Способ и устройство утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом


 


Владельцы патента RU 2433158:

Харитонов Михаил Андреевич (RU)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Реторты 4 с загруженными в них углеродосодержащими отходами нагревают снаружи в печи 1. Одновременно с наружным нагревом топочные газы нагнетают внутрь реторт 4 и смешивают их с отходящими горючими газами, полученными в результате пиролиза. Полученную смесь газов по трубам 5 и 6 направляют последовательно из одной реторты 4 в другую, а затем в топку 2 печи 1, где сжигают. Твердые остатки удаляют из реторт 4 после охлаждения. Изобретение позволяет повысить эффективность работы установки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам и устройствам пиролиза органических веществ, в частности, для разложения углеродосодержащих отходов пиролизом с последующим удалением конечного остатка.

Способы пиролиза углеродосодержащих веществ известны давно и описаны в литературе [1]. Сущность процесса заключается в разложении их без доступа воздуха. Процесс широко используется, например, для получения древесного угля и других сопутствующих газообразных веществ.

Известны устройство и способ получения древесного угля [2]. Сущность изобретения в том, что нагрев сырья производят последовательно в разных

температурных интервалах в стальной вертикальной реторте, снабженной несколькими связанными между собой камерами, отделяемыми друг от друга дырчатыми шиберами, обеспечивающими при поднятии перемещение древесины в каждую последующую камеру-секцию.

Недостаток устройства в том, что при перемещении древесины из секции в секцию происходит ее разрушение, что удлиняет процесс пиролиза из-за прерывания процесса. Тот же недостаток присущ устройству для пиролиза древесины [3]. Перемещение углеродосодержащего материала по шахтам приводит к ее дроблению и неполному разложению.

Известен пиролизер для производства топливных углей [4], который включает две печные камеры, одна предназначена для пиролиза древесины, другая - для просушки. В топочных устройствах расположены две реторты.

Недостаток конструкции в том, что проведение процесса пиролиза в одной реторте затрудняет изменение температурного режима, необходимого для переработки большого количества сырья.

Известен способ получения древесного угля пиролизом углеродосодержащего сырья [5], например, древесины, отличительной особенностью которого является то, что пиролиз осуществляют в герметичных перемещаемых ретортах, нагрев которых осуществляют в печи ступенчато в разных температурных режимах, перемещая последние в зоны с разными температурами нагрева, при этом сначала в каждой реторте производят просушку сырья при температуре 180…200°С в первой зоне нагрева до полного удаления воды, затем ее перемещают во вторую зону нагрева, где производят отделение смол, кислот и спирта, нагревая реторту до 380°…400°С, причем в начале этого периода подводят внешнее тепло, а в конце уменьшают подачу тепла извне, извлекая реторту из печи, сохраняя указанную температуру процесса за счет экзотермической реакции сырья, затем на третьей стадии снова увеличивают подачу тепла извне, нагревая реторту до 480…500°С в третьей зоне нагрева, при этом производят разделение смеси газов и твердых фракций продукта, причем первые утилизируют и/или направляют в топку печи, а готовую продукцию выгружают после охлаждения реторты до температуры ниже самовоспламенения продукта.

Для реализации способа предложена установка для получения древесного угля пиролизом из углеродосодержащего сырья [5], например, древесины, содержащая ретортную печь, топку и герметичные нагреваемые реторты, устройства отделения горючих газов и выгрузки готового продукта. Особенностью конструкции является то, что печь выполнена многопозиционной по числу стадий процесса и снабжена таким же количеством герметичных реторт с патрубками для отвода смеси горючих газов в приемный коллектор ресивера для утилизации и/или сжигания в топке, и установленных в отдельные топочные камеры с разной температурой нагрева, сообщающееся между собой газоходами, входные и выходные отверстия которых в каждой камере расположены на различных уровнях, установка снабжена площадкой для охлаждения реторт с готовым продуктом, грузоподъемным устройством для перемещения реторт между загрузочной площадкой, топочными камерами и кантователем для выгрузки реторт, снабженными приемным бункером готового продукта.

