RU2166527C1

RU2166527C1 - Method of charcoal production and plant for charcoal production

Info

Publication number: RU2166527C1
Application number: RU2000102547/04A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Пиялкин; Е.А. Цыганов; А.Г. Никифоров; И.Л. Зворыгин; Г.В. Плеханов; Е.П. Сухушин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Радуга"
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-05-10

Abstract

FIELD: wood processing industry; applicable in production of charcoal from large-sized pieces of wood and its wastes in the form of large-sized chips. SUBSTANCE: method includes drying and pyrolysis of wood and calcination of charcoal by supply to raw material of hot flue gases, withdrawal of formed vapor-gas mixture, charcoal cooling. Formed hot vapor-gases of pyrolysis are withdrawn from zone of active decomposition and directed to combustion chamber simultaneously with incoming air required for burning of vapor-gases. Flue gases formed in burning of vapor-gases are separated into two flows. One flow directly enters zone of wood pyrolysis onto incandescent charcoal, and the other flow is directed for mixing and formation of drying heat carrier. Plant for production of charcoal has vertical body separated by pinching into drying chamber, chamber of wood pyrolysis and charcoal calcination, devices for wood loading and charcoal unloading mounted in upper and lower parts of plant body, combustion chamber and the first gas contour in the form of gas conduit with gas blower for supply of vapor-gases from chamber of wood pyrolysis and charcoal calcination to combustion chamber. The latter is located in zone of wood pyrolysis and charcoal calcination. Plant is additionally provided with mixing chamber for formation of drying heat carrier, the second gas contour in the form of gas conduit with control valve for supply of flue gases from combustion chamber to lower part of wood drying zone, the third gas contour is in the form of gas conduit with control valve and gas blower for recirculation of flue gases going out of upper part of drying zone to its lower part. Device for unloading of charcoal is made in the form of worm gear drive and airtight device for unloading of charcoal into vessels. EFFECT: higher specific productivity of method and plant, improved charcoal quality, provision of ecology due to complete burning of vapor-gases in plant. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретения относятся к лесоперерабатывающей промышленности и могут быть использованы для производства древесного угля из крупнокусковой древесины и ее отходов в виде крупномерной щепы. The invention relates to the wood processing industry and can be used for the production of charcoal from lumpy wood and its waste in the form of large chips.

Известен способ получения древесного угля (RU N 2088632, приоритет 16.03.94, C 10 B 53/02). Способ включает сушку, термическое разложение при 200-400^oC, пиролиз сырья путем подачи к сырью горячих дымовых газов, отвод избытка образующейся парогазовой смеси, охлаждение древесного угля и отличается тем, что парогазовую смесь и горячие дымовые газы в процессе сушки и термического разложения рециркулируют, причем все стадии процесса осуществляют в одной камере, а охлаждение угля осуществляют путем пропуска атмосферного воздуха между кожухом и стенками камеры.A known method of producing charcoal (RU N 2088632, priority 16.03.94, C 10 B 53/02). The method includes drying, thermal decomposition at 200-400 ^o C, pyrolysis of the feed by supplying hot flue gases to the feed, removing excess steam and gas mixture, cooling the charcoal and differs in that the steam-gas mixture and hot flue gases are recycled during drying and thermal decomposition moreover, all stages of the process are carried out in one chamber, and coal is cooled by passing atmospheric air between the casing and the walls of the chamber.

