещена на подставке, состоящей из плиты 4, выполненной из огнеупорного бетона, установленной на железобетонных стойках 5. В нижней части реактора 1 имеется устройство 6 для выгрузки готового продукта - активированного угля, снабженное затвором 7. Нагревательная камера 3 разделена по ее высоте перегородкой 8 на две части: верхнюю и нижнюю. Источник 9 подачи водяного пара сообщен магистралью 10 с нижней частью нагревательной камеры 3. Устройство для сжигания углеводородного топлива, в частности природного газа, представляет собой горелку 11. Горелка 11 установлена в конкретном примере в камере 12 сгорания, сообщающейся с камерой 3; горелка 11 может быть вмонтирована и непосредственно в стенку камеры 3. В стенках реактора 1 выполнены сквозные отверстия 13, сообщающие нагревательную камеру 3 с полостью реактора 1. В верхней части камеры выполнена газоотводная труба 14. Источник 9 подачи водяного пара дополнительно соединен с магистралью 15 с камерой 12 сгорания.

Устройство работает следующим образом.

Подготовленный и фракционированный древесный уголь подается в устройство 2 для загрузки. В горелку 11 подается природный газ и воздух, которые смешиваются и сгорают в камере 12 сгорания. Продукты сгорания с температурой 850-900°С, включающие водяной пар и СО₂, поступают в верхнюю часть нагревательной камеры 3 и через отверстия 13 проходят в полость реактора 1. При этом они проходят через находящийся в реакторе 1 древесный уголь, нагревают его до температуры 800-850°С и вступают с ним в известную реакцию, активируя древесный уголь. Затем водяной пар и СО₂ входят через отверстия 13 в противоположной стенке реактора 1 в верхнюю часть нагревательной камеры 3. От источника 9 подачи водяного пара, например парового коллектора, по магистрали 10 насыщенный водяной пар с температурой около 105°С поступает в нижнюю часть камеры, через отверстия 13 проходит в реактор 1 и охлаждает уголь в его нижней части перед выгрузкой. При этом водяной пар нагревается до температуры 650-700°С, поднимается вверх и смешивается с газами в верхней части реактора, обогащая их состав. Активированный уголь выводят через устройство 6 для выгрузки с затвором 7.

Для снижения температуры продуктов горения до требуемых 850-900°С в камеру 12 сгорания подается водяной пар от источника 9.

Для реализации изобретения используется обычное заводское оборудование и известные материалы, что обусловливает, по мнению, заявителя, соответствие настоящего изобретения критерию «промышленная применимость».

Изобретение может быть использовано при утилизации неликвидной древесины. Подготовленный и фракционированный древесный уголь подают в устройство 2 для загрузки. В горелку 11 подают природный газ и воздух, которые смешиваются и сгорают в камере 12 сгорания. Продукты сгорания, включающие водяной пар и CO₂, поступают в верхнюю часть нагревательной камеры 3 и через отверстия 13 проходят в полость реактора 1. Проходя через древесный уголь, продукты сгорания нагревают его и вступают с ним в реакцию. Затем водяной пар и CO₂ входят через отверстия 13 в противоположной стенке реактора 1 в верхнюю часть нагревательной камеры 3. От источника 9 подачи водяного пара по магистрали 10 насыщенный водяной пар поступает в нижнюю часть камеры, через отверстия 13 проходит в реактор 1 и охлаждает уголь в его нижней части перед выгрузкой. Изобретение позволяет обеспечить возможность использования CO₂, образующегося при сгорании газа в процессе активации древесного угля, упростить конструкцию устройства и повысить его экономичность. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Печь для активации древесного угля, содержащая реактор с устройством для загрузки угля, размещенный в нагревательной камере, источник подачи водяного пара, а также одно или более устройств для сжигания углеводородного топлива, установленных с возможностью подачи продуктов сгорания в нагревательную камеру, отличающаяся тем, что нагревательная камера разделена по ее высоте перегородкой на две части, источник подачи водяного пара сообщен магистралью с нижней частью нагревательной камеры, а в стенках реактора выполнены сквозные отверстия, сообщающие нагревательную камеру с полостью реактора.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что источник подачи водяного пара дополнительно соединен магистралью с верхней частью нагревательной камеры.