Известна установка [6] для ликвидации углеродосодержащих отходов, содержащая ретортную печь с топкой, герметичные нагреваемые реторты, устройства отделения горючих газов из реторт, охлаждения реторт, загрузки сырья и выгрузки. Топка печи снабжена двумя параллельными секциями с местами установки реторт и секцией дожига горючих газов, реторты снабжены выпускными трубопроводами, направленными в топку печи, печь снабжена охладителем отходящих топочных газов и дымососом, соединенным с вытяжной трубой.

Недостаток упомянутого устройства в том, что в этом техническом решении недостаточно эффективно утилизируются отходящие газы, но по своей технической сущности последнее изобретение может служить прототипом предлагаемым способу и устройству.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы установки.

Для решения поставленной задачи авторами предложен способ утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом в ретортах, заключающийся в нагреве реторт снаружи в печи, разложении отходов на газообразные и твердые составляющие, удалении из реторт отходящих газов во время пиролиза и последующем удалении твердых составляющих из охлажденных реторт. Кроме того, дополнительно и одновременно с наружным нагревом топочные газы нагнетают внутрь реторт, смешивают с отходящими горючими газами, произведенными в результате пиролиза, полученную смесь газов направляют последовательно из одной реторты в другую, а затем в топку печи, где сжигают.

Способ реализуется в устройстве для утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом, содержащем печь с топкой и дымоходом, в которой установлены герметичные реторты, снабженные газоотводящими трубопроводами. Топка печи выполнена из последовательно установленных отдельных секций, в каждой из которых установлены реторты, в стенках секций выполнены входные и выходные газоходные отверстия для топочных газов, причем в нечетных секциях входные газоходные отверстия выполнены внизу, а выходные - в верху секции, а в четных секциях - наоборот, последняя секция снабжена вытяжным дымососом, кроме того, топка снабжена нагнетающим дымососом, вход которого установлен в топке, а выход направлен во входную трубу, установленную в верхней части первой реторты ряда последовательно расположенных аналогичных реторт, каждая из которых снабжена выходным газоотводящим трубопроводом, соединенным с входной трубой каждой из последующих реторт, при этом выходной трубопровод последней реторты направлен в топку печи.

На чертеже изображена установка по переработке углеродосодержащих отходов.

Установка содержит печь 1 с топкой 2 и дымоходом 3. Топка 2 печи 1 выполнена из последовательно установленных отдельных секций 7, в каждой из которых установлены реторты 4, снабженные газоподводящими трубопроводами 5 и газоотводящими трубопроводами 6.. Секции 7 сообщаются газоходными отверстиями 8 для топочных газов, причем в нечетных секциях входные газоходные отверстия выполнены внизу, а выходные - вверху секции, а в четных секциях - наоборот, последняя секция снабжена вытяжным дымососом 9, кроме того, топка снабжена нагнетающим дымососом 10, вход которого установлен в топке 2, а выход направлен во входную трубу газоподводящего трубопровода 5, установленную в верхней части первой реторты 4 ряда последовательно расположенных аналогичных реторт, каждая из которых снабжена выходным газоотводящим трубопроводом 6, соединенным с входной трубой каждой из последующих реторт, при этом выходной трубопровод последней реторты направлен в топку 2.

Устройство работает следующим образом. Сначала в реторты 4 загружают углеродосодержащие отходы, подлежащие утилизации. Нагревают реторты 4 снаружи в печи 1. При нагреве отходы разлагаются на газообразные и твердые составляющие. Одновременно с наружным нагревом топочные газы нагнетают внутрь реторт, последующих за первой ретортой 4, смешивают их с отходящими горючими газами, произведенными в результате пиролиза. Полученную смесь газов по трубам 5 и 6 направляют последовательно из одной реторты 4 в другую, а затем в топку 2 печи 1, где сжигают. Твердые остатки (2…3% от первоначальной массы) удаляют из реторт 4 после охлаждения, а полученные газы сжигают в собственной топке 2. Затем загружают в реторты новую партию удаляемых отходов. Процесс циклически повторяют.

Таким образом, получают экологически чистый замкнутый процесс утилизации отходов.

Заявителем изготовлена опытная установка, которая дала положительные результаты.