Известен способ термической переработки древесины (RU N 2083633, приоритет 24.11.95 г. , C 10 B 53/02). Способ включает предварительную сушку древесины и последующую термическую обработку в присутствии газообразного теплоносителя в непрерывном процессе с прохождением последовательно зон досушивания, пиролиза с образованием древесного угля его прокалки и охлаждения при противоточной подаче охлаждающего агента, в качестве которого используют дымовые газы от полного сгорания топлива с содержанием в них кислорода 1,5-7,0%, при этом указанные газы после прохождения ими зоны охлаждения используют в качестве теплоносителя в зонах прокалки, пиролиза и подсушки. A known method of thermal processing of wood (RU N 2083633, priority 24.11.95, C 10 B 53/02). The method includes preliminary drying of wood and subsequent heat treatment in the presence of a gaseous coolant in a continuous process with successive passage through drying zones, pyrolysis with the formation of charcoal calcined and cooled with countercurrent supply of a cooling agent, which uses flue gases from complete combustion of fuel containing oxygen 1.5-7.0%, while these gases after passing through the cooling zone are used as a coolant in the calcination zones, pi oliza and drying.

Описанные выше способы являются низкопроизводительными, требуют дополнительного топлива, и не позволяют перерабатывать древесину с влажностью выше 25%. The methods described above are low productivity, require additional fuel, and do not allow the processing of wood with a moisture content above 25%.

Известна установка для пиролиза древесины - вертикальная непрерывно действующая реторта (Выродов В. А., Кислицын А.Н. Технология лесохимических производств. М.: Лесная промышленность, 1987, с. 216-218). A well-known installation for pyrolysis of wood is a vertical continuously operating retort (V. Vyrodov, A. N. Kislitsyn, Technology of wood chemical production. M: Forest industry, 1987, p. 216-218).

Она представляет собой стальную цилиндрическую камеру с внутренним обогревом, устанавливаемую вертикально и содержащую распределительные конуса для ввода теплоносителя и отбора парогазов, устройство для загрузки древесины и отбора угля, конденсационную систему для обработки парогазов. Камера по высоте условно разделена на три зоны: досушки древесины, пиролиза и прокалки угля, охлаждения угля. Парогазы приролиза подвергаются обработке в конденсационной системе с целью удаления жидких продуктов пиролиза. Оставшиеся неконденсируемые газы, разбавленные теплоносителем (дымовыми газами), подаются в смеси с дополнительным топливом на сжигание и формирование теплоносителя для пиролиза в специальное топочное устройство. It is a steel cylindrical chamber with internal heating, mounted vertically and containing distribution cones for entering the coolant and selection of steam and gas, a device for loading wood and coal selection, a condensation system for processing steam and gas. The height chamber is conventionally divided into three zones: wood drying, pyrolysis and calcination of coal, coal cooling. The prilogy steam gas is processed in a condensation system in order to remove the liquid pyrolysis products. The remaining non-condensable gases diluted with coolant (flue gases) are fed into a special combustion device with a mixture of additional fuel for combustion and formation of a coolant for pyrolysis.

Недостатками установки являются: необходимость обработки парогазов, что усложняет ее эксплуатацию, потребность в дополнительном топливе, отсутствие возможности переработки древесины с влажностью выше 25%. The disadvantages of the installation are: the need for treatment of combined cycle gases, which complicates its operation, the need for additional fuel, the lack of the possibility of processing wood with a humidity above 25%.

