Способ производства древесного угля

Изобретение относится к лесной промышленности и может быть использовано при переработке отходов лесозаготовок для производства древесного угля. Древесину перед сушкой кондуктивно прогревают при температуре стенки 95÷105°С за счет конденсации водяных паров, поступающих с зоны охлаждения (8), и высушивают конвекцией топочными газами температурой 240÷250°С с прогревом древесины до 180°С. Часть влажных топочных газов температурой 150°С из зоны сушки (3) выбрасывают через абсорбер (4) в атмосферу, другую часть смешивают с топочными газами температурой 600°С с зоны пиролиза (5) и направляют в зону сушки (3). Высушенную древесину пиролизуют за счет кондуктивного подвода теплоты от поступающих из топки (7) топочных газов температурой 600÷700°С в режиме противотока. Образующиеся в зоне пиролиза (5) пирогазы эжектируют сконденсированными в конденсаторе (6) пирогазами, несконденсированные пирогазы отводят в топку (7), куда подают воздух, а хладагент пирогазов в топке (7) переводят в пар. Угольный остаток с температурой 500°С кондуктивно охлаждают до 120°С конденсатом воды, поступающим с зоны прогрева (1), затем дополнительно кондуктивно охлаждают в режиме противотока до 50°С рециркулирующим абсорбентом. Способ позволяет повысить эффективность процесса пиролиза. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к лесной промышленности и может быть использовано при переработке отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки для производства древесного угля.

Известен способ непрерывной термической переработки измельченной древесины, включающий загрузку измельченной древесины в горизонтальный реактор, пиролиз при противоточной подаче газа-теплоносителя, отвод пирогазов (см. патент РФ №2370520, МПК8 C10B 53/02, 2009).

Недостатком данного способа является высокая энергоемкость вследствие неэффективного использования теплотворной способности несконденсировавшихся газов.

Известен способ термической переработки древесины, включающий предварительную сушку древесины и последующую термическую обработку с прохождением последовательно зон досушивания, пиролиза с образованием древесного угля, охлаждения при противоточной подаче охлаждающего агента (см. патент РФ №2083633, МПК8 C10B 53/02, 1997).

Недостатками данного способа являются высокая энергоемкость вследствие дополнительного использования в качестве теплоносителя и горючего газа жидкого топлива, большие потери тепловой энергии, происходящие при перегрузке технологического сырья из камеры сушки в камеру пиролиза.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является способ производства древесного угля, включающий сушку, пиролиз древесины, отвод образующихся пирогазов из зоны пиролиза, направление пирогазов в топочную камеру одновременно с поступающим воздухом, необходимым для сжигания пирогазов, использование топочных газов, образовавшихся при горении пирогазов, для пиролиза древесины и для смешения и формирования теплоносителя сушки, охлаждение угля (см. патент РФ №2166527, МПК8 C10B 53/02, 2001).

Недостатками данного способа являются низкая производительность процесса из-за периодичности выгрузки древесного угля, низкая пожаробезопасность вследствие охлаждения и стабилизации угля на площадках, а также отсутствие очистки дымовых газов, выбрасывающихся в атмосферу, высокая энергоемкость из-за потерь тепловой энергии при охлаждении угля.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении эффективности процесса пиролиза.

Технический результат достигается тем, что в способе производства древесного угля, включающем сушку, пиролиз древесины, отвод образующихся пирогазов из зоны пиролиза, направление пирогазов в топку одновременно с поступающим воздухом, необходимым для сжигания пирогазов, использование топочных газов, образовавшихся при горении пирогазов, для пиролиза древесины и для смешения и формирования теплоносителя сушки, охлаждение угля, древесину перед сушкой кондуктивно прогревают при температуре стенки 95÷105°C за счет конденсации водяных паров, поступающих с зоны охлаждения по тепловой трубе; высушивают конвекцией топочными газами температурой 240÷250°C с прогревом древесины до 180°C; часть влажных топочных газов температурой 150°C из зоны сушки выбрасывают через абсорбер в атмосферу, другую часть смешивают с топочными газами температурой 600°C с зоны пиролиза и направляют обратно в зону сушки; высушенную древесину пиролизуют за счет кондуктивного подвода теплоты от поступающих из топки топочных газов температурой 600÷700°C в режиме противотока и самопрогрева за счет теплоты химических реакций; образующиеся в зоне пиролиза пирогазы эжектируют сконденсированными в конденсаторе пирогазами; несконденсированные пирогазы отводят в топку; хладагент пирогазов в топке переводят в пар; угольный остаток кондуктивно охлаждают до 120°C конденсатом воды, поступающим с зоны прогрева по тепловой трубе; далее уголь дополнительно кондуктивно охлаждают в режиме противотока до 50°C рециркулирующим абсорбентом, поступающим из абсорбера.