Источники информации

1. Бугге Г., Новейшие способы углежжения, Л., 1928.

2. Патент РФ №2045568, Устройство и способ получения древесного угля, 1995, Россия.

4. Заявка №93016377, Устройство для пиролиза древесины, 1996, Россия.

5. Патент РФ №2115659, Устройство для получения древесного угля, 1998, Россия.

6. Патент РФ №2312123, Способ и установка получения древесного угля, Россия,

7. Патент на ПМ №55771, Установка для ликвидации углеродосодержащих отходов (прототип).

1. Способ утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом в ретортах, заключающийся в нагреве реторт снаружи в печи, разложении отходов на газообразные и твердые составляющие, удалении из реторт отходящих газов во время пиролиза и последующем удалении твердых составляющих из охлажденных реторт, отличающийся тем, что дополнительно и одновременно с наружным нагревом топочные газы нагнетают внутрь реторт, смешивают с отходящими горючими газами, произведенными в результате пиролиза, полученную смесь газов направляют последовательно из одной реторты в другую, а затем в топку печи, где сжигают.

2. Устройство для утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом, содержащее печь с топкой и дымоходом, в которой установлены герметичные реторты, снабженные газоотводящими трубопроводами, отличающееся тем, что топка печи выполнена из последовательно установленных отдельных секций, в каждой из которых установлены реторты, в стенках секций выполнены входные и выходные газоходные отверстия для топочных газов, причем в нечетных секциях входные газоходные отверстия выполнены внизу, а выходные - в верху секции, а в четных секциях - наоборот, последняя секция снабжена вытяжным дымососом, кроме того, топка снабжена нагнетающим дымососом, вход которого установлен в топке, а выход направлен во входную трубу, установленную в верхней части первой реторты ряда последовательно расположенных аналогичных реторт, каждая из которых снабжена выходным газоотводящим трубопроводом, соединенным с входной трубой каждой из последующих реторт, при этом выходной трубопровод последней реторты направлен в топку печи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к удалению примесей из твердых и жидких веществ. .

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано для монтажа вертикальных аппаратов, например, реакторов установок замедленного коксования (УЗК).

Изобретение относится к способам получения электрической энергии путем преобразования энергии горения газообразного топлива в механическую энергию, а затем в электрическую.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано для монтажа вертикальных аппаратов, например, реакторов установок замедленного коксования (УЗК) установок получения нефтяного пека.

Изобретение относится к области металлургии и электротермии, в частности к электропечам для высокотемпературной обработки в двух температурных интервалах: до 1700°С и от 1700°С до 2500°С известных углеродистых материалов, для рафинирования их от летучих, зольных примесей и серы.

Изобретение относится к области переработки древесных материалов (крупнокусковой древесины, крупномерной щепы, отходов лесосечного производства и др.) методом пиролиза для получения активированного древесного угля и может быть использовано для дополнительных производственно-технологических процессов лесоперерабатывающих предприятий.

Изобретение относится к устройствам для выделения углеводородных фракций жидкого топлива и кокса из прямогонных и кислых гудронов, застарелых мазутов, нефтешламов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности при утилизации отходов.

Изобретение относится к способам сухой перегонки (пиролиза) углесодержащего материала, например древесины в ретортах. .

Изобретение относится к области производства активных углей для карбонизации исходного растительного сырья перед активацией (древесины, скорлупы орехов, косточки плодов и т.д.) и может быть использовано в лесохимической промышленности для получения древесного угля-сырца и других углеродсодержащих материалов.