Известна установка для пиролиза древесины - реторта фирмы Ламбистт (Выродов В.А., Кислицын А.Н. Технология лесохимических производств. М.: Лесная промышленность, 1987, с. 218-220). Она представляет собой цилиндрическую камеру, устанавливаемую вертикально, с переходом в нижней части в конус. Условно реторту по высоте можно разделить на 3 части: верхнюю, предназначенную для сушки древесины, среднюю (расширенную), где происходит пиролиз и прокалка угля, нижнюю - зону охлаждения угля. В промежутке между верхней и средней зонами располагается топочное устройство, куда при помощи газодувки, через специальные штуцера, подают горячие парогазы пиролиза, отбираемые с низа средней части реторты (зоны пиролиза), а также воздух для горения парогазов. В верхней части установка снабжена устройством для загрузки древесины, в нижней - устройством для выгрузки угля. Таким образом в реторте "Ламбиотт" исключается необходимость применения конденсационной системы для улавливания жидких продуктов. Тепло от сжигания необработанных парогазов достаточно для обеспечения теплового режима сушки и пиролиза древесины с влажностью до 35% и в этом случае дополнительного топлива не требуется. Known installation for pyrolysis of wood - retort company Lambistt (Vyrodov VA, Kislitsyn AN Technology of wood chemical production. M: Forest industry, 1987, S. 218-220). It is a cylindrical chamber mounted vertically, with the transition in the lower part into a cone. Conditionally, the height retort can be divided into 3 parts: the upper one, intended for drying wood, the middle (expanded), where pyrolysis and calcination of coal takes place, the lower one - the coal cooling zone. In the interval between the upper and middle zones there is a furnace device, where hot gas pyrolysis steam gas, taken from the bottom of the middle part of the retort (pyrolysis zone), as well as air for burning gas vapor are supplied through gas nozzles through special fittings. In the upper part, the installation is equipped with a device for loading wood, in the lower - a device for unloading coal. Thus, the retort “Lambibit” eliminates the need for a condensation system to trap liquid products. The heat from burning raw steam and gas is sufficient to ensure the thermal regime of drying and pyrolysis of wood with a moisture content of up to 35%, in which case additional fuel is not required.

Недостатком реторты "Ламбиотт" является расположение топочного устройства в промежутке между зоной пиролиза и зоной сушки древесины. Частично сгоревшие парогазы из топочного устройства подаются в реторту на слой древесины, прогретый лишь до 100^oC, что исключает продолжение горения и приводит к погасанию факела. Температура в зоне пиролиза реторты поэтому не превышает 500^oC что снижает производительность установки, не позволяет получить качественный уголь из-за недостаточного его прокаливания и исключает возможность переработки древесины с влажностью выше 35%. Отходящий из зоны сушки теплоноситель содержит несгоревшую смолу и другие трудносгораемые ингредиенты, что приводит к безвозвратным потерям тепла и выбросу в атмосферу рабочей зоны. Распределение газовых потоков в реторте "Ламбиотт" не поддается регулированию.The disadvantage of the retort "Lambotite" is the location of the combustion device in the gap between the pyrolysis zone and the drying zone of wood. Partially burnt gas-vapor from the combustion device is fed into a retort to a layer of wood heated only to 100 ^o C, which excludes continued combustion and leads to the extinction of the torch. The temperature in the pyrolysis zone of the retort therefore does not exceed 500 ^o C which reduces the productivity of the installation, does not allow to obtain high-quality coal due to insufficient calcination and excludes the possibility of processing wood with a humidity above 35%. The coolant leaving the drying zone contains unburned resin and other hardly combustible ingredients, which leads to irretrievable heat losses and the emission to the atmosphere of the working area. The distribution of gas flows in the retort "Lambibit" is not regulated.

Задачи, на решение которых направлены предлагаемые изобретения, заключаются в повышении удельной производительности способа и установки, повышении качества угля, обеспечении экологии за счет полного сгорания парогазов в установке. The tasks to be solved by the proposed inventions are to increase the specific productivity of the method and installation, to improve the quality of coal, to ensure ecology due to the complete combustion of combined cycle gases in the installation.

Поставленные задачи решены в способе следующим образом. Способ производства древесного угля, включает сушку, пиролиз древесины и прокалку угля путем подачи к сырью горячих дымовых газов, отвод образующейся парогазовой смеси, охлаждение угля и отличается тем, что, образующиеся горячив парогазы пиролиза отводят из зоны активного разложения и направляют в топочную камеру одновременно с поступающим воздухом, необходимым для сжигания парогазов, при этом образовавшиеся при горении парогазов топочные газы распределяют на два потока, один сразу поступает в зону пиролиза древесины на раскаленный уголь, другой поток направляют для смешения и формирования теплоносителя сушки. The tasks are solved in the method as follows. A method for producing charcoal involves drying, pyrolyzing wood and calcining coal by supplying hot flue gases to the feed, removing the resulting vapor-gas mixture, cooling the coal, and characterized in that the hot pyrolysis vapor generated is removed from the active decomposition zone and sent to the combustion chamber simultaneously with with the incoming air necessary for burning combined-cycle gases, while the flue gases formed during the burning of combined-cycle gas are distributed into two streams, one immediately enters the pyrolysis zone of wood at a hot coal ol, the other stream is directed to mix and form the drying fluid.

Поставленные задачи решены в устройстве следующим образом. Установка для производства древесного угля, содержит вертикально установленный корпус, разделенный пережимами на камеру сушки, камеру пиролиза древесины и прокалки угля, смонтированные в верхней и нижней частях корпуса устройства для загрузки древесины и выгрузки угля, топочную камеру и первый газовый контур в виде газохода с газодувкой для подачи парогазов из камеры пиролиза древесины и прокалки угля в топочную камеру, и отличается тем, что, топочная камера расположена в зоне пиролиза древесины и прокалки угля, а установка дополнительно снабжена вторым газовым контуром в виде газохода с регулирующей заслонкой для подачи дымовых газов из топочной камеры в нижнюю часть зоны сушки древесины. Кроме того, установка дополнительно снабжена третьим газовым контуром в виде газохода с регулирующей заслонкой и газодувкой для рециркуляции дымовых газов, отходящих из верхней части зоны сушки в ее нижнюю часть. Разгрузочное устройство для выгрузки угля выполнено в виде шнекового привода и герметичного устройства для выгрузки угля в емкости. The tasks are solved in the device as follows. An apparatus for producing charcoal, contains a vertically mounted case, separated by clamps on a drying chamber, a chamber for pyrolysis of wood and calcining coal, mounted in the upper and lower parts of the casing of a device for loading wood and unloading coal, a combustion chamber and a first gas circuit in the form of a gas duct with gas blowing for supplying gas and vapor from the pyrolysis chamber of wood and calcining coal into the combustion chamber, and is characterized in that the combustion chamber is located in the zone of pyrolysis of wood and calcining coal, and the installation is additional a second gas circuit is provided with a flue pipe with the regulating valve for supplying the flue gases from the combustion chamber into the lower portion of the drying zone of the wood. In addition, the installation is additionally equipped with a third gas circuit in the form of a gas duct with a control damper and a gas blower for recirculation of flue gases from the upper part of the drying zone to its lower part. The unloading device for unloading coal is made in the form of a screw drive and a sealed device for unloading coal in a tank.

Сущность изобретений поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки, на фиг. 2 - разрез установки по сечению А-А, на фиг. 3 - разрез установки по сечению В-В. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the installation, in FIG. 2 is a sectional view of the installation along section AA, in FIG. 3 - section of the installation along the cross-section BB.

Установка для производства древесного угля состоит из вертикально расположенных камер, которые условно делят ее на зону сушки древесины - камера 1, зону пиролиза древесины и прокалки угля - камера 2, зону охлаждения угля - камера 3. Установка снабжена устройствами загрузки древесины 4 и устройством охлаждения угля 5. Камеры разделены пережимами 6, 7, 8, которые представляют собой усеченные конусы. В нижней части установки в зоне пиролиза древесины и прокалки угля установлена топочная камера 9. снабженные газоходами 10 с регулирующими заслонками для подачи части топочных газов в зону сушки 1. The charcoal production plant consists of vertically arranged chambers that conditionally divide it into a wood drying zone - chamber 1, a pyrolysis zone of wood and coal calcination - chamber 2, a coal cooling zone - chamber 3. The installation is equipped with wood loading devices 4 and a coal cooling device 5. The cameras are separated by pinches 6, 7, 8, which are truncated cones. In the lower part of the installation, in the zone of pyrolysis of wood and calcining coal, a combustion chamber 9. is installed, equipped with flues 10 with control flaps for supplying part of the flue gases to the drying zone 1.

