RU2167104C1 - Furnace for thermal treatment of carbonaceous materials - Google Patents
Furnace for thermal treatment of carbonaceous materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167104C1 RU2167104C1 RU2000120391/12A RU2000120391A RU2167104C1 RU 2167104 C1 RU2167104 C1 RU 2167104C1 RU 2000120391/12 A RU2000120391/12 A RU 2000120391/12A RU 2000120391 A RU2000120391 A RU 2000120391A RU 2167104 C1 RU2167104 C1 RU 2167104C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- heat
- reactor
- combustion chamber
- combustion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства и может быть использовано для термической обработки материалов в электроугольной, графитовой, строительной и других отраслях промышленности, а также для реактивации отработанных углеродных сорбентов (а.у.). The invention relates to the field of production and can be used for heat treatment of materials in electric, graphite, construction and other industries, as well as for the reactivation of spent carbon sorbents (a.u.).
Известна термическая печь для обработки углеродсодержащих материалов, включающая корпус, расположенную внутри него цилиндрическую реторту, нагревательные элементы, огнеупорную изоляцию и патрубки для входа газообразных реагентов, причем внутри футеровки дополнительно установлен патрубок подогрева газообразного реагента (см. а.с. СССР, N 796629, опубл. 29.03.79, кл. A 27 B 5/16). Known thermal furnace for processing carbon-containing materials, including a housing located inside it, a cylindrical retort, heating elements, refractory insulation and nozzles for the entrance of gaseous reactants, and inside the lining an additional nozzle for heating the gaseous reactant is installed (see A.S. USSR, N 796629, publ. 29.03.79, class A 27 B 5/16).
Недостатком известной печи является сложность изготовления, высокая энергоемкость, низкая производительность процесса карбонизации, активации и регенерации. A disadvantage of the known furnace is the complexity of manufacturing, high energy consumption, low productivity of the carbonization process, activation and regeneration.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и количеству совпадающих признаков, т.е. прототипом, является печь, содержащая сушилку, реактор-карбонизатор, камеру активации и котел-утилизатор, при этом камера активации снабжена снаружи камерой окислительной газификации, вход в которую соединен с выходом топливопарогазовой смеси из сушилки, а выход - с входом котла-утилизатора, в котором расположен змеевик (см. пат. РФ N 2051094, кл. C 01 B 31/08, опубл. 27.12.95). Closest to the proposed one in terms of technical nature and the number of matching features, i.e. the prototype is a furnace containing a dryer, a carbonization reactor, an activation chamber and a recovery boiler, while the activation chamber is provided with an oxidation gasification chamber on the outside, the entrance to which is connected to the exit of the gas mixture from the dryer, and the exit - to the entrance of the recovery boiler, which the coil is located (see US Pat. RF N 2051094, class C 01 B 31/08, publ. 12/27/95).
Получаемый по данному изобретению активный уголь характеризуется неоднородностью качественных показателей (коэффициент неоднородности достигает 20 - 30%), энергоемкость процесса изготовления активных углей высока и составляет 40 тыс. руб/т, элементы печи часто выходят из строя, требуя их замены или ремонта. The activated carbon obtained according to this invention is characterized by heterogeneity of quality indicators (the heterogeneity coefficient reaches 20-30%), the energy intensity of the process of manufacturing active carbon is high and amounts to 40 thousand rubles / t, furnace elements often fail, requiring replacement or repair.
Задачей создания изобретения является
- снижение коэффициента неоднородности качества получаемых активных углей до 5-7%,
- повышение объема сорбирующих пор (до 1,2 м3/г), прочности (92-94%),
- снижение энергозатрат до 15-18 тыс. руб за 1 тонну а.у.,
- повышение (2,0 - 3,0 раза) времени межремонтного пробега печи.The objective of the invention is
- reduction in the coefficient of heterogeneity of the quality of the obtained activated carbons to 5-7%,
- increase the volume of sorbing pores (up to 1.2 m 3 / g), strength (92-94%),
- reduction of energy consumption to 15-18 thousand rubles per 1 ton of a.u.,
- increase (2.0 - 3.0 times) of the overhaul time of the furnace.