Изобретение относится к области получения угля из древесины и ее отходов методом пиролиза и может быть использовано в леспромхозе, лесхозах и на предприятиях деревообработки

Изобретение относится к лесоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для производства древесного угля из кусковой древесины и ее отходов

Изобретение относится к переработке древесного сырья в виде поленьев, паллет, щепы, опилок в древесный уголь

Изобретение относится к области промышленной теплоэнергетики и может быть использовано при получении активированного угля. Способ активирования фракционированных по размеру угольных частиц осуществляется их непрерывной пересыпкой и взаимодействием с противоточным факелом в наклоненном относительно горизонтальной плоскости реакторе с нагревом, выделением и выжиганием летучих веществ, образованием и выводом из реактора смеси летучих веществ и продуктов сгорания, последующими пересыпкой и охлаждением противоточным потоком продуктов сгорания в наклоненном относительно горизонтальной плоскости охладителе и дожиганием летучих веществ и сбросом в атмосферу продуктов сгорания. Процессы активации и охлаждения осуществляют в реакторе и охладителе барабанного типа и/или камерного типа с механизированной решеткой. При этом факел формируют раздельно вводимыми струями газа, воздуха, пара и продуктов сгорания, причем пар получают в котле-утилизаторе при дожигании смеси летучих веществ, продукты сгорания выводят из охладителя, а в охладитель подают продукты сгорания из котла-утилизатора. Изобретение обеспечивает снижение потерь теплоты и расхода газа. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области получения угля из древесины и ее отходов методом пиролиза. Способ включает стадии загрузки сырья в выемные реторты, сушки сырья, пиролиза, прокаливания, охлаждения и стабилизации угля, при этом сушку проводят при температуре от 160 до 200°С, пиролиз - при температуре от 300 до 400°С и прокаливание - при 500-550°С, регулирование и поддержание заданных температур осуществляют с помощью температурного датчика, управляющего через частотный преобразователь работой вентилятора, регулирующего подачу воздуха из атмосферы в смеси с топочными газами к ретортам пиролизной камеры, уголь после окончания стадии прокаливания перегружают в герметичные металлические емкости для охлаждения, а стабилизацию угля осуществляют путем постепенной разгерметизации металлических емкостей. Изобретение позволяет повысить выход и качество древесного угля при увеличении производительности и снижении затрат на его производство. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для утилизации горелого леса и может быть использовано для утилизации древесных отходов предприятий, перерабатывающих товарную древесину в изделия, занимающихся санитарной обработкой лесопарковых территорий и утилизацией древесных изделий, вышедших из употребления. Установка для получения древесного угля и горючего газа состоит из печной камеры с топочным устройством, над которым установлены реторты с отверстиями для выхода пиролизных газов, питателей для сырья, полостью для сбора и охлаждения угля. Установка снабжена фильтром-циклоном, конденсатором воздушного охлаждения кожухотрубного типа и дымососом, а термокамера образована несколькими, например четырьмя ретортами, установленными параллельно в печной камере над топкой с зазором и выполненными в форме вытянутых прямоугольных пирамид, заполненных утилизируемым сырьем, содержащих отверстия, соединенные в общий коллектор для отвода парогазовой смеси, снабженных питателями сырья, выполненными в виде лотков с крышками и толкателями, объединенными общей траверсой с приводом, например, в виде пневмоцилиндра, установленного в центре и снаружи торцевой стенки печной камеры. При этом камера разгрузки твердого остатка выполнена в виде короба, объединившего все реторты на выходе твердого остатка и содержащего патрубок для его выдачи, реторты снабжены шиберными затворами на входе сырья и выходе угля, выполненными в виде пазовых рамок, уплотнений и собственно шиберами, представляющими собой пластины с отверстиями, размеры которых и шаг расположения аналогичны торцевым входам и выходам реторт и расположению последних в печной камере, и также снабженными приводами, например, в виде пневмоцилиндров, установленных снаружи на торцевой стенке печной камеры. Все пространство в верхней части печной камеры объединено под общим сводом с патрубком для отвода дымовых газов, а топка снабжена дверцами, горелкой для газового топлива, колосниковой решеткой и камерой с дверцами для сбора золы и поступления воздуха при сжигании твердого топлива. Изобретение позволяет повысить мобильность установки и возможность работать автономно при полном собственном энергообеспечении. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение может быть использовано в химической и топливоперерабатывающей отраслях промышленности. Барабанный реактор для термической переработки сланца твердым теплоносителем представляет собой корпус (1) в виде полого горизонтального барабана с торцевыми стенками на концах, в которые соосно врезаны входной и выходной патрубки. Для смешения сланца с теплоносителем на внутренней футерованной поверхности (2) корпуса (1) барабанного реактора предусмотрены пазухи (3), обеспечивающие полное перемешивание смеси, в количестве, определяемом по формуле N = π D/a, где D - диаметр внутренней рабочей поверхности барабана, а - ширина пазухи. Причем геометрический объем одной пазухи (3) соответствует объемному секундному расходу смеси сланца с теплоносителем, а суммарный геометрический объем всех пазух (3) соответствует объемному расходу или превышает объемный расход смеси сланца с теплоносителем, поступающей в реактор за один его оборот. Изобретение позволяет обеспечить полный переход летучих органических веществ сланца в парогазовую смесь с увеличением выхода целевых продуктов переработки сланца до 10%. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение может быть использовано в области переработки древесины и ее отходов пиролизом. Устройство для получения древесного угля содержит топочную камеру (1) и пиролизную камеру (2) с выемными ретортами (3). В нижней части реторт (3) размещены газоотводные устройства (4) в виде газосборных конусов с песчаными затворами, снабженные газоотводными трубами (5), выведенными в топочную камеру (1) на разных уровнях по ее высоте. Изобретение обеспечивает равномерный подвод воздуха к факелам всех газоотводных труб, позволяет повысить теплопроизводительность топочной камеры и полноту сгорания газов, выходящих из всех газоотводных труб в топочную камеру. 3 ил.

