Установка для производства древесного угля


 


Владельцы патента RU 2582696:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") (RU)

Изобретение относится к лесоперерабатывающей промышленности. Установка содержит вертикальную реторту (1), имеющую зоны сушки (3), пиролиза (6), охлаждения (8), накопления (2), активирования древесного угля (7), изолированные между собой шиберными заслонками (35, 36, 37, 38, 39). Зоны сушки (3) и охлаждения (8) связаны между собой через конденсатор (14). Зоны пиролиза (6) и охлаждения (8) сообщены между собой тепловой трубой (16). Зона пиролиза (6) оснащена патрубком вывода пиролизных газов (17) через трубопровод в эжектор (18), который соединен с разделительным аппаратом (19), снабженным патрубком для вывода несконденсировавшейся парогазовой смеси (22). Между патрубком подачи топочных газов (15) в зону сушки (3) и патрубком вывода топочных газов (41) установлен парогенератор (44). Эжекционный насос (45) с барометрическим конденсатором (46) соединен с разделительным аппаратом (19) через патрубок вывода неконденсирующихся газов из зоны накопления жижки (20). Барометрический конденсатор (46) соединен с насадочным абсорбером (48) через насос рециркуляции (47). Изобретение позволяет повысить качество древесного угля за счет повышения сорбционной активности, а также надежность установки для его производства. 1 ил.

 

Изобретение относится к лесоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для производства древесного угля.

Известен способ пиролизной переработки биомассы с получением высококалорийных газообразного и жидкого топлив и углеродных материалов, в котором исходную биомассу гранулируют, гранулированную биомассу подают в газоплотные шлюзовые затворы с регулируемой подачей из них биомассы в одну или несколько непрерывно действующих вертикальных металлических реторт, заключенных в общую теплоизоляционную оболочку, в которых биомасса гравитационно движется сверху вниз, с возможностью выхода пиролизных газов в нижней части реторт, теплоту, необходимую для процесса пиролиза, передают биомассе через стенки реторт от продуктов сгорания пиролизного топлива, движущихся снизу вверх по каналам обогрева реторт, в котором каналы обогрева реторт образованы соседними стенками реторт и стенками реторт и теплоизоляционной оболочкой, причем пиролизные газы, движущиеся внутри реторт сверху вниз, фильтруют через слой горячего угольного остатка в нижних частях реторт и затем выводят из реторт через каналы, по которым пиролизные газы направляют на конденсацию не разложившихся в процессе фильтрации конденсирующихся веществ пиролиза и охлаждение неконденсирующихся пиролизных газов, а охлажденные неконденсирующиеся пиролизные газы направляют на охлаждение угольного остатка, при этом поперечное сечение реторт выполняют прямоугольным с соотношением ширины к длине 1:5÷15, причем ширину выполняют размером не менее 8÷42 эквивалентных диаметров гранул биомассы, а управление соотношением газообразного и жидкого топлив осуществляют изменением температуры продуктов сгорания на входе в каналы обогрева, см. RU Патент №2380395, МПК8 С10В 47/30 (2006.01), С10В 53/00 (2006.01), 2010.

Недостатком известной установки для осуществления указанного способа является низкая эффективность процесса пиролиза, обусловленная охлаждением пиролизных газов только атмосферным воздухом, в результате чего большая часть тепловой энергии выбрасывается в дымовую трубу.

Известна установка для производства древесного угля, содержащая вертикальную реторту непрерывного действия, топку, разделительный аппарат, средство для выгрузки, при этом между вертикальной ретортой и разделительным аппаратом установлен водогазовый эжектор с промежуточными соплами, соединенный всасывающим трубопроводом с вертикальной ретортой, подающим трубопроводом с разделительным аппаратом, а внутри вертикальной реторты под верхней и нижней коническими воронками установлены сегменты подвижных колосников, выполненные с возможностью перемещения от центра конических воронок к их краям, причем разделительный аппарат соединен нижней частью с отстойником для сбора водного раствора жидких продуктов пиролиза, а верхней частью - с емкостью для накопления неконденсируемого газа, а средство для выгрузки выполнено в виде дозирующего выгружателя готового продукта, см. RU Патент №88669 U1, МПК8 С10В 1/04, 2009.

Недостатком установки является низкая эффективность процесса пиролиза из-за больших энергетических потерь, связанных с неполным использованием теплосодержания топочных газов, образующихся в топке.