Поставленная задача достигается предложенной конструкцией печи, содержащей реактор-карбонизатор со средством для загрузки сырья и выгрузки продукта, средство для подачи теплоносителя и средство для отвода газообразных продуктов пиролиза. The task is achieved by the proposed furnace design, containing a carbonizer reactor with a means for loading raw materials and unloading the product, means for supplying a coolant and means for removing gaseous pyrolysis products.
Существенным отличием от прототипа является выполнение реактора-карбонизатора в виде щелеобразной камеры с отношением ширины поперечного сечения к длине, равным 1:(10-14), причем средство для подачи теплоносителя выполнено в виде прямоугольных газоходов, каждый из которых выполнен с отношением площади поперечного сечения к длине: равным 1:(20 ± 2), соединяющих топку сжигания с рекуператором тепла, а средство для отвода газообразных продуктов пиролиза выполнено в виде металлического трубопровода, соединяющего реактор-карбонизатор с топкой сжигания. A significant difference from the prototype is the implementation of the carbonization reactor in the form of a slit-like chamber with the ratio of the cross-sectional width to the length equal to 1: (10-14), moreover, the means for supplying the coolant are made in the form of rectangular flues, each of which is made with the ratio of the cross-sectional area to the length: equal to 1: (20 ± 2) connecting the combustion chamber to the heat recuperator, and the means for removing gaseous pyrolysis products is made in the form of a metal pipe connecting the carbonizer reactor with the compression furnace ignorance.
Для проведения в случае необходимости регулируемого окисления карбонизата печь снабжена патрубками для отвода углекислого газа и водяного пара. To carry out, if necessary, controlled oxidation of the carbonizate, the furnace is equipped with nozzles for the removal of carbon dioxide and water vapor.
Технический результат от использования изобретения заключается в следующем. The technical result from the use of the invention is as follows.
Для эффективной термообработки углеродсодержащих материалов, особенно при высокой массовой доле летучих веществ (до 70-75%), например, косточек плодовых деревьев, с целью максимального развития объемов сорбирующих (Vми + Vме) пор и минимального растрескивания и истирания движущихся частиц обеспечивается равномерная подача тепла и определенная скорость движения частиц. При этом выделяемые продукты разложения (предельные и непредельные углеводороды, ароматические вещества, соединения с длинной углеродной цепью) не оседают на наружной поверхности карбонизата, а своевременно удаляются и сжигаются с утилизацией получаемого тепла, а вся установка обеспечивает долговечность работы, характеризуется минимальными потерями тепла в окружающую среду.For the effective heat treatment of carbon-containing materials, especially with a high mass fraction of volatile substances (up to 70-75%), for example, fruit tree seeds, with the aim of maximizing the development of sorbing (V mi + V me ) pores and minimizing cracking and abrasion of moving particles, uniform heat supply and a certain particle velocity. Moreover, the released decomposition products (saturated and unsaturated hydrocarbons, aromatic substances, compounds with a long carbon chain) do not settle on the outer surface of the carbonizate, but are removed and burned in a timely manner with the utilization of the heat received, and the entire installation ensures a long life, characterized by minimal heat loss to the environment Wednesday
Кроме того, расположение основных узлов печи предусматривает простоту и легкость их замены без разрушения теплоизоляции. In addition, the location of the main components of the furnace provides for the simplicity and ease of replacing them without destroying the thermal insulation.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведен общий вид печи для термообработки углеродсодержащих материалов. The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the furnace for heat treatment of carbon-containing materials.
Предлагаемая печь содержит реактор-карбонизатор 1 с узлами загрузки 2 и выгрузки 3 продукта, выполненный в виде прямоугольной щелевидной камеры, теплозащитный корпус 4, снабженный прямоугольными газоходами 5, предназначенный для обогрева реактора-карбонизатора 1, инжекторы 6, 7, рекуператор тепла 8, установленный после реактора-карбонизатора и предназначенный для подогрева воздуха, поступающего через воздуховод 9 в газогенератор 10, выполненный в виде цилиндрической камеры, футерованной шамотным кирпичом и соединенной с топкой сжигания 11, в которую через трубопровод 2 подаются газы карбонизации, патрубки 13, 14, предназначенные для подачи водяного пара и углекислого газа. The proposed furnace contains a carbonizer reactor 1 with loading and unloading nodes 3 of the product 3, made in the form of a rectangular slit-shaped chamber, a heat shield 4 provided with rectangular flues 5, designed to heat the carbonizer reactor 1, injectors 6, 7, a heat recuperator 8 installed after the reactor-carbonizer and designed to heat the air entering through the duct 9 into the gas generator 10, made in the form of a cylindrical chamber lined with fireclay brick and connected to the combustion chamber 11, which through the pipeline 2 is fed carbonization gases, pipes 13, 14, designed to supply water vapor and carbon dioxide.
Вся конструкция установлена в единой опорной раме. The whole structure is installed in a single support frame.
Печь работает следующим образом. The furnace operates as follows.
В разогретый газогенератор 10 загружают твердое топливо, например некондиционные косточки фруктовых деревьев, древесину, торф и т.д. Полученный генераторный газ через инжектор 6 поступает в топку сжигания 11, где смешивается с подогретым воздухом и дозировано направляется в газоходы 5 для нагрева реактора-карбонизатора. Двигаясь по реактору, углеродный материал постепенно нагревается до 850-900oC, скорость нагрева при этом обеспечивается равной 1-8oC/мин, а сохранение тепла обеспечивается корпусом 4 и через узел 3 выгрузки подается на заторивание или глубокое активирование во вращающийся барабан (на чертеже не показан). Летучие продукты пиролиза через трубопровод 12 попадают в инжектор 7, смешиваются с воздухом и сжигаются в топке 11. При необходимости для проведения регулируемого окисления карбонизата через патрубки 13, 14 в реактор 1 подают углекислый газ и водяной пар.Solid fuel, for example substandard fruit tree bones, wood, peat, etc., is loaded into the preheated gas generator 10. The resulting generator gas through the injector 6 enters the combustion chamber 11, where it is mixed with heated air and metered into the ducts 5 for heating the carbonization reactor. Moving through the reactor, the carbon material gradually heats up to 850-900 o C, the heating rate is ensured equal to 1-8 o C / min, and heat is maintained by the housing 4 and is fed through the unloading unit 3 for mashing or deep activation in a rotating drum ( not shown in the drawing). Volatile pyrolysis products through line 12 enter the injector 7, mix with air and burn in the furnace 11. If necessary, carbon dioxide and water vapor are supplied to the reactor 1 to conduct controlled oxidation of the carbonizate through the nozzles 13, 14.
В дальнейшем газогенератор 10 отключают, а процесс термообработки осуществляют за счет сжигания (утилизации) газов карбонизации обрабатываемого углеродсодержащего сырья. Рекуператор тепла 8 служит для подогрева воздуха, поступающего по воздуховоду 9. In the future, the gas generator 10 is turned off, and the heat treatment process is carried out by burning (utilization) of carbonization gases of the processed carbon-containing raw materials. Heat recuperator 8 is used to heat the air entering through the duct 9.
В результате многочисленных экспериментов при отработке конструкции печи установлено, что достижение поставленной задачи обеспечивается при выполнении щелевидной камеры с соотношением ширины поперечного сечения H с длиной L, равным 1:(10-14). As a result of numerous experiments when testing the design of the furnace, it was found that the achievement of the task is ensured by performing a slit-like chamber with a ratio of the cross-sectional width H with a length L equal to 1: (10-14).
Если это соотношение берется меньше, то повышается темп нагрева частиц сырья и снижается время его пребывания в реакционной зоне, что приводит к ухудшению качества активных углей, увеличению степени неоднородности (до 15-17%) как по механической прочности, так и по объему сорбирующих пор. If this ratio is taken less, the heating rate of the particles of the raw material increases and its residence time in the reaction zone decreases, which leads to a deterioration in the quality of activated carbons, an increase in the degree of heterogeneity (up to 15-17%) both in terms of mechanical strength and the volume of sorbing pores .
