LV11742B - Method of production of charcoal and installation for implementing the method - Google Patents

Description

KOKOGĻU IEGŪŠANAS PAŅĒMIENS UN TEHNOLOĢISKĀ IEKĀRTA Šī PAŅĒMIENA REALIZĀCIJAI

Izgudrojuma apraksts

Izgudrojums attiecas uz kokogļu iegūšanas ķīmiskās tehnoloģijas paņēmienu, kurā nepārtrauktu procesu realizē vairāku, enerģētiski un funkcionāli sabalansētu horizontālo retoršu sistēmā un kurā atsevišķas retortes var darboties trīs režīmos - koksnes žāvēšanas, sausās pārtvaices un atdzesēšanas režīmos.

Ir zināms, ka mitruma saturs koksnē neapšaubāmi ietekmē kokogļu ražošanas tehnoloģisko procesu un iegūto ogļu kvalitāti /1/. Piemēram,vienādos apstākļos koksne ar ūdens saturu 35% pārogļojas 24 stundās, bet koksne ar ūdens saturu 7,5% pārogļojas 12 stundās.

Ir zināms koksnes sausās pārtvaices paņēmiens kamerās, kurās koksnes pārogļošanās notiek ar retortes iekšējo apsildi, sadedzinot daļu pārogļojamā materiāla /3,4/. Šī paņēmiena trūkumi ir zems kokogļu iznākums no pārogļojamā materiāla daudzuma un zema kokogļu kvalitāte, jo degšanas procesu retortes krāvumā praktiski nevar kontrolēt, kaut gan pārogļošanās process notiek ātrāk, pateicoties paātrinātai koksnes žūšanai līdz sausās pārtvaices perioda sākumam.

Ir zināmas arī retortes, kurās veic gan ārējo, gan iekšējo apsildi, retortes iekšpusē iebūvējot apsildes caurules /1/. Arī šajā gadījumā tiek panākts pozitīvs efekts, jo samazinās mitrās koksnes žūšanas periods. Šī paņēmiena trūkums ir iekšējās apsildes cauruļu traucējošā ietekme uz izejmateriāla iekraušanu un ogļu izkraušanu no retortes. Bez tam samazinās tās lietderīgais tilpums. Cauruļu savienojumu vietas ar retortes sienām, pateicoties lokālai pretestībai dūmgāzu plūsmai un paaugstinātam plūsmas ātrumam, kā arī materiālu termiskās izplešanās atšķirībām, ātri izdeg, dehermetizējas un šādas retortes bieži jāremontē.

Ir zināma šahtveida iekārta, kas izveidota trijos stāvos /1/. Augšējā tvertnē koksni žāvē ar atejošām dūmgāzēm, vidējā tvertnē-retortē notiek koksnes pārogļošana, apsildot ar karstām dūmgāzēm retortes ārpusi. Apakšējā tvertnē tiek realizēta kokogļu dzesēšana. Šajā iekārtā sausās pārtvaices process notiek joti strauji, pateicoties pārogļojamās koksnes zemajam mitruma saturam. Sī paņēmiena tehnoloģiskajā realizācijā ir būtiski trūkumi:

- koksnes žāvēšana tiek realizēta atsevišķā, ar retorti funkcionāli nesaistītā, žāvētavā; līdz ar to neracionāli tiek izmantots eksotermiskajā koksnes sausās pārtvaices periodā izdalījies siltums;

- iekārta ir periodiskas darbības;

- iekārtas aparātu darbība nav sabalansēta laikā;

-nepieciešama fundamentāla trīsstāvu konstrukcija, lai realizētu šo paņēmienu.

Ir zināmi /5/ kokogļu iegūšanas paņēmiens un retoršu iekārta, kur koksnes krautne tiek karsēta bez gaisa piekļūšanas caur hermētiski noslēgtu retoršu sienām. Šim paņēmienam ir raksturīgi šādi pozitīvi momenti:

II;

- koksnes pirolīzes gāzveida produkti, kas rodas retortē, tiek savākti kolektorā un pa cauruļvadiem padoti atpakaļ uz krāsns kurtuvi, lai iegūtu papildus siltuma enerģiju retoršu tālākai karsēšanai līdz pat kokogļu veidošanās beigām;

- retortes izveidotas izņemamu metālisku cilindru veidā; ar izejas koksni piepildīto retoršu komplekta iekraušanu veic tūlīt pēc tam, kad ar kokoglēm pildītais retoršu komplekts ir izkrauts no krāsns bez krāsns atdzesēšanas.

Aprakstītā paņēmiena un iekārtas /5/ būtiskākie trūkumi ir sekojoši:

- retortes novieto tieši termoizolētas krāsns šahtā uz speciāla atbalsta, kurā ir atveres dūmgāzēm, kas nāk tieši no kurtuves; tas ievērojami samazina iekārtas mūžu;

- retoršu un kurtuves vāka un/vai retoršu un iepriekš minētā horizontālā atbalsta hermetizācijas sistēmas nav pietiekami drošas, lai nodrošinātu ekoloģiski tīru procesu, piem., nav droša retoršu kakla un kurtuves vāka savienojuma vietu hermetizācija ar māliem vai retoršu un minētā horizontālā atbalsta savienojumu vietu hermetizācija ar kabatveida slēģiem, kas aizpildīti ar hermetizējošām smiltīm;

- retoršu sistēmas - kurtuves slēguma shēma nenodrošina visu iekārtas aparātu sabalansētu darbību laikā; tā ir periodiskas darbības, kam raksturīga lielas temperatūras svārstības atsevišķos agregātos procesa laikā.

Ir zināms arī kokogļu iegūšanas paņēmiens un retoršu iekārta /6/, kas funkcionāli ir līdzīgi iepriekš aprakstītajiem /5/, bet atšķiras galvenokārt ar to, ka:

- retortes ir stacionāras; līdz ar to nepieciešami starpkonteineri izejmateriāla iekraušanai retortēs un gatavo kokogļu izkraušanai no retortēm un atdzesēšanai bez gaisa piekļūšanas;

- paredzēta kondensēta, kas galvenokārt sastāv no darvas, etiķūdens, koka spirta un acetona, daļēja izvadīšana no sistēmas (retortēmcauruļvadiem) vienā vai vairākos paņēmienos;

- katra retorte procesa sākuma etapā tiek darbināta kā vaļēja sistēma (žāvētava), kas ar kustīga blīvslēga palīdzību savienota ar grozāmu kolektoru un tālāk - ar skursteni, bet koksnes sausās pārtvaices procesā tiek darbināta kā slēgta sistēma (bez gaisa piekļūšanas), vienlaicīgi vai pārmaiņus regulējot aizvaru stāvokli kurtuvē un siltumnesēja cirkulācijas sistēmā;

- procesa kontrolei/reģistrācijai un vadīšanai tiek izmantota daudzkanālu iekārta, piemēram, daudzkanālu potenciometrs, kas reģistrē/izdod datu virkni, kurā katrs loceklis atspoguļo procesa norisi kādā fiksētā laika intertvālā retortēs un cauruļvados.

Minētās iekārtas un paņēmiena /6/, kas izvēlēti par šī izgudrojuma prototipu, galvenie trūkumi ir sekojoši:

- iekārta un paņēmiens nenodrošina pietiekami ekoloģiski tīru procesu;

-retoršu sistēmas-kurtuves slēguma shēma nenodrošina visu iekārtas aparātu sabalansētu darbību laikā; tā ir periodiskas darbības, kam raksturīgas lielas temperatūras svārstības atsevišķos agregātos procesa laikā; tas ievērojami samazina iekārtas mūžu.

Lai novērstu prototipam raksturīgos trūkumus, šai izgudrojumā piedāvāts izveidot iekārtu ar paņēmienu, kam raksturīgas sekojošas tehniskas pazīmes:

- Koksnes sausās pārtvaices iekārta izveidota kā nepārtrauktas darbības enerģētiski un funkcionāli sabalansēta vairāku horizontālo retoršu sistēma, kurā atsevišķas retortes darbojas divos režīmos - mitrās koksnes žāvēšanas režīmā un koksnes sausās pārtvaices režīmā.

- Retortes ir izveidotas ar termoizolētu ārējo apvalku un konstruētas darbam divos režīmos. Šim nolūkam retortē ierīkoti apakšējais un augšējais slēgvārsts. Pēc retortes piepildīšanas ar pārogļojamo koksni, piem., ar augstu mitruma pakāpi, to pārslēdz žāvēšanas režīmā, apsildot retorti no ārpuses caur apvalku. Pie atvērtiem slēgvārstiem karstās dūmgāzes plūst caur pārogļojamās koksnes krāvumu retortes iekšpusē. Lai koksne retortē neaizdegtos, dūmgāzu temperatūru regulē ar aizbīdņu un speciāli ierīkota atmosfēras gaisa pievadvārsta palīdzību. Kad koksne ir sasniegusi vēlamo mitruma pakāpi, retorti pārslēdz sausās pārtvaices režīmā, aizverot slēgvārstus un realizējot tikai retortes ārējo apsildi. Lai intensificētu un regulētu dūmgāzu plūsmu, starp retorti un ārējo apvalku ierīkota starpsiena ar droseļvārstiem. Starpsiena tādējādi izveido apakšējo un augšējo starptelpas, kuras vienu no otras atdala droselvārsti.

- Gāzu aizvadei no retortes uz krāsni retortes apakšējā daļā ierīkots sifonveida cauruļvads. Sifons cauruļvadā kalpo kā hidroslēgs, kas noslēdz retorti no krāsns, tajā pašā laikā netraucējot retortē izdalījušos gāzu un tvaiku ievadīšanu krāsnī.

-Iekārta izveidota nepārtrauktas darbības, kurā ir ne mazāk par četrām funkcionāli sabalansētām retortēm, lai maksimāli izmantotu siltuma enerģiju, kas izdalās koksnes sausās pārtvaices eksotermisko reakciju intervālā. Pārtvaices/pārogļošanas procesu dažādās retortēs vai to moduļos organizē, savstarpēji nobīdot laikā, lai lieko siltuma daudzumu no retortes/retoršu moduļa, kur notiek eksotermiska reakcija, aizvadītu uz retorti/moduli, kur tajā pašā laikā notiek endotermiska reakcija, un kompensētu tur trūkstošo siltuma daudzumu. Praktiski tiek realizēts noslēgts ražošanas cikls un bezatlikumu tehnoloģija. Blakus kompleksās ražotnes augstajiem tehniski ekonomiskajiem rādītājiem, tā kļūst ekoloģiski tīra.

-Lai nodrošinātu kokogļu kvalitātes nozīmīgākā rādītāja - negaistoša oglekļa satura- atbilstošu līmeni un atbrīvotu kokogli no specifiskās darvas smaržas, papildus tempertūras intervālā 400-650°C tiek veikta kokogļu izkvēlināšana. Šai etapā galvenokārt izdalās metāns, ūdeņradis, darvas tvaiki u.c. ogļūdeņraži ar augstāku viršanas temperatūru (process ir endotermisks).

-Iekārtā ir paredzēta aktīvā retortes dzesēšana, izsmidzinot ūdeni augšējā starptelpā pie atvērtiem droseļvārstiem retortes un apvalka starpsienā, iepriekš atslēdzot retorti no krāsns un atverot atmosfēras gaisa pieplūdes vārstu. Ūdeni izsmidzina arī retortē. Izveidojušies ūdens tvaiki, ejot caur ogļu masu, to dzesē un vienlaicīgi atputekļo. Ogļu putekļu daļiņas pa novadcauruli nokļūst kurtuvē, kur tās sadeg. Līdz ar to panāk dzesēšanas laika samazināšanos, ievērojami paaugstinās iekārtas ražība, nav nepieciešama ogļu tālākā dzesēšana, lai tās nogādātu kondicionēšanas laukumā. Ir notikusi arī ogļu atputekļošana, kas ir svarīgi no ekoloģiskā un sanitāri higiēniskā viedokļa, lai tālāk tās apstrādātu un izmantotu. Kokogle iegūst melni spīdīgu virsmu un kvalitatīvas preces izskatu.

- Koksnes žāvēšanas un sausās pārtvaices procesus kontrolē un regulē ar retortes raksturīgākajās vietās izvietotiem devējiem. Reģistrējošā aparatūra izveidota vadības pultī un ir saistīta ar signalizāciju, ja iekārtā radušies tehnoloģiski vai cita veida traucējumi. Maksimāli pieļaujamo temperatūru retortē regulē automātiski, izsmidzinot ūdeni gan retortē, gan starptelpās. Šie pasākumi nodrošina augstu kokogļu kvalitāti un optimālu iznākumu ,kā arī novērš iekārtas bojāšanos augstu temperatūru iespaidā.

- Iekārta aprīkota ar piekārto ceļu, kura mehānismi nodrošina retoršu piepildīšanu ar speciālos konteineros sapakotu pārogļojamo koksni un gatavās produkcijas nogādāšanu noliktavā.

- Retortes iekārtā izvietotas horizontāli un nepārsniedz trīs metru augstumu. Tās ir ērti apkalpojamas un remontējamas.

-Iekārtā visi aparāti, komunikācijas, armatūra un saliekamā dzezsbetona pamati ir viegli demontējami un pārvedami uz citu vietu - tā ir mobila.

Piedāvātās kokogļu ražošanas iekārtas shēma, kas ietver izgudrojuma formulas no 1. līdz 7. punktam minētās tehniskās pazīmes, parādīta fig.1, kur attēlots viens no iekārtas realizācijas variantiem vertikālā griezumā (vienas retortes piemērā).

Fig.2 parādīta piedāvātās iekārtas pricipshēma saskaņā ar izgudrojuma formulas 1. punktu, kur retoršu sistēma izveidota no atsevišķiem moduļiem.

Izgudrojuma realizācijas piemēri

Piemērs 1. Iekārtas sastāvā ietilpst metāla retorte 1, kas noslēdzama ar termoizolētu vāku (vāks fig. 1 nav parādīts) un ievietota termoizolētā metāla apvalkā 2. Apvalka 2 diametrs lielāks par retortes 1 diametru un veido apakšējo starptelpu 3 un augšējo starptelpu 4 starp retorti un apvalku. Starptelpas vienu no otras atdala starpsiena 5 ar tajā iemontētiem droseļvārstiem 6 un 7, kas savstarpēji savieno apakšējo starptelpu 3 ar augšējo starptelpu 4 un kalpo dūmgāzu plūsmas regulēšanai retortes 1 ārējai apsildei. Retortes 1 iekšējai apsildei izveidots slēgvārsts 8. Dūmgāzes retortē ieplūst caur atvērtu slēgvārstu 8 un ārdiem 9, kas retortes apakšējā daļā izveido dūmgāzu kanālu, kurš nodrošina dūmgāzu vienmērīgu sadali visā retortes 1 garumā. Slēgvārsts 10, kas izvietots retortes 1 augšdaļā, izvada dūmgāzes un ūdens tvaikus no retortes 1 starptelpā 4 uz dūmeni.

Retortes apsildei ar dūmgāzēm kalpo krāsns 11, ko ar starptelpu 3 savieno dūmgāzu vads 12 un aizbīdnis 13 dūmgāzu plūsmas regulēšanai vai noslēgšanai. Izlietoto dūmgāzu novadīšana no starptelpas 4 notiek pa dūmvadu 14 skurstenī (fig.1 nav parādīts). No krāsns 11 starptelpā 3 ievadāmo dūmgāzu temperatūras regulēšanai ar atmosfēras gaisa pievadi izveidots vārsts 15. Gāzu izvadei no retortes 1 uz krāsni 11 ierīkots sifonveida cauruļvads 16 ar vārstiem 17 un 18. Sifons cauruļvadā 16 kalpo kā hidroslēgs, kas noslēdz retorti no krāsns pie atvērtiem slēgvārstiem 8 un 10 (koksnes žāvēšanas etapā). Vārsts 17 kalpo šķidruma līmeņa uzturēšanai

-ό cauruļvada 16 sifona daļā, bet vārsts 18 kalpo sifona atbrīvošanai no kondensēta šķidruma.

I

Koksnes piegādei retortēm izveidots piekārtais ceļš 19 ar ratiņiem 20, kam piestiprināta profilsija 21, ko ar starpgabala 22 palīdzību var savienot ar līdzīgu nekustīgu profilsiju 27 retortes 1 augšējā daļā. Uz profilsijas 21 novietoti konteinerratiņi 23 ar hidraulisko pacēlēju 24 un āķi 25 koksnes konteinera 26 pacelšanai pirms tā ievietošanas retortē 1. Konteinerratiņus 23 var pēc vajadzības pārvietot no profilsijas 21 pa starpgabalu 22 uz profilsiju 27 retortes 1 iekšpusē un pēc konteinera 26 ievietošanas retortē atgriezt uz profilsijas 21. Ratiņi 23 pēc vajadzības var apkalpot vairākas retortes, dzesēšanas telpu, noliktavu.

Lai nepieļautu koksnes sausās pārtvaices procesā temperatūras celšanos augstāk par pieļaujamo (piem.,650°C), kā arī uzlabotu kokogļu kvalitāti un iznākumu, retortes 1 iekšpusē ierīkotas ūdens izsmidzināšanas sparuslas 28 ar pievadcauruli 29 un vārstu 30. Kokogļu aktīvai dzesēšanai caur retortes stenu izveidotas dzesēšanas sprauslas 31, kas ūdeni izsmidzina starptelpā 4. Ūdeni pievada pa cauruli 32 un vārstu 33. Lieko šķidrumu no starptelpas 3 izvada pa vārstu 34. Lai ūdens nesaskartos ar retortes 1 sienām, izsmidzinātāju priekšā novietoti iztvaicēšanas ekrāni 35 un 36.

Iepriekš aprakstītā iekārta kokogļu iegūšanai darbojas sekojoši:

-Konteineru 26, kas piekrauts ar pārogļošanai paredzēto koksni un apgādāts ar āķi 25, lai to piekārtu konteinerratiņiem 23, pa piekārto ceļu 19 ar ratiņu 20 palīdzību nogādā uz vietu pretim retortei 1, ko ar starpgabala 22 palīdzību savieno ar profilsiju 27 retortes 1 augšdaļā. Ar hidraulisko pacēlēju 24 paceļ konteineru 26 nepieciešamajā augstumā un, pārbīdot konteinerratiņus 23, konteineru 26 ievada retortē 1. Ar hidrauliskā pacēlēja palīdzību konteineru nolaiž uz retortes 1 ārdiem un atbrīvo no āķa 25. Konteinerratiņus 23 atgriež uz profilsijas 21 un darbību atkārto, līdz retortē ievietoti visi konteineri. Retortē,atkarībā no tās un konteinera izmēriem, ievieto 2-6 konteinerus.

-Pēc piepildīšanas retortes vaļējo galu hermētiski noslēdz ar vāku, kurš pārklāts ar siltumizolācijas materiālu. No krāsns 11 pa dūmvadu 12 un atvērtu vārstu 13 karstās dūmgāzes ievada apakšējā starptelpā 3. Iekārta darbojas trīs režīmos - koksnes žāvēšanas un koksnes sausās pārtvaices režīmos. Koksnes žāvēšanu veic, apsildot vienlaicīgi retorti no ārpuses un iekšpuses,ļaujot dūmgāzēm caur atvērtiem slēgvārstiem 8 un 10 plūst caur retortes iekšpusē atrodošos mitrās koksnes krāvumu. Vienmērīgu karsto dūmgāzu sadalījumu retortē 1 nodrošina ārdi 9. Dūmgāzu velkmi, ko nodrošina skurstenis, caur žāvējamās koksnes krāvumu retortē 1 regulē ar slēgvārstu 8, 10 un aizbīdņa 13 palīdzību. Lai nesāktos koksnes degšana žāvēšanas laikā, temperatūru (piem., 120-160°C) regulē ar aizbīdni 13, kā arī dūmgāzes dzesējot ar atmosfēras gaisu, atverot vārstu 15. Nepieciešamības gadījumā retortes iekšpusē ar izsmidzinātāju 28 palīdzību ievada ūdeni.

-Pēc vēlamās koksnes mitruma pakāpes (10-15%) sasniegšanas retorti pārslēdz koksnes sausās pārtvaices režīmā, pilnīgi atverot droseļvārstus 6 un 7 un aizverot slēgvārstus 8 un 10, kā arī gaisa padeves vārstu 15. Sifonu cauruļvadā 16 atbrīvo no kondensēta caur vārstu 18, noslēdzot vārstu 17. Tādējādi pārtvaices procesā izdalījušās gāzes un ūdens tvaiki pa cauruļvadu

ΙΕ θ' brīvi nokļūst krāsnī 11, kur notiek to sadegšana. Koksnes žāvēšanas un sausās pārtvaices procesus kontrolē un regulē ar retortes raksturīgākajās vietās izvietotiem devējiem. Attiecīga daudzkanālu aparatūra ir izvietota vadības pultī un ir saslēgta ar signalizāciju, kas nostrādā, ja iekārtā rodas tehnoloģiski traucējumi vai novirzes no uzstādītā režīma. Ja pārsniegta retortē maksimāli pieļaujamā temperatūra (650°C) notiek automātiska ūdens izsmidzināšana gan retortē 1, gan starptelpā 4. Tas nodrošina augstu kokogļu kvalitāti, optimālu iznākumu, kā arī novērš iekārtas bojāšanos augstu temperatūru iespaidā, līdz ar to paildzinot tās kalpošanas laiku.

-Iekārtas aktīva dzesēšana notiek, izsmidzinot ūdeni starptelpā 4 ar izsmidzinātāju 31 palīdzību pie atvērtiem droseļvārstiem 6 un 7. Savukārt šajā laikā dūmvads 12 ir noslēgts ar aizbīdni 13 un ir atvērts vārsts atmosfēras gaisa pievadīšanai 15.

-Ūdeni retortē 1 padod ar izsmidzinātāju 28 palīdzību. Atsitoties pret iztvaikošanas ekrānu 35 pie temperatūras (piem.350-450°C), izveidojušies ūdens tvaiki plūst caur ogļu masu, to dzesējot, un vienlaicīgi veic to atputekļošanu. Ogļu putekļu daļiņas pa cauruli 16 līdz ar ūdens tvaiku nokļūst kurtuvē, kur tās sadeg. Līdz ar to panāk dzesēšanas laika samazināšanos, ievērojami paaugstinot iekārtas ražīgumu. Nav nepieciešama tālāka ogļu dzesēšana. Tās var nogādāt noliktavā kondicionēšanai. Ir notikusi arī ogļu atputekļošana, kas ir ļoti svarīgi no ekoloģiskā un sanitāri-higiēniskā viedokļa, tās tālāk apstrādājot un izmantojot. Visbeidzot kokogles iegūst melni-spīdīgu virsmu un līdz ar to kvalitatīvas preces izskatu.

Piemērs 2. Piemērā 1 aprakstīto kokogļu iegūšanas tehnoloģisko procesu vienā retortē var būtiski pilnveidot, izveidojot 4 un vairāku savstarpēji savienotu retoršu sistēmu. Savienotās retortes,secīgi tās darbinot, veido vienotu iekārtu un nodrošina nepārtrauktu tehnoloģisko procesu praktiski bez kurināmā papildus pievadīšanas krāsnij, pie kam viena krāsns apkalpo visu retoršu sistēmu. Siltuma enerģija, kas izdalās koksnes sausās pārtvaices eksotermiskajā intervālā (piem.,280-380°C) ir pilnīgi pietiekams katras nākošās, blakus novietotās retortes, endotermisko procesu uzturēšanai. Praktiski tiek realizēts noslēgtais ražošanas cikls un bezatkritumu tehnoloģija. Blakus kompleksās ražotnes ekonomiskajam izdevīgumam tā kļūst arī ekoloģiski tīra.

Fig.2 parādītā četru retoršu sistēma izveidota no diviem atsevišķiem moduļiem. Viena moduļa ietvaros divas retortes savā starpā ir saslēgtas paralēli, bet atsevišķi moduļi savā starpā savienoti virknē, lai lieko siltuma daudzumu tajā retoršu modulī, kurā notiek koksnes sausās pārtvaices eksotermiskā reakcija, aizvadītu uz otru sistēmas moduli, kur tajā pašā laikā realizē endotermisku procesu un ir siltumenerģijas deficīts.

Izgudrojuma apjoms neaprobežojas tikai ar diviem iepriekš aprakstītajiem tā realizācijas variantiem. Citi iespējamie varianti iekļauti izgudrojuma formulas atkarīgajos punktos

-7'

Izmantotie informācijas avoti

1. A.Kalniņš Ķīmiskā meža tehnoloģija. R., Saimnieciskās literatūras apgāds, 1944, Ipp.171-198.

2. SU autorapliecība Nr 1171506, SKI⁴ C10B53/03.

3. SU patents Nr 1826984, SK|5 C10B53/02.

4. GB patentpieteikums Nr 2257980, SK|5 C10B53/02.

5. LV patents Nr 10631, SK|5 C10B47/00.

6. LV patents Nr 11333, SK|6 C10B53/02.

Claims (13)

1. Kokogļu iegūšanas iekārta, kas satur:

- siltuma ražošanas mezglu/kurtuvi, kas apgādā retortes ar nepieciešamo siltumenerģiju,

- hermētiski noslēdzamu retoršu sistēmu, kurā ir ne mazāk kā 4 retortes, kas izvietotas horizontāli un katra izveidota ar dubultsienām, starp kurām ir dūmgāzu ejas, bet ārējā siena ir pārklāta ar termoizolējošu apvalku, pie kam katrai retortei ir atvere izejmateriāla konteineru iekraušanai/izkraušanai un atveres gāzu/tvaiku ievadīšanai/izvadīšanai,

- ūdens tvaiku/dūmgāzu ievadīšanas/izvadīšanas sistēmu no retortēm,

-siltumnesēja un koksnes sausās pārtvaices gāzveida produktu recirkulācijas nodrošināšanas sistēmu no katras retortes atpakaļ uz kurtuvi,

-procesa kontroles un reģistrācijas, kā arī vadības un drošības nodrošināšanas daudzkanālu sistēmas,

-izejmateriāla/kokogļu iekraušanas/izkraušanas palīgierīces (konteinerus, pacēlējus u.c.),

- gatavo kokogļu atdzesēšanas/kondicionēšanas ietaises, atšķiras ar to, ka, ar mērķi izveidot enerģētiski un funkcionāli sabalansētu iekārtu un procesu, retoršu sistēma izveidota no atsevišķiem moduļiem ar vismaz divām retortēm katrā modulī; viena moduļa ietvaros visas retortes savā starpā saslēgtas paralēli, bet atsevišķi moduļi savā starpā savienoti virknē, lai lieko siltuma daudzumu tajā retoršu modulī/retortē, kurā notiek koksnes sausās pārtvaices eksotermiskā reakcija, aizvadītu uz citu sistēmas moduli, kur tajā pašā laikā notiek endotermisks process un ir siltumenerģijas deficīts.

2. Iekārta pēc p.1, kas atšķiras ar to, ka vismaz vienā retortē horizontālā plaknē izveidota vismaz viena šķērssiena, kas aprīkota ar regulējamām atverēm, piem., slēgvārstiem, karsto dūmgāzu plūsmas organizēšanai, lai nodrošinātu ar tām iespēju retorti efektīvi apsildīt divos alternatīvos variantos:

- vienlaicīgi no ārpuses un iekšpuses, tās virzot gan pa dūmgāzu ejām, kas atrodas zem apvalka, gan caur retortes iekšpusē atrodošos koksnes krāvumu (žāvēšanas stadija),

- tikai no ārpuses, vienlaicīgi nodrošinot iespēju bez gaisa piekļūšanas koksnes sausās pārtvaices procesā izdalītām gāzēm no retortes nokļūt atpakaļ krāsnī un/vai kādā citā retortē vai retoršu modulī (sausās pārtvaices/pārogļošanas stadija).

3. Iekārta pēc p.1 vai 2, kas atšķiras ar to, ka žāvēšanas stadijas nodrošināšanai retortē izveidoti apakšējais un augšējais slēgvārsti un ārdi, kas nodrošina vienmērīgu dūmgāzu plūsmas sadalījumu retortē, un aizbīdnis, kas regulē dūmgāzu velkmi, kā arī minētajās šķērssienās izveidoti droseļvārsti.

4. Iekārta pēc p.1 vai 2, kas atšķiras ar to, ka gāznovades trakts, pa kuru koksnes sausās pārtvaices/pārogļošanas procesā izdalījušās gāzes un tvaiki tiek atgriezti krāsnī un/vai aizvadīti uz kādu citu retorti vai retoršu moduli, aprīkota ar sifonu, kas vienlaicīgi kalpo par hidroslēgu un drošības vārstu starp retorti un krāsni un/vai citu retorti vai retoršu moduli.

—J

5. Iekārta pēc jebkura iepriekšējā punkta, kas atšķiras ar to, ka aprīkota ar retoršu aktīvās dzesēšanas sistēmu ar ūdeni un/vai signalizācijas sistēmu, kas ieslēdzas, ja radušies traucējumi/novirzes no uzdotā tehnoloģiskā režīmā termiskās apstrādes stadijā vai kad gatavās ogles nepieciešams atdzesēt, lai nogādātu uz uzglabāšanas noliktavu un/vai kondicionēšanas ietaisi.

6. Iekārta pēc p.5, kas atšķiras ar to, ka aktīvās dzesēšanas sistēma aprīkota ar ūdens smidzinātājiem, kas izsmidzina ūdeni,vislabāk-vienlaicīgi, gan telpā starp retortes apvalku un ārējo sienu, gan retortes iekšienē,vislabāk - uz iztvaicēšanas ekrāniem.

7. Iekārta pēc jebkura iepriekšējā punkta, kas atšķiras ar to, ka aprīkota ar piekārto ceļu, kura mehānismi nodrošina retoršu piepildīšanu ar speciālos konteineros sagatavotu pārogļojamo koksni, kā arī konteineru ar gatavo produkciju nogādāšanu uz noliktavu un/vai kondicionēšanas ietaisi.

8. Iekārta pēc jebkura iepriekšējā punkta, kas atšķiras ar to, ka visi aparāti, komunikācijas, armatūra un saliekamā dzelzsbetona pamati ir demontējami un pārvedami uz citu vietu, resp. iekārta ir mobila.

9. Kokogļu iegūšanas paņēmiens, kas satur:

-izejmateriāla šķirošanu (vajadzības gadījumā arī sagarināšanu/sasmalcināšanu un priekšžāvēšanu) un iekraušanu pārvietojamā konteinerā(-os) ;

- konteineru pārkraušanu retortēs un to noslēgšanu,

- retoršu apsildīšanu, pakāpeniski kāpinot temperatūru materiālā līdz koksnes sausās pārtvaices temperatūrai, izmantojot šim nolūkam (papildus tehnoloģiskajam kurināmajam) koksnes termiskās destrukcijas produktu tvaikus un gāzes, daļēji tos atgriežot kurtuvē un sadedzinot,