Наиболее близкой по технической сущности является установка для производства древесного угля, содержащая вертикальную реторту, оснащенную дозирующими загружателем технологического сырья и выгружателем угля, реторта имеет зону сушки, пиролиза, охлаждения, и зону накопления, последняя снабжена патрубками подвода и отвода воздуха, зоны сушки и охлаждения связаны между собой через конденсатор, зоны пиролиза и охлаждения сообщены между собой тепловой трубой, зона сушки снабжена патрубками подачи топочных газов, зона пиролиза оснащена патрубком вывода пиролизных газов через трубопровод в эжектор, который соединен с разделительным аппаратом, имеющим зону накопления жижки, оборудованную насосом для циркуляции жижки, а разделительный аппарат снабжен патрубком для вывода несконденсировавшейся парогазовой смеси и регулятором температуры жижки, установка также имеет рекуперативный теплообменник, воздуходувку, дымосос, дымовую трубу, регулятор температуры топочных газов, подаваемых в зону сушки, а также топку с патрубком вывода топочных газов и эжекционный смеситель неконденсирующихся газов и воздуха, а зоны сушки, пиролиза, активирования, охлаждения и накопления изолированы между собой барабанными питателями, см. RU Патент №2468061, МПК8 С10В 1/04 (2006.01), С10В 47/30 (2006.01), С10В 53/00 (2006.01), С10В 53/02 (2006.01), 2012.

Недостатком установки является недостаточное качество древесного угля, который имеет низкую поглотительную способность с 100÷150 м2/г и не пригоден для применения в качестве адсорбента (поглотительная способность обычно составляет 600 м2/г), кроме того, в вертикальной реторте происходит образование сводов транспортируемого сырья и на охлаждающих поверхностях происходит адгезия смол жижки.

Задачей изобретения является повышение качества древесного угля за счет повышения сорбционной активности, а также надежности работы установки.

Техническая задача решается тем, что установка для производства древесного угля, содержащая вертикальную реторту, оснащенную дозирующим загружателем технологического сырья и выгружателем угля, которая имеет зоны сушки, пиролиза, охлаждения и зону накопления, последняя снабжена патрубками подвода и отвода воздуха, зоны сушки и охлаждения связаны между собой через конденсатор, зоны пиролиза и охлаждения сообщены между собой тепловой трубой, зона сушки снабжена патрубком подачи топочных газов, зона пиролиза оснащена патрубком вывода пиролизных газов через трубопровод в эжектор, который соединен с разделительным аппаратом, имеющим зону накопления жижки, оборудованную насосом для ее циркуляции, разделительный аппарат снабжен патрубком для вывода несконденсировавшейся парогазовой смеси и регулятором температуры жижки, установка также имеет рекуперативный теплообменник, воздуходувку, дымосос, дымовую трубу, регулятор температуры топочных газов, подаваемых в зону сушки, а также топку с патрубком вывода топочных газов и эжекционный смеситель неконденсирующихся газов и воздуха, в которой реторта дополнительно снабжена зоной накопления перерабатываемого сырья, которая расположена над зоной сушки, между зонами пиролиза и охлаждения реторта дополнительно имеет зону активирования древесного угля с патрубком ввода перегретого пара и патрубком вывода образующейся парогазовой смеси и регулятором состава парогазовой смеси, при этом зоны накопления перерабатываемого сырья, сушки, пиролиза, активирования, охлаждения и накопления древесного угля изолированы между собой шиберными заслонками, между патрубком подачи топочных газов в зону сушки и патрубком вывода топочных газов установлен парогенератор с дополнительными патрубками для воды и перегретого пара, установка дополнительно имеет эжекционный насос с барометрическим конденсатором, который соединен с разделительным аппаратом через патрубок вывода неконденсирующихся газов из зоны накопления жижки, барометрический конденсатор соединен с насадочным абсорбером через насос рециркуляции, при этом насадочный абсорбер снабжен патрубком ввода циркулирующего абсорбента и патрубком вывода отработанного топочного газа.

Решение технической задачи позволяет повысить качество древесного угля за счет повышения сорбционной активности, а также надежность установки для его производства.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на Фиг. 1 показана схема установки для производства древесного угля.