Для соотношения H:L больше чем 1:(10-14) происходит накопление пиролитического углерода на поверхности частиц, что способствует также неоднородности а.у. Наряду с этим, сокращается в 2,0-3,0 раза пробег печи, т.к. стенки камеры находятся под более длительным воздействием агрессивной среды. Увеличиваются потери тепла, а следовательно, повышаются энергозатраты до (30-35 тыс.руб) на производство 1 тонны готового продукта. For a H: L ratio greater than 1: (10-14), pyrolytic carbon accumulates on the surface of the particles, which also contributes to the heterogeneity of the a.u. Along with this, the oven mileage is reduced by 2.0-3.0 times, because the walls of the chamber are under longer exposure to an aggressive environment. Heat losses increase, and therefore, energy costs increase to (30-35 thousand rubles) for the production of 1 ton of the finished product.
Расчеты и исследования по выбору газоходов для подачи теплоносителя и реактору-карбонизатору показали, что поставленная задача достигается более эффективно за счет использования прямоугольных газоходов при подводе теплоносителя к реактору-карбонизатору. При этом существенную роль играет отношение площади S поперечного сечения газохода к его длине 1. Calculations and studies on the choice of flues for supplying a coolant and a carbonizer reactor showed that the task is achieved more efficiently through the use of rectangular flues when supplying a coolant to a carbonizer reactor. In this case, the ratio of the cross-sectional area S of the gas duct to its length 1 plays a significant role.
Наибольшее снижение энергозатрат (до 15-18 тыс. на 1 тонну сорбента) и максимальный межремонтный пробег (2 года) достигается только при соотношении S:1, равном 1:(20±2). Отклонение этого соотношения в меньшую сторону приводит к ухудшению качества углей, появлению зон перегрева, снижению степени однородности качества получаемых продуктов, частым ремонтам вследствие коррозии реактора-карбонизатора. The greatest reduction in energy consumption (up to 15-18 thousand per 1 ton of sorbent) and maximum overhaul mileage (2 years) is achieved only with a S: 1 ratio of 1: (20 ± 2). Deviation of this ratio to a lower side leads to deterioration in the quality of coal, the appearance of overheating zones, a decrease in the degree of uniformity of the quality of the products obtained, and frequent repairs due to corrosion of the carbonizer reactor.
Увеличение соотношения S: 1 в большую сторону обусловливает повышение теплопотерь и образование пироуглерода, блокирующего входы в микропоры углей. An increase in the S: 1 ratio to a larger side leads to an increase in heat loss and the formation of pyrocarbon, which blocks the entrances to the micropores of coal.
Создание топки сжигания с рекуператором обеспечивает минимальные потери тепла в окружающую среду, улучшает качественные показатели и степень однородности получаемого продукта. Creating a combustion chamber with a recuperator ensures minimal heat loss to the environment, improves quality indicators and the degree of homogeneity of the resulting product.
Предложенное средство для отвода газообразных продуктов пиролиза, выполненное в виде металлического трубопровода, соединяющего реактор-карбонизатор с топкой сжигания, обусловливает как существенное снижение энергозатрат (т.к. тепло образуется за счет сжигания горючих газов самого обрабатываемого углеродсодержащего сырья), так и существенное улучшение качества получаемой продукции. The proposed means for the removal of gaseous pyrolysis products, made in the form of a metal pipeline connecting the carbonizer reactor to the combustion chamber, results in both a significant reduction in energy consumption (since heat is generated due to the combustion of combustible gases of the carbon-containing raw material being processed) and a significant improvement in quality received products.
