АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ АКТИВАЦИИ И РЕГЕНЕРАЦИИ Российский патент 2015 года по МПК C01B31/08 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению термической стадии получения зерненных активных углей, в частности парогазовой активации и регенерации после их отработки.

Известен термический модуль для получения углеродных сорбентов по патенту RU 2092757 (опубл. 1995 г.), содержащий вращающиеся печи карбонизации и активации, технологически объединенные по материальным и газовым каналам в единый комплекс, включающий установленную у печи активации печь дожигания газов активации, соединенную с камерой выгрузки, а топка печи карбонизации выполнена отдельно стоящей и снабжена нагревательной камерой, в которой смонтирован рекуператор перегрева теплоносителя, соединенный с камерами ввода и отвода нагретого теплоносителя. Кроме того, топка соединена с камерой выгрузки печи карбонизации.

Известная конструкция не позволяет полностью использовать теплотворную способность применяемого карбонизованного материала в печи активации. Кроме того, топка печи карбонизации является дополнительным объектом потери тепла и требует постоянного сжигания определенного количества топлива. Для охлаждения течки печи активации от перегрева применяется вода, которая используется нерационально. Топка печи активации служит для поддержания температуры внутри печи, что приводит к неравномерному прогреву печи по зонам, а это сказывается на качестве продукта. Использование печи дожигания газов активации требует дополнительного расхода топлива, установки котла утилизации и дымососа, кроме того, на самой печи дожигания происходят потери тепла. Газы активации дожигаются в отдельной печи, установленной на выходе печи активации, и их теплотворная способность не используется для поддержания температуры в печи активации.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является термический модуль для получения активных углей RU №2200923 (опубл. 20.03.03), содержащий вращающуюся печь активации с топкой, камеру загрузки и выгрузки, паровые котлы и пароперегреватель. Паровые котлы установлены на камере загрузки и выгрузки; пароперегреватель соединен по материальным и газовым потокам с печью активации и паровыми котлами в единый комплекс, обеспечивающий автономную работу печи активации.

Недостатком данной конструкции является неэффективная и нестабильная работа паровоздухораспределительного устройства подачи водяного пара для проведения активации, выражающаяся в частом коксовании отверстий в трубах и перекрытии выхода пара, тем самым вызывая недостаток пара для активации и снижение качества получаемого продукта.

Предлагаемым изобретением решается задача создания аппарата для проведения процессов активации и регенерации удобного, экономичного, эффективного в использовании.

Техническим результатом, достигаемым предлагаемым изобретением, является использование тепла отходящих дымовых газов, получаемых при сжигании газов активации в барабане печи, для подготовки пара, повышение качества получаемого продукта.

Для достижения указанного технического результата в аппарате для проведения активации и регенерации, содержащем вращающийся барабан с топкой, камеру смешения и выгрузки, парогенератор и пароперегреватель, загрузочное устройство выполнено по типу труба в трубе, пароперегреватель и парогенератор размещены последовательно в дымовом борове; пароперегреватель соединен системой трубопроводов с парогенератором и загрузочным устройством. В топке размещено два независимых источника сжигания топлива. Вращающийся барабан снабжен частотным преобразователем для изменения частоты вращения барабана и тремя устройствами в виде патрубков с закрывающейся крышкой (хлопушки) для подачи воздуха, необходимого для полного дожигания выделяющихся в процессе активации газов активации.

Отличительными признаками предлагаемого аппарата от указанного выше наиболее близкого аналога является то, что загрузочное устройство выполнено по типу труба в трубе, пароперегреватель и парогенератор размещены последовательно в дымовом борове; пароперегреватель соединен системой трубопроводов с парогенератором и загрузочным устройством. В топке размещено два независимых источника сжигания топлива. Вращающийся барабан снабжен частотным преобразователем для изменения частоты вращения барабана и тремя устройствами в виде патрубков с закрывающейся крышкой (хлопушки) для подачи воздуха, необходимого для полного дожигания выделяющихся в процессе активации газов активации.

Благодаря наличию этих признаков предлагаемый аппарат позволяет вести процессы парогазовой активации угля и регенерации отработанных углей с получением высококачественного продукта; при этом обеспечивается полное сгорание образующихся газов активации и использование тепла от их сгорания для получения пара и его перегрева до необходимой температуры.

На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат активации и регенерации.

На фиг. 2 изображена топка (вид спереди) с двумя горелками.