-izejmateriāla termisko apstrādi retortēs vairākos etapos,ieskaitot žāvēšanu, vismaz temperatūras intervālā 50-450°C un atdzesēšanu bez gaisa piekļūšanas līdz 50°C, kontrolējot/reģistrējot/vadot procesa norisi ar daudzkanālu mērīšanas/reģistrācijas/vadības sistēmas palīdzību, kas reģistrē/izdod datu virkni, kurā katrs tās loceklis atspoguļo/nosaka procesa norisi fiksētā tekošā laika intervālā retortēs un cauruļvados, atšķiras ar to, ka,lai realizētu enerģētiski autonomu un ekoloģiski tīru procesu, katru retorti darbina divos alternatīvos režīmos: vispirms materiāla žāvēšanas/uzsildīšanas režīmā, pēc tam - koksnes sausās pārtvaices/pārogļošanas/atdzesēšanas režīmā bez gaisa piekļūšanas, pie kam materiāla žāvēšanu/uzsildīšanu veic ar kurtuves dūmgāzēm, daļu dūmgāzu novirzot ejās starp retortes apvalku un retortes ārējo sienu un daļu dūmgāzu novirzot caur pārogļojamās koksnes masu, bet koksnes pārtvaici/pārogļošanu veic, dūmgāzes novirzot tikai retortes ārējās sienas apskalošanai.

10. Paņēmiens pēc jebkura iepriekšējā punkta, kas atšķiras ar to, ka procesa laikā, ja rodas traucējumi/novirzes no uzdotā režīma, piem., temperatūra krautuvē pārsniedz maksimāli pieļaujamo vai kad gatavo produktu nepieciešams atdzesēt, lai nogādātu uz noliktavu/kondicionēšanas ietaisi, retorti aktīvi dzesē, izsmidzinot ūdeni,vislabāk-vienlaicīgi, gan telpā ' ^lC ' starp retortes ārējo sienu un apvalku, gan iesmidzinot ūdeni retortes iekšpusē.

11. Paņēmiens pēc jebkura iepriekšējā punkta, kas atšķiras ar to, ka, lai maksimāli lietderīgi izmantotu siltuma enerģiju, kas retortēs izdalās koksnes sausās pārtvaices/pārogļošanas endotermisko reakciju intervālā, minēto pārtvaices/pārogļošanas procesu dažādās retortēs vai to moduļos organizē, savstarpēji nobīdot laikā, lai lieko siltuma daudzumu no retortes/retoršu moduļa, kur notiek eksotermiska reakcija, aizvadītu uz retorti/moduli, kur tajā pašā laikā notiek endotermiska reakcija.

12. Paņēmiens pēc jebkura iepriekšējā punkta, kas atšķiras ar to, ka koksnes pārtvaices/pārogļošanas procesa enerģētiskā regulēšana notiek, novirzot procesa laikā izdalījušās gāzes un tvaikus pa gāznovades traktu caur sifonu, kas veido hidroslēgu un drošības vārstu, pēc vajadzības vai nu atpakaļ uz kurtuvi vai uz kādu citu retorti un/vai moduli.

13. Paņēmiens pēc jebkura iepriekšējā punkta, kas atšķiras ar to, ka izejmateriāla termisko apstrādi retortēs veic temperatūras intervālā 50650°C, ko nosacīti, ar precizitāti 10°C, var sadalīt 5 etapos:

- 1.etapā (t°~ 50-100-170°C), pievadot vajadzīgo siltuma daudzumu, materiāls pilnīgi tiek atbrīvots no higroskopiski nesaistītā ūdens;

-2.etapā (t°~170-275°C), pievadot vajadzīgo siltuma daudzumu,materiāls tiek atbrīvots no higroskopiski saistītā ūdens un daļēji pārogļots;

-3. etapā (t° -275-400°C) materiāls, aizvadot lieko siltuma daudzumu, tiek pārtvaicēts un pārogļots vienmērīgi pa visu krautnes tilpumu, pie kam procesā izdalās liels gāzveida produktu un siltuma daudzums;

- 4. etapā (t°~ 400-650°C), pievadot vajadzīgo siltuma daudzumu, notiek kokogļu izkvēlināšana, izdalot metānu, ūdeņradi, darvas tvaikus, parafīnus u.c. ogļūdeņražus ar augstāku viršanas temperatūru, lai nodrošinātu kokogļu kvalitātes nozīmīgākā rādītāja - negaistošā oglekļa satura - atbilstošu līmeni un atbrīvotu kokogli no specifiskās darvas smaržas;

- 5. etapā, aizvadot lieko siltuma daudzumu, gatavais produkts bez gaisa piekļūšanas tiek atdzesēts līdz -50°C.