Углевыжигательная печь

 

Изобретение относится к области получения древесного угля в лесохимическом производстве. Углевыжигательная печь включает разделенные воздушной полостью наружный теплоизолирующий кожух и внутренний корпус, выполненный из металла высокой теплопроводности и снабженный загрузочной дверью. Дополнительно она снабжена съемным контейнером на тележке, на боковых стенах которого выполнены эллипсовидные щели с расположенными над ними под углом неподвижными шторами, а на внутренних стенах корпуса установлены подвижные шторы, над контейнером расположена вогнутая крышка, закрепленная на крышке внутреннего корпуса. Использование данного изобретения повышает экономичность процесса получения древесного угля. 4 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области получения древесного угля в лесохимическом производстве.

Известна углевыжигательная печь, включающая разделенные воздушной полостью корпус, снабженный в нижней части закрываемыми отверстиями и в торце загрузочной дверью, и наружный теплоизолирующий кожух, отверстия в корпусе у пода печи оборудованы устройствами для переключения поступления атмосферного воздуха на поступление воздуха из полости между корпусом и наружным кожухом, печь снабжена устройствами принудительной тяги (патент N 2012590, C 10 B 53/02, 15.05.94, Б. N 9).

В известных устройствах разжигание и переугливание древесины осуществляется при ограниченном доступе атмосферного воздуха, а теплопередача происходит за счет естественной конвекции, что приводит к повышенным расходам теплоносителя и затрудняет управляемость процесса пиролиза. Неравномерное распределение температуры в верхней и нижней частях печи приводит к ухудшению качества угля и большим потерям на зольность. Использование принудительной тяги не решает проблемы равномерности распределения тепла по объему среды сугливания.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение экономичности процесса получения древесного угля.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении качества угля.

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 охватывание всего объема древесины. Излишки тепла отходящих газов используются для предварительной подсушки древесины в смежной печи.

Установка предусматривает загрузку древесины в камеру, где осуществляется процесс ее пиролиза. Камера для лучшей теплоизоляции от внешней среды имеет внутренний корпус и наружный кожух, между которыми образована воздушная полость. Древесина загружается внутрь печи в металлическом контейнере с эллипсоидными прорезями для уменьшения влияния теплопроводности на переугливание древесины. Стенки контейнера имеют неподвижные шторы, дно выполнено открывающимся. На внутренней стороне корпуса по периметру установлены подвижные шторы, регулирующие потоки горячих топочных газов. Под кожухом установлен сборник жижки, а над контейнером - крышка.

Тепло для нагрева древесины и обеспечения процесса переугливания древесины в контейнере получают от газообразных продуктов сгорания топлива в топке. Разжигание топлива ведут при герметизации внутреннего корпуса от пода печи. Излишнее тепло при переугливании древесины используется для предварительной подсушки древесины в смежной печи.

По окончанию процесса переугливания и охлаждения угля печь открывают, а контейнер на тележке выкатывают для разгрузки.

Предлагаемое изобретение характеризуется следующими существенными признаками: а) ограничительные - наружный кожух, внутренний корпус, выполненный из металла высокой теплопроводности и снабженный загрузочной дверью; б) отличительные - наличие контейнера на подвижной тележке, оборудованного неподвижными шторами и поворотные шторы, закрепленные на внутренней поверхности внутреннего корпуса; наличие вогнутой крышки, подвешенной над контейнером; наличие системы контроля за ходом процесса; наличие управляемого электропривода; наличие устройства утилизации побочных продуктов пиролиза.

Конструктивное исполнение установки позволяет производить процесс пиролиза как на базе одной печи, так и на нескольких.

На фиг. 1 изображен общий вид установки; на фиг. 2 - вид установки в разрезе по линии А-А; на фиг. 3 - вид установки в разрезе по линии Б-Б; на фиг. 4 - вид установки в разрезе по линии В-В; на фиг. 5 - общий наружный вид установки, вариант с двумя печами; на фиг. 6 - элемент конструкции подвижной шторы в увеличенном масштабе; на фиг. 7 - запорный замок дна контейнера.

Установка (фиг. 1-5) содержит разделенные воздушной полостью 1 наружный кожух 2 и внутренний корпус 3, сваренные из стальных листов, причем корпус выполнен независимо от кожуха для уменьшения тепловых деформаций в процессе эксплуатации. С торцевой стороны корпуса в пазах укреплена подъемная дверь 4 из пористого огнеупора, обшитого стальными листами. Дверь поднимается с помощью подъемного устройства 5, которое приводится в действие электродвигателем 6, и блокируется пальцами 7 с обеих сторон. На потолке внутреннего корпуса на цепях укреплена вогнутая крышка 8, а по периметру корпуса - подвижные шторы 9, вращающиеся на валу 10 (фиг. 6.). Пространственное расположение штор регулируется с помощью штока 11, приводимого в движение электродвигателем 12. Сверху кожуха 2 располагаются дымовые трубы 13, закрывающиеся заслонками 14, рядом располагаются отверстия для установки газоанализатора 15 и предохранительного клапана 16. Наружный кожух 1 имеют ряд технологических отверстий для штока перемещения штор и установки термопар 17 и металлического стержня 18. В нерабочем состоянии отверстия закрываются резьбовыми пробками. На уровне пода уложены шпалы под рельсы, по которым перемещается тележка 19 (фиг. 3). Тележка оборудована стойками 20, внутрь которых устанавливается съемный контейнер 21 с древесиной.