Отличительной особенностью приведенного способа является то, что древесину перед сушкой кондуктивно прогревают при температуре стенки 95÷105°C за счет конденсации водяных паров, поступающих с зоны охлаждения по тепловой трубе; высушивают конвекцией топочными газами температурой 240÷250°C с прогревом древесины до 180°C; часть влажных топочных газов температурой 150°C из зоны сушки выбрасывают через абсорбер в атмосферу, другую часть смешивают с топочными газами температурой 600°C с зоны пиролиза и направляют обратно в зону сушки; высушенную древесину пиролизуют за счет кондуктивного подвода теплоты от поступающих из топки топочных газов температурой 600÷700°C в режиме противотока и самопрогрева за счет теплоты химических реакций; образующиеся в зоне пиролиза пирогазы эжектируют сконденсированными в конденсаторе пирогазами; несконденсированные пирогазы отводят в топку; хладагент пирогазов в топке переводят в пар; угольный остаток кондуктивно охлаждают до 120°C конденсатом воды, поступающим с зоны прогрева по тепловой трубе; далее уголь дополнительно кондуктивно охлаждают в режиме противотока до 50°C рециркулирующим абсорбентом, поступающим из абсорбера.

На фиг.1 показана схема осуществления способа производства древесного угля.

Способ осуществляют следующим образом.

Измельченные древесные отходы непрерывно загружают в зону прогрева 1, выполненную в виде шнекового транспортера с обогреваемой рубашкой. Прогрев осуществляют кондуктивно при температуре стенки 95÷105°C за счет конденсации водяных паров, поступающих с зоны охлаждения 8 по тепловой трубе 2. Из зоны прогрева 1 древесная масса с температурой порядка 60°C поступает в зону сушки 3, где древесину высушивают конвекцией топочными газами при температуре 240÷250°C с прогревом материала до 180°C. Часть влажных топочных газов температурой примерно 150°C из зоны сушки 3 отводят через абсорбер 4 в окружающую среду, другую часть смешивают до температуры 240÷250°C с топочными газами температурой 600°C с зоны пиролиза 5 и направляют обратно в зону сушки 3. В абсорбере 4 выбрасываемые в атмосферу топочные газы очищают от примесей рециркулирующим абсорбентом. Из зоны сушки 3 высушенная древесина поступает в зону пиролиза 5, где древесную массу пиролизуют в шнековом транспортере с рубашкой за счет кондуктивного подвода теплоты от поступающих из топки 7 топочных газов температурой 600÷700°C в режиме противотока и самопрогрева пиролизуемой массы за счет теплоты химических реакций. Угольный остаток на выходе из зоны пиролиза 5 имеет температуру порядка 500°C. Образующиеся в зоне пиролиза 5 пирогазы эжектируют сконденсированными в конденсаторе 6 пирогазами, при этом несконденсированные пирогазы отводят в топку 7, а сконденсированные в жижку пирогазы отводят в резервуар. Хладагент пирогазов направляют в топку 7 и переводят в пар. Угольный остаток, поступающий из зоны пиролиза 5, кондуктивно охлаждают в зоне охлаждения 8, выполненной в виде шнекового транспортера с рубашкой, до 120°C испарением конденсата воды, поступающего с зоны прогрева 1 по тепловой трубе 2. Далее уголь дополнительно кондуктивно охлаждают в режиме противотока до 50°C рециркулирующим абсорбентом с температурой 35°C, поступающим из абсорбера 4 и предварительно прошедшим через нейтрализатор 9 и фильтр 10. Абсорбент с температурой ориентировочно 65°C, отводящийся с зоны дополнительного охлаждения 11, охлаждают в теплообменнике 12 до температуры 25°C. Хладагент, использующийся для охлаждения абсорбента в теплообменнике 12, направляют в конденсатор 6 для конденсирования пирогазов, а затем в топку 7 для превращения в пар.