Изобретение может быть использовано в области переработки древесины и ее отходов. Устройство для пиролиза углеродосодержащего сырья включает вертикально установленную пиролизную камеру (1) со средствами для загрузки сырья (2) и выгрузки продукта (3), источник газообразного теплоносителя в виде топки (4), а также магистраль для отвода газообразных продуктов разложения сырья (5). Внутри пиролизной камеры (1) размещены ряды труб (6), которые сдвинуты в соседних по вертикали рядах друг относительно друга по горизонтали, продольные оси которых перпендикулярны продольной оси пиролизной камеры (1). Пиролизная камера (1) снабжена распределителем газообразного теплоносителя, выполненным в виде металлической конструкции, размещенной по высоте пиролизной камеры (1) в зоне ее боковой стенки со стороны топки (4) и снабженным перегородкой на уровне ниже третьей сверху трубы. Пиролизная камера (1) снабжена коллектором газообразного теплоносителя, выполненным в виде коробчатой металлической конструкции, размещенной с противоположной стороны пиролизной камеры (1), снабженным на уровне выше третьей снизу трубы перегородкой, и сообщающимся с противоположными концами труб (6) и отводной трубой (12). По боковым сторонам пиролизной камеры (1) выполнен коллектор газообразных продуктов разложения сырья (10), сообщающийся с пиролизной камерой (1) и магистралью для отвода этих продуктов (5). Изобретение обеспечивает равномерный подвод тепла к материалу в пиролизной камере и позволяет осуществлять мягкий пиролиз при температуре 250-290°С по всему объему камеры. 3 ил.

Изобретение может быть использовано в промышленности для переработки древесных отходов. Углевыжигательная печь содержит корпус (1), газовый проход (3), топочную камеру (2), установленную под газовым проходом (3), сопло (14) с воздуховодом (15), врезанное в патрубок (7), прикрепленный к топочной камере (2), по меньшей мере, две герметичные реторты (4) для древесного сырья, расположенные по периметру газового прохода (3), каждая из которых имеет загрузочную дверцу (16), и соединенные с корпусом (1) проходным каналом (5), предназначенным для движения газов. Газовый проход (3) образован полостью корпуса печи(1), огибающего, по меньше мере, две герметичные реторты (4), имеющие у вершины патрубки (12) для вывода парогазов с затворными механизмами (13), установленные за наружной поверхностью корпуса (1). Проходной канал (5) оснащен системой герметизации, содержащей узел сопряжения, по схеме «паз-гребень», в соответствии с которой свободный конец патрубка (6), прикрепленного к герметичной реторте (4) у основания, выполнен в форме гребня (10), а свободный конец патрубка (7), прикрепленного к топочной камере (2), - в форме паза (9). Изобретение позволяет повысить экологическую безопасность углевыжигательной печи. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх