RU140115U1

RU140115U1 - DEVICE FOR PYROLYSIS OF CARBON-CONTAINING RAW MATERIALS

Info

Publication number: RU140115U1
Application number: RU2013141905/03U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Гапонов; Владимир Иванович Коршиков; Антон Дмитриевич Овсянко; Юрий Давидович Юдкевич
Original assignee: Антон Дмитриевич Овсянко
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2014-04-27

Abstract

1. Устройство для пиролиза углеродосодержащего сырья, включающее вертикально установленную пиролизную камеру со средствами для загрузки сырья и выгрузки продукта, источник газообразного теплоносителя в виде топки, а также магистраль для отвода газообразных продуктов разложения сырья, отличающееся тем, что внутри пиролизной камеры размещены ряды труб, продольные оси которых перпендикулярны продольной оси пиролизной камеры, трубы в соседних по вертикали рядах сдвинуты относительно друг друга по горизонтали, пиролизная камера снабжена распределителем газообразного теплоносителя, сообщающимся с топкой и концами труб, а также снабжена коллектором газообразного теплоносителя, сообщающимся с противоположными концами труб и отводной трубой.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по боковым сторонам пиролизной камеры выполнен, по меньшей мере, один коллектор газообразных продуктов разложения сырья, сообщающийся с пиролизной камерой и магистралью для отвода этих продуктов.1. A device for the pyrolysis of carbon-containing raw materials, including a vertically mounted pyrolysis chamber with means for loading raw materials and unloading the product, a source of gaseous heat carrier in the form of a furnace, and also a line for removing gaseous decomposition products of raw materials, characterized in that rows of pipes are placed inside the pyrolysis chamber, the longitudinal axis of which is perpendicular to the longitudinal axis of the pyrolysis chamber, the pipes in the vertically adjacent rows are shifted horizontally relative to each other, the pyrolysis chamber is provided a gaseous coolant distributor communicating with the furnace and pipe ends, and is also equipped with a gaseous coolant collector communicating with opposite ends of the pipes and a discharge pipe. 2. The device according to claim 1, characterized in that at least one collector of gaseous decomposition products of raw materials is made on the sides of the pyrolysis chamber, communicating with the pyrolysis chamber and the line for removal of these products.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для сушки и пиролиза древесины и ее отходов, а также других видов растительного сырья и продуктов, образованных из него.The utility model relates to equipment for drying and pyrolysis of wood and its waste, as well as other types of plant materials and products formed from it.

Известно устройство барабанного типа для переработки материалов, включающее барабан, заполненный телами инертного наполнителя и разделенный по длине на секции поперечными перегородками с проходными отверстиями, оборудованный загрузочным и разгрузочным устройствами и приводом для приведения барабана в движение, отличающееся тем, что каждая секция барабана загружена телами инертного наполнителя до уровня не ниже верхних краев проходных отверстий в перегородках, а в торцах барабана или на его боковой поверхности выполнены отверстия для подачи и выпуска газового агента, RU 2364451 C1.A device of the drum type for processing materials is known, including a drum filled with inert filler bodies and divided into sections by transverse partitions with through holes, equipped with loading and unloading devices and a drive for driving the drum in motion, characterized in that each section of the drum is loaded with inert bodies filler to a level not lower than the upper edges of the passage holes in the partitions, and holes are made at the ends of the drum or on its side surface for I supply and exhaust gas agent, RU 2364451 C1.

В этом устройстве качество обработки материала теплоносителем зависит от стабильности движения барабана, а инертный наполнитель периодически изнашивается и требует замены. По мере износа наполнителя качество обработки уменьшается.In this device, the quality of processing the material with a coolant depends on the stability of the drum, and the inert filler periodically wears out and needs to be replaced. As the filler wears out, the processing quality decreases.

Более эффективно устройство для термической обработки (пиролиза) углеродосодержащих отходов, включающее вертикально установленную оребренную металлическую пиролизную камеру со средствами для загрузки сырья и выгрузки продукта, источник газообразного теплоносителя в виде топки с газовой горелкой, магистраль для отвода газообразных продуктов разложения сырья (пиролизных газов). Пиролизная камера помещена в газоплотную теплоизоляционную камеру, выполненную из бетонных колец. Внутри пиролизной камеры рас положена перфорированная отверстиями труба для сбора пиролизного газа, а к верхней части пиролизной камеры присоединен трубчатый коллектор пиролизного газа, соединенный с блоком очистки и охлаждения пиролизного газа, соединенным, в свою очередь, с газовой горелкой и газотурбинным агрегатом, причем газотурбинный агрегат соединен газоходом с газоплотной теплоизоляционной камерой, RU 23968810.A more efficient device for the thermal treatment (pyrolysis) of carbon-containing waste, including a vertically mounted finned metal pyrolysis chamber with means for loading raw materials and unloading the product, a source of gaseous coolant in the form of a furnace with a gas burner, a line for removing gaseous decomposition products of raw materials (pyrolysis gases). The pyrolysis chamber is placed in a gas-tight heat-insulating chamber made of concrete rings. Inside the pyrolysis chamber there is a perforated tube for collecting pyrolysis gas, and a tubular pyrolysis gas collector connected to the pyrolysis gas purification and cooling unit connected in turn to the gas burner and gas turbine unit is connected to the upper part of the pyrolysis chamber, and connected by a gas duct to a gas tight heat-insulating chamber, RU 23968810.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.This technical solution was made as a prototype of this utility model.

Недостатком прототипа, так же, как и описанного выше аналога, является то обстоятельство, что не обеспечивается равномерный подвод тепла к материалу, подлежащему пиролизу. Тепло подводится со стороны стенки пиролизной камеры к центру камеры температура существенно снижается; при этом на периферии камеры у стенки температура составляет 600-700°C, что не позволяет осуществлять «мягкий» пиролиз (торрефикацию), требующий значительно более низкой (250-290°C) температуры процесса при равномерном подводе тепла к материалу по всему обьему пиролизной камеры. Как известно, мягкий пиролиз позволяет значительно увеличить выход продукта (торрефиката) до 70-80% от массы исходного сырья, однако при использовании известной установки процесс начиная с температуры 290-300°C переходит в стадию глубокого пиролиза, что ведет к резкому падению выхода продукта.The disadvantage of the prototype, as well as the above analogue, is the fact that it does not provide a uniform supply of heat to the material to be pyrolyzed. Heat is supplied from the side of the wall of the pyrolysis chamber to the center of the chamber, the temperature decreases significantly; at the same time, on the periphery of the chamber near the wall, the temperature is 600-700 ° C, which does not allow for “soft” pyrolysis (torrefaction), which requires a significantly lower (250-290 ° C) process temperature with uniform supply of heat to the material throughout the entire pyrolysis volume cameras. As you know, soft pyrolysis can significantly increase the yield of the product (torreficate) up to 70-80% by weight of the feedstock, however, when using the known installation, the process, starting from the temperature of 290-300 ° C, goes into the stage of deep pyrolysis, which leads to a sharp drop in the yield of the product .

Задачей настоящей полезной модели является обеспечение равномерного подвода тепла к материалу в пиролизной камере, что позволяет осуществлять мягкий пиролиз при температуре 250-290°C по всему объему камеры.The objective of this utility model is to ensure uniform heat supply to the material in the pyrolysis chamber, which allows soft pyrolysis at a temperature of 250-290 ° C throughout the chamber volume.

Согласно полезной модели в устройстве для пиролиза углеродосодержащего сырья, включающем вертикально установленную пиролизную камеру со средствами для загрузки сырья и выгрузки продукта, источник газообразного теплоносителя в виде топки, а также магистраль для отвода газообразных продуктов разложения сырья, внутри пиролизной камеры размещены ряды труб, продольные оси которых перпендикулярны продольной оси пиролизной камеры, трубы в соседних по вертикали рядах сдвинуты относительно друг друга по горизонтали, пиролизная камера снабжена распределителем газообразного теплоносителя, сообщающимся с топкой и концами труб, а также снабжена коллектором газообразного теплоносителя, сообщающимся с противоположными концами труб и отводной трубой; в устройстве по боковым сторонам пиролизной камеры может быть выполнен, по меньшей мере, один коллектор газообразных продуктов разложения сырья, сообщающийся с пиролизной камерой и магистралью для отвода этих продуктов.According to a utility model, in a device for pyrolysis of carbon-containing raw materials, comprising a vertically mounted pyrolysis chamber with means for loading raw materials and unloading the product, a source of gaseous coolant in the form of a furnace, as well as a line for removing gaseous decomposition products of raw materials, rows of pipes are placed inside the pyrolysis chamber, longitudinal axes which are perpendicular to the longitudinal axis of the pyrolysis chamber, the pipes in the vertically adjacent rows are shifted horizontally relative to each other, the pyrolysis chamber is provided it is provided with a gaseous coolant distributor communicating with the furnace and pipe ends, and is also equipped with a gaseous coolant collector communicating with opposite ends of the pipes and the outlet pipe; in the device, at least one collector of gaseous decomposition products of raw materials can be made on the sides of the pyrolysis chamber, in communication with the pyrolysis chamber and the line for removal of these products.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed one, which allows us to conclude that the utility model meets the criterion of “Novelty”.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:The essence of the utility model is illustrated by drawings, which depict:

на фиг. 1 - вид спереди, полость пиролизной камеры и полость топки открыты;in FIG. 1 is a front view, the cavity of the pyrolysis chamber and the cavity of the furnace are open;

на фиг. 2 - вид справа на фиг. 1;in FIG. 2 is a right view in FIG. one;

на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2.

Устройство для пиролиза углеродосодержащего сырья включает вертикально установленную металлическую пиролизную камеру 1 с устройством 2 для загрузки сырья и устройством 3 для выгрузки продукта - термически обработанного остатка сырья (продукта мягкого пиролиза - торрефиката). Источник газообразного теплоносителя представляет собой топку 4, в которую в процессе пиролиза по магистрали 5 поступают газообразные продукты разложения сырья, так называемый «пиролизный газ».A device for the pyrolysis of carbon-containing raw materials includes a vertically mounted metal pyrolysis chamber 1 with a device 2 for loading raw materials and a device 3 for unloading the product — a heat-treated residue of the raw material (soft pyrolysis product - torreficate). The source of gaseous coolant is a furnace 4, into which during the pyrolysis process through the line 5 the gaseous decomposition products of raw materials, the so-called "pyrolysis gas," enter.

Внутри пиролизной камеры 1 размещены ряды труб 6, продольные оси которых перпендикулярны продольной оси 7 камеры 1 (фиг. 2). Трубы 6 в соседних по вертикали рядах сдвинуты относительно друг друга по горизонтали.Inside the pyrolysis chamber 1 there are rows of pipes 6, the longitudinal axis of which is perpendicular to the longitudinal axis 7 of the chamber 1 (Fig. 2). Pipes 6 in vertically adjacent rows are shifted horizontally relative to each other.

Пиролизная камера 1 снабжена распределителем 8 газообразного теплоносителя, представляющим собой металлическую конструкцию, размещенную по высоте камеры 1 в зоне ее боковой стенки со стороны топки 4. Пиролизная камера 1 снабжена также коллектором 9 газообразного теплоносителя, представляющим собой аналогичную коробчатую конструкцию, размещенную с противоположной стороны пиролизной камеры 1. По другим боковым сторонам пиролизной камеры 1 выполнены коллекторы 10 газообразных продуктов разложения сырья, отделенные от камеры 1 посредством диафрагм 11 с отверстиями, через которые коллекторы 10 сообщаются с камерой 1. Кроме того, коллекторы 10 сообщаются с магистралью 5 для отвода газообразных продуктов разложения сырья. Коллектор 9 газообразного теплоносителя сообщается с отводной трубой 12. Распределитель 8 газообразного теплоносителя на уровне ниже третьей сверху трубы 6 снабжен перегородкой 13; коллектор 9 снабжен аналогичной перегородкой 14 на уровне выше третьей снизу трубы 6. Топка 4 сообщается с распределителем 8 газообразного теплоносителя посредством трубы 15. На трубе 15 имеется патрубок с вентилем 16.The pyrolysis chamber 1 is equipped with a gaseous coolant distributor 8, which is a metal structure located along the height of the chamber 1 in the region of its side wall on the side of the furnace 4. The pyrolysis chamber 1 is also equipped with a gaseous coolant collector 9, which is a similar box structure placed on the opposite side of the pyrolysis chambers 1. On the other lateral sides of the pyrolysis chamber 1, collectors 10 of gaseous decomposition products of raw materials are made, separated from the chamber 1 by apertures 11 with openings through which the collectors 10 communicate with the chamber 1. In addition, the collectors 10 communicate with the highway 5 for the removal of gaseous decomposition products of raw materials. The collector 9 of the gaseous coolant communicates with the exhaust pipe 12. The distributor 8 of the gaseous coolant at a level lower than the third from above the pipe 6 is provided with a partition 13; the collector 9 is equipped with a similar partition 14 at a level above the third from the bottom of the pipe 6. The furnace 4 communicates with the distributor 8 of the gaseous coolant through the pipe 15. On the pipe 15 there is a pipe with a valve 16.