Установка для производства древесного угля включает вертикальную реторту непрерывного действия 1, которая имеет зону накопления перерабатываемого сырья 2, зону сушки 3, с патрубками вывода 4 и ввода 5 теплоносителя, зону пиролиза 6, зону активирования древесного угля 7, зону охлаждения 8, зону накопления древесного угля 9 с патрубками подвода 10 и отвода воздуха 11. Установка также имеет дозирующий загружатель сырья 12, выгружатель угля 13, при этом зона сушки 3 через зону накопления перерабатываемого сырья 2 связана с зоной охлаждения 8 через конденсатор 14, зона сушки 3 снабжена патрубком подачи топочных газов 15. Зоны пиролиза 6 и охлаждения 8 сообщены между собой тепловой трубой 16. Зона пиролиза 6 оснащена патрубком вывода пиролизных газов 17 и соединена через трубопровод с эжектором 18. Эжектор соединен с разделительным аппаратом 19 и имеет зону накопления жижки 20, которая оборудована насосом для циркуляции жижки 21, а разделительный аппарат 19 снабжен патрубком для вывода несконденсирующейся парогазовой смеси 22 и регулятором температуры жижки 23. Установка имеет также рекуперативный теплообменник 24, воздуходувку 25, дымосос 26, дымовую трубу 27, регулятор температуры топочных газов 28, топку 29, которая имеет патрубок вывода топочных газов 30, и эжекционный смеситель неконденсирующихся газов и воздуха 31. Реторта 1 имеет зону активирования древесного угля 7, которая снабжена патрубком ввода перегретого пара 32, патрубком вывода образующейся парогазовой смеси 33 и регулятором состава парогазовой смеси 34, при этом зоны накопления перерабатываемого сырья 2, сушки 3, пиролиза 6, активирования 7, охлаждения 8 и накопления древесного угля 9 изолированы между собой шиберными заслонками 35, 36, 37, 38, 39. Установка дополнительно имеет парогенератор 44 с патрубками ввода 40 и вывода топочных газов 41, патрубком воды 42 и патрубком перегретого пара 43. Эжекционный насос 45 сообщается с барометрическим конденсатором 46, последний соединен через насос рециркуляции абсорбента 47 с насадочным абсорбером 48. Насадочный абсорбер снабжен патрубком ввода отработанного топочного газа 49, патрубком вывода циркулирующего абсорбента 50 и патрубком ввода воды для орошения 51. Барометрический конденсатор снабжен патрубком ввода хладагента 52 и патрубком вывода неконденсирующихся газов 53. Топка 29 имеет вентиль 54 для подачи природного газа.

Установка для производства древесного угля работает следующим образом. В вертикальную реторту 1 через дозирующий загружатель 12 в зону накопления перерабатываемого сырья 2 подают технологическое сырье (измельченные древесные отходы). После загрузки открывается шиберная заслонка 35 и содержимое подается в зону сушки 3, где оно сушится и прогревается до 250°С, за счет подачи топочных газов через патрубок 15. Затем через патрубок 42 в парогенератор 44 подают воду, а содержимое зоны сушки 3 при открытии заслонки 36 переходит в зону пиролиза 6, где за счет тепловой трубы 16 технологическая щепа в нижней части пиролизной зоны прогревается до 350°С (до начала экзотермической реакции) и начинается пиролиз с выделением пиролизных газов, которые через патрубок 17 поступают через трубопровод в эжектор 18. Температура сырья в зоне пиролиза возрастает до 500°С за счет тепла, выделяющегося в процессе экзотермических реакций. В зоне пиролиза 6 происходит выделение пиролизных газов и образование угля.

Для отвода образовавшихся пиролизных газов из зоны пиролиза 6 в разделительный аппарат 19 используют жижку, которую, предварительно охлаждают до 100°С, и нагнетают насосом для циркуляции жижки 21 в эжектор 18 из зоны накопления жижки 20. Разделительный аппарат снабжен патрубком для вывода несконденсировавшейся парогазовой смеси 22 и регулятором температуры жижки 23 путем подачи воды через патрубок 55. Избыток жижки из разделительного аппарата 19 переливается через патрубок 56 в резервуар 57, в котором собирается жижка, представляющаяся собой смесь только высококипящих компонентов с температурой кипения более 100°С. Несконденсировавшиеся парогазовые смеси отводят эжекционным насосом 45 и вторично сепарируют в барометрическом конденсаторе 46 на газы и конденсат, состоящий, в основном, из низкокипящих компонентов и воды.