Аппарат содержит топку 1 (фиг. 1) с двумя независимыми источниками для сжигания топлива: модульной газовой горелкой (UNIGAS P72MD) 2 и горелкой 3 на линии подачи газов активации с регулированием расхода поворотной газовой заслонкой, камеру смешения 4, через которую проходит загрузочное устройство 5 с вмонтированной управляемой заслонкой-мигалкой 6, вращающийся барабан 7 с тремя устройствами для подачи воздуха 8, выгрузочную камеру 9, дымовой боров 10, внутри которого смонтированы пароперегреватель 11 и парогенератор 12, соединенные между собой системой трубопроводов. Пароперегреватель 11 соединен с загрузочным устройством. Вращающийся барабан 7 оборудован частотным преобразователем, который позволяет в процессе работы менять частоту вращения барабана, с целью регулирования производительности печи и качества получаемого продукта. По длине барабана расположены три устройства для подачи воздуха 8 в виде патрубков с закрывающейся крышкой (хлопушки) для подачи воздуха, необходимого для полного дожигания выделяющихся в процессе активации газов активации, тем самым улучшается экологическая обстановка. Подача воздуха регулируется величиной открытия винтового шибера на патрубке. Топка 1 оборудована двумя независимыми источниками: модульной газовой горелкой 2 и горелкой 3 на линии подачи газов активации с регулированием расхода поворотной газовой заслонкой, что позволяет работать как на природном газе (калорийность ~8500 ккал), так и на газах активации (калорийность ~2500 ккал), а также совместно, при этом основной является горелка на газах активации, дополнительной - горелка на природном газе, работающая в режиме «малого горения 10%». Загрузочное устройство 5 выполнено по типу «труба в трубе» с вмонтированной управляемой заслонкой-мигалкой 6, проходит через камеру смешения 4; в межтрубное пространство сверху подается перегретый пар, который предотвращает перегрев течки теплом, выходящим из топки, таким образом продляет срок ее службы и обеспечивает дополнительный перегрев пара. Загружаемый материал также не подвергается быстрому нагреву, попадая в зону высоких температур, а нагревается в потоке пара (прямоток) постепенно, и процесс активации протекает в более мягких условиях, что позволяет улучшить качество получаемого продукта, равномерно развить пористость. Парогенератор 12 представляет собой трубчатый теплообменник, вмонтированный в дымовой боров 10; предназначен для получения насыщенного пара. Дымовые газы с температурой 500-600°C проходят по трубному пространству парогенератора 12, отдавая тепло химически очищенной воде, находящейся в межтрубном пространстве. Образующийся пар, выходя из межтрубного пространства, далее направляется в пароперегреватель 11. Пароперегреватель 11 представляет собой спиралевидный трубопровод (змеевик), расположенный в нижней части дымового борова на выходе из выгрузочной камеры 9, и предназначен для перегрева пара. Насыщенный пар из парогенератора 12 подается в пароперегреватель 11, где перегревается до температуры 250-300°C теплом дымовых газов, выходящих из печи с температурой 700-800°C, откуда по паропроводу подается в межтрубное пространство загрузочного устройства.

Аппарат также снабжен системой контрольно-измерительных приборов с реализацией блокировок и сигнализаций, позволяющих вести контроль и регулирование температуры, загрузку и выгрузку исходного сырья и готового продукта.

Аппарат активации (регенерации) работает следующим образом: Производится запуск аппарата в работу с использованием автоматической модульной горелки 2 или горелки на газах активации 3 в соответствии с действующей инструкцией. При достижении температуры в топке 900°C устанавливается необходимый режим работы печи и производится загрузка исходного угля. Исходный уголь из бункера через весовой дозатор, управляемый весовым контроллером, фиксированными порциями поступает на ленточный конвейер (не показано). Далее порции угля через управляемую заслонку-мигалку 6 подаются в загрузочное устройство 5, а затем в барабан печи 7. В межтрубное пространство загрузочной течки сверху подается перегретый пар, где дополнительно подогревается и, выходя из течки, поступает в барабан печи, где вступает в контакт с углем. Движение потоков в печи - прямоток.

Изобретение относится к аппаратам для получения активных углей, в частности, для парогазовой активации и регенерации. Аппарат для проведения активации и регенерации содержит вращающийся барабан с топкой, камеру смешения и выгрузки, парогенератор и пароперегреватель. Загрузочное устройство выполнено по типу труба в трубе, пароперегреватель и парогенератор размещены последовательно в дымовом борове. Пароперегреватель соединен системой трубопроводов с парогенератором и загрузочным устройством. Изобретение позволяет повысить эффективность и экономичность при получении активных углей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Аппарат для проведения активации и регенерации, содержащий вращающийся барабан с топкой, камеру смешения и выгрузки, парогенератор и пароперегреватель, отличающийся тем, что загрузочное устройство выполнено по типу труба в трубе, пароперегреватель и парогенератор размещены последовательно в дымовом борове, пароперегреватель соединен системой трубопроводов с парогенератором и загрузочным устройством.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что в топке размещено два независимых источника сжигания топлива.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что вращающийся барабан снабжен частотным преобразователем и тремя устройствами в виде патрубков с закрывающейся крышкой для подачи воздуха.