В верхней части установка снабжена дополнительным циркуляционным контуром в виде газохода 11 с регулирующими заслонками и газодувками 12 для рециркуляции части отработанного агента, а также выхлопной трубой 13 для сброса его в атмосферу. In the upper part, the installation is equipped with an additional circulation circuit in the form of a gas duct 11 with control flaps and gas blowers 12 for recycling part of the spent agent, as well as an exhaust pipe 13 for dumping it into the atmosphere.

Установка работает следующим образом. Через загрузочное устройство 4, которое в период загрузки обеспечивает герметичность установки, древесина поступает в установку, где последовательно проходит зону сушки 1, пиролиза и прокалки угля 2. Прокаленный уголь частично охлаждают в зоне 3 и через разгрузочное устройство 5 выгружают в герметичные емкости 14 (кюбели), которые периодически транспортируются на площадку для охлаждения и стабилизации угля. Разгрузочное устройство 5 выполнено в виде шнекового привода и герметичного устройства для выгрузки угля в емкости. Installation works as follows. Through the loading device 4, which ensures the tightness of the installation during the loading period, the wood enters the installation, where the drying zone 1, pyrolysis and calcining of coal 2 passes sequentially. The calcined coal is partially cooled in zone 3 and unloaded through the discharge device 5 into sealed containers 14 (cocks ), which are periodically transported to the site for cooling and stabilization of coal. The unloading device 5 is made in the form of a screw drive and a sealed device for unloading coal in a tank.

При работе установки образующиеся горячие парогазы пиролиза отводят из зоны активного разложения (из-под пережима 7) и через газодувки 15, газоходы 16 подают в топочную камеру 9. Туда же при помощи вентилятора 17 нагнетают атмосферный воздух на сжигание парогазов. Образовавшиеся при горении парогазов топочные газы распределяют на два потока: один сразу поступает в зону 2 на раскаленный уголь, другой (оставшаяся часть топочных газов) направляют по газоходам 10 в камеру смешения 18 для формирования теплоносителя сушки. During operation of the installation, the generated hot pyrolysis steam gas is removed from the active decomposition zone (from pinch 7) and through the gas blowers 15, the gas ducts 16 are supplied to the combustion chamber 9. There, air is pumped into the combustion chamber using a fan 17. The flue gases formed during the combustion of combined-cycle gases are distributed into two streams: one immediately enters the zone 2 onto the hot coal, the other (the remaining part of the flue gases) is directed through the flues 10 to the mixing chamber 18 to form the drying coolant.

Внутри установки газовые потоки распределены таким образом, что образующиеся при пиролизе парогазы разбавляют дымовыми газами, поступающими в установку как снизу из топочной камеры, так и сушильным агентом из камеры 1 за счет подсоса газодувками 15. Это позволяет регулировать объемы газовых потоков установленным режимом давлений в зонах установки и поддерживать тем самым необходимый температурный режим. Разбавление парогазов пиролиза необходимо с целью снижения температуры топочных газов до 900-950^oC, так как температура горения неразбавленных парогазов составляет 1300-1450^oC, а это резко усложнило бы эксплуатацию установки. После разогрева установки и выхода на рабочий режим тепла, получаемого от сжигания парогазов, достаточно для обеспечения замкнутого теплового баланса сушки и пиролиза при влажности древесины до 55%.Inside the installation, gas flows are distributed in such a way that the vapor gases formed during pyrolysis are diluted with flue gases entering the installation both from the bottom of the furnace chamber and the drying agent from chamber 1 due to suction by gas blowers 15. This makes it possible to control the volumes of gas flows by the established pressure regime in the zones installation and thereby maintain the necessary temperature conditions. Dilution of the pyrolysis vapor gas is necessary in order to reduce the temperature of the flue gases to 900-950 ^o C, since the combustion temperature of undiluted gas vapor is 1300-1450 ^o C, and this would greatly complicate the operation of the installation. After the unit has been warmed up and the operating mode has been reached, the heat received from the combustion of steam and gas is sufficient to ensure a closed heat balance of drying and pyrolysis with wood moisture up to 55%.