Охлажденный древесный уголь транспортируют на склад, образованный пар, отводящийся из топки 7, используют в технологических или бытовых целях.

Для первоначального запуска процесса и выхода на режимные параметры в топку 7 в качестве топлива подают природный газ. Также в топку 7 подают воздух для поддержания процесса горения несконденсировавшихся газов. Потери рециркулирующего абсорбента с выбрасываемыми топочными газами возмещают подачей свежего абсорбента.

Температуру воды в тепловой трубе 2 поддерживают в пределе 95÷105°C, т.к. при меньшей температуре уменьшается движущая сила для прогрева древесины, а при более высокой температуре повышается парциальное давление пара и усложняется аппаратурное оформление способа.

В зону сушки 3 топочные газы подают с температурой в пределе 240÷250°C с прогревом древесины до 180°C, т.к. при температуре топочных газов меньше 240°C увеличивается продолжительность сушки древесной массы, а при температуре топочных газов больше 250°C наблюдается местный прогрев древесины более 180°C и разложение древесины.

Температуру топочных газов, подаваемых к зоне пиролиза 5, поддерживают в пределе 600÷700°C, т.к. при температуре топочных газов меньше 600°C увеличивается длительность процесса пиролиза и увеличиваются габаритные размеры зоны пиролиза 5, а при температуре топочных газов больше 700°C усложняется аппаратурное оформление способа, требующее для изготовления специальные жаропрочные стали.

В зоне охлаждения 8 угольный остаток охлаждают до 120°C, т.к. при меньшей температуре увеличиваются габаритные размеры зоны охлаждения 8, а при более высокой температуре повышается парциальное давление пара в тепловой трубе 2 и усложняется аппаратурное оформление способа.

В зоне дополнительного охлаждения 11 древесный уголь охлаждают до температуры 50°C для предотвращения самовозгорания угля.

Преимуществом предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса за счет использования несконденсировавшихся пирогазов в качестве топлива для сжигания в топке, многократного использования топочных газов в рециркуляционном режиме для сушки, рекуперации тепла угольного остатка для предварительного прогрева древесины перед сушкой, непрерывности процесса, обеспечения экологической безопасности за счет отсутствия токсичных выбросов в окружающую среду.

Способ производства древесного угля, включающий сушку, пиролиз древесины, отвод образующихся пирогазов из зоны пиролиза, направление пирогазов в топку одновременно с поступающим воздухом, необходимым для сжигания пирогазов, использование топочных газов, образовавшихся при горении пирогазов, для пиролиза древесины и для смешения и формирования теплоносителя сушки, охлаждение угля, отличающийся тем, что древесину перед сушкой кондуктивно прогревают при температуре стенки 95÷105°С за счет конденсации водяных паров, поступающих с зоны охлаждения по тепловой трубе; высушивают конвекцией топочными газами температурой 240÷250°С с прогревом древесины до 180°С; часть влажных топочных газов температурой 150°С из зоны сушки выбрасывают через абсорбер в атмосферу, другую часть смешивают с топочными газами температурой 600°С с зоны пиролиза и направляют обратно в зону сушки; высушенную древесину пиролизуют за счет кондуктивного подвода теплоты от поступающих из топки топочных газов температурой 600÷700°С в режиме противотока и самопрогрева за счет теплоты химических реакций; образующиеся в зоне пиролиза пирогазы эжектируют сконденсированными в конденсаторе пирогазами; несконденсированные пирогазы отводят в топку; хладагент пирогазов в топке переводят в пар; угольный остаток кондуктивно охлаждают до 120°С конденсатом воды, поступающим с зоны прогрева по тепловой трубе; далее уголь дополнительно кондуктивно охлаждают в режиме противотока до 50°С рециркулирующим абсорбентом, поступающим из абсорбера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для получения древесного угля путем обжигания дерева без доступа воздуха. .