Эксперименты показали, что при эксплуатации предложенной печи
- снижается коэффициент неоднородности качества получаемых продуктов до 5-7%,
- повышается объем сорбирующих пор до 1,2-1,4 см3/г, механическая прочность до 92-94%, время межремонтного пробега в 2,5-3,0 раза,
- уменьшаются энергозатраты до 15-18 тыс. руб на 1 тонну готового продукта.The experiments showed that during the operation of the proposed furnace
- the coefficient of heterogeneity of the quality of the resulting products is reduced to 5-7%,
- increases the volume of sorbing pores to 1.2-1.4 cm 3 / g, mechanical strength up to 92-94%, overhaul time 2.5-3.0 times,
- energy costs are reduced to 15-18 thousand rubles per 1 ton of the finished product.
Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения. From the foregoing, it follows that each of the signs of the claimed population to a greater or lesser extent affects the achievement of the goal, and the entire population is sufficient to characterize the claimed technical solution.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000120391/12A RU2167104C1 (en) | 2000-08-03 | 2000-08-03 | Furnace for thermal treatment of carbonaceous materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000120391/12A RU2167104C1 (en) | 2000-08-03 | 2000-08-03 | Furnace for thermal treatment of carbonaceous materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2167104C1 true RU2167104C1 (en) | 2001-05-20 |
Family
ID=20238651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000120391/12A RU2167104C1 (en) | 2000-08-03 | 2000-08-03 | Furnace for thermal treatment of carbonaceous materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2167104C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2555892C1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Сорбент" | Activation and regeneration unit |
| RU2579059C1 (en) * | 2015-01-29 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) | Method for heat treatment of organic raw material and device therefor |
-
2000
- 2000-08-03 RU RU2000120391/12A patent/RU2167104C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2555892C1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Сорбент" | Activation and regeneration unit |
| RU2579059C1 (en) * | 2015-01-29 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) | Method for heat treatment of organic raw material and device therefor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1213129C (en) | Method for gasifying organic materials and mixtures of materials | |
| KR101558432B1 (en) | Device for manufacturing recycled carbon fibers, and method for manufacturing recycled carbon fibers | |
| KR100707842B1 (en) | Method and device for the pyrolyzing and gasifying organic substances or substance mixtures | |
| US5190901A (en) | Method for producing active carbon using carbon-containing material | |
| KR102159297B1 (en) | A process and apparatus for quenching coke | |
| WO2012093982A1 (en) | Pyrolysis plant for processing carbonaceous feedstock | |
| CN105264054B (en) | Pyrolysis attachment in pyrolysis gasification system generates suppressing method and pyrolysis gasification system | |
| RU2167104C1 (en) | Furnace for thermal treatment of carbonaceous materials | |
| RU2666559C1 (en) | Installation for thermal processing of waste | |
| KR102495636B1 (en) | Continuous biomass carbonization device | |
| RU2725434C1 (en) | Method for thermal decomposition of loose organic matter in a vertical gasification reactor | |
| RU2314996C1 (en) | Method of production of the activated carbon and the installation for the method realization | |
| JP4440519B2 (en) | Method and plant for producing flammable gas from gas obtained from heat conversion of solid feed | |
| CA2723601C (en) | Method and apparatus for efficient production of activated carbon | |
| JP2021194548A (en) | Reaction facility | |
| RU2657042C2 (en) | Method for producing a combustible gas from a solid fuel and reactor for its implementation | |
| RU2182112C1 (en) | Furnace for heat-treatment of carbon- containing materials | |
| RU2616079C1 (en) | Method and device for plasma gasification of solid carbonaceous material and synthesis gas production | |
| RU2113671C1 (en) | Heat-treatment furnace for carbon-containing materials | |
| RU2023966C1 (en) | Furnace for thermal treatment of carbon-bearing materials | |
| RU2656669C2 (en) | Reactor for thermochemical conversion of solid fossil fuels, biomass, household wastes and rubber technical goods | |
| SU917493A1 (en) | Installation for thermal decontamination of petroleum slimes | |
| RU2356932C1 (en) | Furnace for activation of charcoal | |
| JP7200703B2 (en) | carbonization furnace | |
| WO2023063312A1 (en) | Continuous carbonization device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050804 |