Расположение топочной камеры в нижней части установки и распределение дымовых газов в зону пиролиза и сушки обеспечивает полное сгорание парогазов. Образовавшиеся дымовые газы из топочной камеры 9 частично поступают в зону с высокой температурой - зону прокалки угля 2, где происходит догорание парогазов. Частично дымовые газы поступают в газоход, где также поддерживается высокая температура, достаточная для дожигания парогазов, прежде чем они поступят в зону сушки. Высокая температура дымовых газов, поступающих на сушку и пиролиз, резко (в 4-6 раз) ускоряет процесс переработки сырья и увеличивает производительность установки, а также способствует получению высокопрокаленного угля с улучшенными потребительскими свойствами. Так как парогазы пиролиза полностью сгорают, выброс их в атмосферу исключается, что не нарушает экологию местности. Исключение типичной зоны охлаждения угля в корпусе установки резко уменьшает ее габариты и упрощает эксплуатацию. The location of the combustion chamber in the lower part of the installation and the distribution of flue gases into the pyrolysis and drying zone ensures the complete combustion of combined cycle gases. The resulting flue gases from the combustion chamber 9 partially enter the zone with a high temperature - the calcination zone of coal 2, where the combustion of combined-cycle gases takes place. Partially, the flue gases enter the gas duct, where a high temperature is also maintained, sufficient for the combustion of combined-cycle gases before they enter the drying zone. The high temperature of the flue gases entering the drying and pyrolysis sharply (4-6 times) accelerates the processing of raw materials and increases the productivity of the installation, as well as contributes to the production of highly calcined coal with improved consumer properties. Since the pyrolysis steam and gas are completely burned, their emission into the atmosphere is excluded, which does not violate the ecology of the area. The exclusion of a typical coal cooling zone in the installation case dramatically reduces its dimensions and simplifies operation.

Предлагаемые изобретения найдут применение при производстве древесного угля из крупнокусковой древесины и ее отходов в виде крупномерной щепы. The present invention will find application in the production of charcoal from lumpy wood and its waste in the form of large chips.

Claims

1. Method for the production of charcoal, including drying, pyrolysis of wood and calcining coal by supplying hot flue gases to the feed, removing the resulting vapor-gas mixture, cooling the coal, characterized in that the resulting hot pyrolysis vapor gas is removed from the active decomposition zone and sent to the combustion chamber simultaneously with the incoming air necessary for burning steam and gas, while the flue gases formed during the burning of steam and gas are distributed into two streams, one immediately enters the wood pyrolysis zone on a red-hot th coal stream is fed to another mixing and formation of drying fluid.

2. Installation for the production of charcoal, comprising a vertically mounted casing, separated by clamps on a drying chamber, a chamber for pyrolysis of wood and calcining coal, mounted in the upper and lower parts of the casing of the device for loading wood and unloading coal, a combustion chamber and a first gas circuit in the form of a gas duct with a gas blower for supplying steam and gas from the chamber for pyrolysis of wood and calcining coal into the combustion chamber, characterized in that the combustion chamber is located in the zone of pyrolysis of wood and calcining coal, additionally provided with a mixing chamber for forming the drying coolant connected through the gas circuit with the combustion chamber and a second gas circuit of the gas flue with the regulating valve for supplying the flue gases from the combustion chamber into the lower portion of the wood drying zone.

3. The installation according to claim 2, characterized in that it is additionally equipped with a third gas circuit in the form of a gas duct with a control damper and a gas blower for recirculating flue gases from the upper part of the drying zone to its lower part.

4. Installation according to claim 2 or 3, characterized in that the unloading device for unloading coal is made in the form of a screw drive and a sealed device for unloading coal in a tank.