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 термической переработке углеродосодержащих отходов и может быть использовано в коммунальном хозяйстве городов. .

Изобретение относится к способам переработки органического сырья в топливные компоненты методом пиролиза, а также к устройствам для его осуществления. .

Изобретение относится к устройствам для пиролизной деструкции древесных отходов, может быть использовано для переработки влажного опила в мелкодисперсный уголь, содержащий 95% углерода.

Изобретение относится к области термической переработки измельченной древесины и может быть использовано в способах непрерывной термической переработки измельченной древесины.

Изобретение относится к области утилизации углеродсодержащих отходов (УО), которые могут содержать бумагу, дерево, резину, текстиль, пластмассы и другие горючие компоненты, путем их термического разложения (пиролиза) с использованием способа швелевания (полукоксования) и получением пиролизного газа и твердого остатка пиролиза.

Изобретение относится к печам, в частности к печам пиролиза, и используется для получения древесного угля высокого качества. .

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

Изобретение относится к области термохимической переработки углеродсодержащего сырья, предпочтительно сырья растительного происхождения (биомассы) в синтез-газ, и может быть использовано в энергетике, в органическом синтезе жидких углеводородных топлив, при восстановлении металлов из окислов

Изобретение относится к лесоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для производства древесного угля из кусковой древесины и ее отходов
Изобретение относится к производству аморфного модифицированного органического углерода из возобновляемого растительного сырья и может найти применение в электротехнике, электронике, в химической и нефтехимической промышленности, а также в других областях техники

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

Изобретение относится к газификации твердого топлива

Изобретение относится к устройству для осуществления пиролиза биомассы

Изобретение относится к установке для получения продукта пиролиза

Изобретение относится к энерготехническому использованию влажной биомассы, в особенности зерновых культур и прежде всего кукурузы. Устройство для получения энергоносителя из влажной биомассы содержит устройство (1, 3) обезвоживания для механического предварительного обезвоживания биомассы и сушильную ступень (7) для дополнительного осушения предварительно обезвоженной биомассы путем подвода тепла, причем устройство обезвоживания содержит первую ступень (1) обезвоживания и вторую ступень (3) обезвоживания, которые объединены с сушильной ступенью (7) в один конструктивный блок. Способ получения энергоносителя из влажной биомассы, содержащий этапы механического предварительного обезвоживания биомассы и сушки предварительно обезвоженной биомассы путем подвода тепла, причем механическое предварительное обезвоживание проводят в два последовательных шага обезвоживания, причем на втором шаге обезвоживания подводят тепло. Изобретение должно обеспечить возможность с минимальными затратами энергии за короткое время и в компактной установке обезвоживать влажную биомассу настолько, что она становится пригодной для экономичного использования в технико-энергетических целях. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение может быть использовано в энергетике и химической промышленности. Способ осуществления пиролиза включает подачу в котел для сжигания первого исходного материала, а второй исходный материал подают в реактор пиролиза (а). В котле для сжигания из первого исходного материала получают энергию и передают ее из котла для сжигания в реактор пиролиза с помощью теплоносителя (b). Теплоноситель нагревают в котле для сжигания (с). В реакторе пиролиза из второго исходного материла получают газообразные и жидкие фракции продукта посредством быстрого пиролиза (d). Второй исходный материал смешивают с газом-носителем для получения смеси, а нагретый теплоноситель, который был нагрет в котле для сжигания, направляют в данную смесь (е). Теплоноситель прокачивают по замкнутой системе из котла для сжигания в реактор пиролиза и из реактора пиролиза в котел для сжигания через стадию разделения (f). Большинство потоков побочных продуктов, потоков остатков и потоков отходов направляют в котел для сжигания (g). Изобретение позволяет одновременно получать тепловую энергию и продукты пиролиза безопасным для окружающей среды образом. 10 з.п. ф-лы, 8 пр.
Наверх