Из барометрического конденсатора 46 неконденсирующиеся газы отводятся через патрубок вывода 53 эжекционным смесителем 31 в топку 29, а конденсат поступает в холодильник-сепаратор 58, где сепарируется на низкокипящие компоненты и воду. Вода, пропущенная через фильтрующий элемент 59 из патрубка 60, насосом 61 подается в насадочный абсорбер 48. Смесь низкокипящих компонентов собирается в сборнике 62.

Образовавшийся в зоне пиролиза 6 уголь через шиберную заслонку 37 поступает в зону активирования 7, снабженную регулятором состава парогазовой смеси 34. При активировании древесного угля перегретым паром начинается его газификация, поэтому при превышении концентрации окиси углерода или метана выше заданных предельных значений регулятором 34 прекращается подача окислителя - пара, и процесс активирования завершается. Древесный уголь поступает в зону охлаждения 8, где охлаждается до 150°С за счет отдачи тепла отработанным топочным газам, поступающим из конденсатора 14 и тепловой трубе 16, которая, в свою очередь, дополнительно нагревает технологическое сырье в зоне пиролиза 6.

Топочные газы, проходя через зону охлаждения 8, нагреваются до 400°С и направляются в рекуперативный теплообменник 24, где охлаждаются до 150°С. Часть охлажденных газов направляется дымососом 26 в дымовую трубу 27, через насадочный абсорбер 48, другая часть поступает на рециркуляцию в зону сушки 3.

Из зоны охлаждения 8 через шиберную заслонку 39 уголь попадает в зону накопления 9, где дополнительно охлаждается за счет отдачи тепла воздуху, подаваемому через патрубки подвода 10 и отвода воздуха 11 в рекуперативный теплообменник 24 воздуходувкой 63. Воздух в рекуперативном теплообменнике прогревается до 350°С и воздуходувкой 25 нагнетается в топку 29. Уголь непрерывно выгружается через дозирующий выгружатель 13.

Передача продукта из одной зоны в другую с помощью шиберных заслонок 35, 36, 37, 38, 39 исключает возможность образования сводов в вертикальной реторте и повышает, тем самым, надежность работы установки.

Для первоначального запуска установки через вентиль 54 в топку 29 подают природный газ. С началом подачи пирогазов из разделительного аппарата 19 в установку подачу природного газа через вентиль 54 прекращают.

После зоны активирования 7 возрастает свободная поверхность древесного угля с 100÷150 м2/г (в прототипе), до 600÷900 м2/г, соответственно, в такой же пропорции возрастает сорбционная активность готового продукта.

Объемное охлаждение жижки за счет вакуумирования и орошения водой позволяет легко поддерживать требуемую температуру эжектирующей жижки, подаваемой насосом 21, и сепарировать паровую фазу пирогазов на смесь высококипящих и низкокипящих компонентов.

Заявляемая установка для производства древесного угля по сравнению с прототипом позволяет повысить: качество древесного угля за счет повышения сорбционной активности, а также надежность организации процесса переработки измельченных древесных отходов и эффективность работы установки за счет использования энергии топочных газов для активирования древесного угля и сепарации жижки на обезвоженные смеси высококипящих и низкокипящих компонентов. Предварительная сепарация жижки на обезвоженные смеси высококипящих и низкокипящих компонентов позволяет сократить затраты на последующую переработку жижки с целью извлечения из нее уксусной кислоты, березового дегтя, растворимых и нерастворимых кислот, жидких горючих веществ более высокой калорийности.