Устройство работает следующим образом. Через устройство 2 для загрузки сырья в пиролизную камеру 1 загружают измельченное углеродосодержащее сырье, в частности, древесную щепу. В топку 4 в начале процесса помещают топливо, в частности, торф. При сгорании топлива образуется газообразный теплоноситель (топочный газ) с температурой 900-1000°C. При открытом вентиле 16 в трубу 15 подсасывается воздух, который разбавляет топочный газ до рабочей температуры 280-290°C. Топочный газ по трубе 15 поступает в верхнюю часть распределителя 8 и через три верхние трубы 6 проходит в верхнюю часть коллектора 9, откуда через три средние трубы 6 поступает в нижнюю часть распределителя 8 и затем через нижние трубы 6 проходит в нижнюю часть коллектора 9 и далее отводится через отводную трубу 15.The device operates as follows. Through the device 2 for loading raw materials into the pyrolysis chamber 1 is loaded crushed carbon-containing raw materials, in particular wood chips. Fuel, in particular peat, is placed in the furnace 4 at the beginning of the process. During fuel combustion, a gaseous coolant (flue gas) with a temperature of 900-1000 ° C is formed. With the valve 16 open, air is sucked into the pipe 15, which dilutes the flue gas to an operating temperature of 280-290 ° C. The flue gas through the pipe 15 enters the upper part of the distributor 8 and passes through the upper three pipes 6 to the upper part of the manifold 9, from where it passes through the three middle pipes 6 to the lower part of the distributor 8 and then through the lower pipes 6 passes to the lower part of the manifold 9 and then is discharged through the outlet pipe 15.

Благодаря тому, что трубы 6 в соседних по вертикали рядах сдвинуты относительно друг друга по горизонтали, измельченное сырье при поступлении его из устройства 2 в пиролизную камеру 1 обтекает трубы 6 и равномерно распределяется по объему камеры 1. Благодаря этому становится возможным равномерный нагрев всего сырья в камере 1 от поверхности труб 6 до температур в пределах 250-290°C, что необходимо для осуществления мягкого пиролиза сырья. При этом процесс проходит в две стадии. На первой стадии осуществляется сушка материала. Вторая стадия - эндотермическая, осуществляется до достижения температуры 290°C.Due to the fact that the pipes 6 in horizontal rows adjacent vertically are shifted relative to each other, crushed raw material when it enters from the device 2 into the pyrolysis chamber 1 flows around the pipes 6 and is evenly distributed throughout the chamber 1. This makes it possible to uniformly heat all the raw materials in chamber 1 from the surface of the pipes 6 to temperatures in the range of 250-290 ° C, which is necessary for the implementation of soft pyrolysis of raw materials. The process takes place in two stages. At the first stage, the material is dried. The second stage is endothermic, carried out until a temperature of 290 ° C is reached.

Образующиеся в процессе пиролиза продукты разложения сырья (пиролизный газ) поступают в топку 4 по магистрали 5, где сгорают с образованием топочного газа, поступающего по трубе 15 в пиролизную камеру 1. Термически обработанный остаток сырья (торрефикат) удаляется через устройство 3 для выгрузки продукта, а через устройство 2 для загрузки сырья в пиролизную камеру поступает новая порция материала, цикл повторяется.The decomposition products of raw materials (pyrolysis gas) formed during the pyrolysis process enter the furnace 4 through line 5, where they are burned with the formation of flue gas entering through the pipe 15 into the pyrolysis chamber 1. The heat-treated material residue (torreficate) is removed through the device 3 for unloading the product, and through the device 2 for loading raw materials into the pyrolysis chamber, a new portion of material enters, the cycle repeats.

Режим работы устройства непрерывный, процесс может быть автоматизирован.The operating mode of the device is continuous, the process can be automated.

В качестве сырья используется древесина, торф и другие органические материалы.The raw materials used are wood, peat and other organic materials.

Для изготовления устройства могут быть использованы известные конструкционные материалы и средства автоматизации.For the manufacture of the device, known structural materials and automation means can be used.

Указанные обстоятельства, по мнению заявителя, позволяют сделать вывод о том, что данная полезная модель соответствует критерию «Промышленная применимость».These circumstances, according to the applicant, allow us to conclude that this utility model meets the criterion of "Industrial applicability".

Claims

1. A device for the pyrolysis of carbon-containing raw materials, including a vertically mounted pyrolysis chamber with means for loading raw materials and unloading the product, a source of gaseous heat carrier in the form of a furnace, and also a line for removing gaseous decomposition products of raw materials, characterized in that rows of pipes are placed inside the pyrolysis chamber, the longitudinal axis of which is perpendicular to the longitudinal axis of the pyrolysis chamber, the pipes in the vertically adjacent rows are shifted horizontally relative to each other, the pyrolysis chamber is provided a distributor of gaseous coolant communicating with the furnace and the ends of the pipes, and is also equipped with a collector of gaseous coolant communicating with the opposite ends of the pipes and the outlet pipe.

2. The device according to claim 1, characterized in that at least one collector of gaseous decomposition products of raw materials is made on the sides of the pyrolysis chamber, communicating with the pyrolysis chamber and the line for removal of these products.