По периметру стенок контейнера выполнены технологические эллипсоидные щели 22, а над ними - неподвижные шторы 23 под углом к горизонту. Дно контейнера выполнено открывающимся и закрепляется замком 24 (фиг. 7). В дне имеются прорези армированные стальными пластинами 25, обеспечивающие свободный доступ топочных газов и слива конденсата. Между стенками камеры в нижней ее части установлен накопительный резервуар (сборник) 26 для сбора конденсата (жижки). В боковой стенке сборника выполнено отверстие, в которое вварена дымовая труба 27 от топки 28. В нижней части сборника имеется сливное отверстие, снабженное задвижкой 29, а сбоку - отверстие для отвода по трубе топочных газов 30 рядом расположенной печи 31 для подсушки древесины, оборудованной тележкой с контейнером (фиг. 5) такими же как и в основной печи. Интенсивность отвода газов регулируется задвижкой 32.

Процесс получения древесного угля в рассматриваемой установке осуществляется следующим образом. Контейнер 21 с предварительно загруженной и подсушенной древесиной устанавливается на площадку тележки 19 таким образом, чтобы неподвижные шторы 23 располагались между стойками 20. Подвижные шторы 9 устанавливаются в вертикальное положение. Дверь поднимается с помощью подъемных устройств 5 и фиксируется в направляющих 33 пальцами 7, а тележка по рельсовому пути перемещается внутрь корпуса 3. Перемещение тележки ограничивается тормозным устройством, включаемым конечным выключателем.

Дверь 4 опускается и притягивается штурвалами 34, вворачиваемых в отверстия в корпусе, после чего дверь обмазывается по периметру глиной с асбестом. Открываются дымовые трубы, затем через топочную дверцу топки 28 производится 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 град. 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 21 до температуры 150 - 275 град. вызовет процесс переугливания. По мере протекания процесса переугливания последовательно закрывают и герметизируют дымовые и газоотводные трубы задвижками 14 и 32. Ход процесса переугливания контролируется по температуре в верхней и нижней частях печи, измеряемой термопарами 17, что позволяет прослеживать неравномерность температуры, которая в обычных условиях весьма существенна (порядка 50%) и приводит к пережогу вверху камеры и недожогу внизу. В ходе процесса происходит поддержание разности температуры в верхней и нижней части камеры на заданном уровне, что обеспечивает равномерность протекания процесса пиролиза по всему объему, осуществляется с помощью изменения положения подвижных штор 9 и регулирования открывания дымовых труб.

При температуре 275 - 450 град. происходит бурное выделение тепла, образование основного количества продуктов разложения. Прокаливание угля и удаление летучих веществ происходит при температуре 450 - 550 град.

Во всех стадиях процесса переугливания древесины жидкий конденсат поступает в сборник 26, и может быть утилизирован открытием задвижки 29. В противном случае конденсат органических продуктов древесины сжигается в пламени от топки.

Готовность угля определяется прощупыванием продуктов перегуливания в контейнере металлическим стержнем 18 через отверстие в нижней части кожуха по величине сопротивления прокаливанию.

После остывания продуктов переугливания до температуры 50 град. осуществляется выгрузка угля. Подъемным устройством 5 поднимают дверь 4 и фиксируют пальцами 7. Из печи выдвигается к месту выгрузки тележка с контейнером 21, грузоподъемным механизмом контейнер поднимается и перемещается на склад угля, где дно контейнера открывается и происходит выгрузка угля в накопительную емкость (тушильник).

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 рационального распределения температуры среды по объему камеры посредством автоматического регулирования газовых потоков перекрытием путей их протекания.

Во-вторых, экономия ресурсов за счет уменьшения потерь на зольность и улучшения распределения тепла. Излишнее тепло идет на подсушку дров.

Возможности утилизации отхода процесса позволяет успешно решать вопросы экологического состояния данной установки.

Формула изобретения

1. Углевыжигательная печь, включающая разделенные воздушной полостью наружный теплоизолирующий кожух и внутренний корпус, выполненный из металла высокой теплопроводности и снабженный загрузочной дверью, отличающаяся тем, что она снабжена съемным контейнером на тележке, на боковых стенах которого выполнены эллипсовидные щели с расположенными над ними под углом неподвижными шторами, а на внутренних стенах корпуса установлены подвижные шторы, над контейнером расположена вогнутая крышка, закрепленная на крышке внутреннего корпуса.

2. Углевыжигательная печь по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена управляемым электроприводом, с помощью которого регулируется пространственное положение подвижных штор.

3. Углевыжигательная печь по п.1, отличающаяся тем, что дно контейнера выполнено открывающимся.

4. Углевыжигательная печь по п.3, отличающаяся тем, что дно контейнера выполнено с щелевидными отверстиями, часть из которых оребрена.

5. Углевыжигательная печь по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена сборником жижки для утилизации отходов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7