Установка для производства древесного угля, содержащая вертикальную реторту, оснащенную дозирующим загружателем технологического сырья и выгружателем угля, имеет зоны сушки, пиролиза, охлаждения и зону накопления, последняя снабжена патрубками подвода и отвода воздуха, зоны сушки и охлаждения связаны между собой через конденсатор, зоны пиролиза и охлаждения сообщены между собой тепловой трубой, зона сушки снабжена патрубком подачи топочных газов, зона пиролиза оснащена патрубком вывода пиролизных газов через трубопровод в эжектор, который соединен с разделительным аппаратом, имеющим зону накопления жижки, оборудованную насосом для ее циркуляции, разделительный аппарат снабжен патрубком для вывода несконденсировавшейся парогазовой смеси и регулятором температуры жижки, установка также имеет рекуперативный теплообменник, воздуходувку, дымосос, дымовую трубу, регулятор температуры топочных газов, подаваемых в зону сушки, а также топку с патрубком вывода топочных газов и эжекционный смеситель неконденсирующихся газов и воздуха, отличающаяся тем, что установка снабжена зоной накопления перерабатываемого сырья, расположенной над зоной сушки, между зонами пиролиза и охлаждения реторта дополнительно имеет зону активирования древесного угля с патрубком ввода перегретого пара и патрубком вывода образующейся парогазовой смеси и регулятором состава парогазовой смеси, при этом зоны сушки, пиролиза, активирования, охлаждения и накопления изолированы между собой шиберными заслонками, между патрубком подачи топочных газов в зону сушки и патрубком вывода топочных газов установлен парогенератор с дополнительными патрубками для воды и перегретого пара, установка дополнительно имеет эжекционный насос с барометрическим конденсатором, который соединен с разделительным аппаратом через патрубок вывода неконденсирующихся газов из зоны накопления жижки, барометрический конденсатор соединен с насадочным абсорбером через насос рециркуляции, при этом насадочный абсорбер снабжен патрубками ввода и вывода циркулирующего абсорбента и отработанного топочного газа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области лесохимического производства и предназначено для получения древесного угля при комплексной утилизации некондиционной древесины и древесных отходов деревообрабатывающих производств.

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.

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).

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).

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.

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.

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 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.

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

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

Изобретение относится к области химической переработки древесины, в частности к способу получения микропористых углеродных сорбентов. Способ получения активного угля включает смешивание измельченной исходной или предварительно термообработанной при 280-350°C бересты с гидроксидом калия, взятым либо в твердом виде либо в виде раствора, карбонизацию при 600-800°C в атмосфере аргона, отмывку полученного продукта до нейтрального pH и сушку.

Изобретение относится к области получения углеродных сорбентов с молекулярно-ситовыми свойствами. Способ получения включает тонкое измельчение каменного угля марки ССОМ или ССПК.

Изобретение относится к области производства активированных углей. Способ включает смешивание кофейного жмыха, образующегося в процессе производства растворимого кофе, с конденсированными пиролизными смолами, имеющими содержание углерода более 65%, и карбонизированным материалом, имеющим содержание углерода более 80%.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может использоваться для утилизации кислых регенератов водообессоливающих установок и очистки сточных вод от органических веществ.

Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности к способу получения сорбентов для очистки воздуха от неорганических одорантов и микроколичеств высокотоксичных органических веществ.

Изобретение относится к области производства активных углей. Для изготовления активного угля используют смесь угля на каменноугольной основе и водно-битумной эмульсии с содержанием вяжущего 50-70%.

Изобретение относится к способам получения сорбентов из ореховой скорлупы. Способ получения углеродного сорбента, имеющего средний размер пор 2,2 нм, средний объем пор 0,14 см3/г и удельную поверхность 1336,96 м2/г, заключается в карбонизации измельченной скорлупы грецкого ореха в муфельной печи при доступе воздуха при температуре 700-800°C в течение двух часов.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей (АУ), применяемых для детоксикации почв, детоксикации кормов и комбикормов в птицеводстве и животноводстве, водоподготовке и очистке сточных вод, а также для удаления вредных примесей из жидкостей.

Изобретение относится к угольным фильтрам курительных изделий. Предложен способ получения фильтра для фильтрования табачного дыма, включающий получение мезопористого угля путем предварительной обработки исходного материала раствором щелочи, активацию и введение полученного мезопористого угля в фильтр для курительного изделия.

Изобретение относится к области получения пористых углеродных материалов. Способ включает совместное измельчение углеродсодержащего материала со щелочью или карбонатом щелочного металла и карбонизацию смеси.

Изобретение относится к нефтехимической промышленности. Заявлена система центральной подачи остаточного побочного продукта. Данная система содержит впускной патрубок 58 и выдвижное инжекторное сопло 14. Сопло 14 расположено внутри впускного патрубка 58 и выполнено с возможностью скольжения внутри него. Выдвижное инжекторное сопло 14 включает в себя одно или более отверстий, каждое из которых содержит съемную вставку, а также одну или более канавок. Впускной патрубок 58 включает в себя скребок. Изобретение позволяет увеличить срок службы емкостей и катушек, повышает безопасность, улучшает выход летучих органических соединений и эффективно снижает величину времени простоя, необходимого для технического обслуживания и ремонта, 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 34 ил.
Наверх