RU2596732C2 - Нагревательный модуль, нагревательная система, содержащая несколько нагревательных модулей, и установка, содержащая такую нагревательную систему - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области уничтожения отходов сжиганием и может быть использовано в установках для производства пиролизного газа посредством термической обработки органического вещества с помощью предварительно нагретых твердых тел по существу одинакового размера. Установка содержит пиролизную печь, работающую без кислорода на предварительно нагретых твердых телах по существу одинакового размера, нагревательную систему для нагрева твердых тел и системы доставки твердых тел, выполненные с возможностью транспортировки нагретых твердых тел от нагревательной системы в пиролизную печь и охлажденных твердых тел от печи в нагревательную систему. Система для нагрева твердых тел содержит несколько нагревательных модулей, при этом нагревательные ковши установлены с возможностью поворота вокруг общей горизонтальной оси, при этом каждый ковш выполнен с возможностью независимого поворота, причем нагревательная система дополнительно содержит направляющий рельс для загрузки твердых тел, расположенный над ковшами и оборудованный тележкой для загрузки тиглей, и направляющий рельс для выгрузки нагретых твердых тел, расположенный под ковшами и оборудованный тележкой для разгрузки тиглей, при этом модули и тележки выполнены с возможностью поочередного приведения в действие для выдачи нагретых твердых тел поочередно с равномерным расходом. Изобретение позволяет оптимизировать установку для производства пиролизного газа за счет конструктивных особенностей шлюзов и нагревательных модулей. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к нагревательному модулю, предназначенному для нагрева твердого вещества до определенной температуры. Твердое вещество может быть в виде шариков, гранул и, в целом, твердых тел более или менее одинакового размера. Такой нагревательный модуль можно включить в состав нагревательной системы, содержащей несколько модулей этого типа. Такую нагревательную систему можно, в частности, интегрировать в установку для производства пиролизного газа из органического вещества. Кроме того, настоящее изобретение относится также к такой нагревательной системе и такой установке для производства пиролизного газа. Вместе с тем, нагревательный модуль в соответствии с изобретением можно включить в состав любой нагревательной системы или установки, требующей наличия нагревательного модуля или системы.

В области черной металлургии и литейного производства известна транспортировка расплавленного вещества в ковше, который установлен с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси для выливания его содержимого. Разумеется, в данном случае речь идет о транспортировке жидкого вещества, а не о нагреве твердого вещества.

Для нагрева твердых веществ, таких как шарики, до определенной температуры настоящим изобретением предусмотрен нагревательный модуль, содержащий:

- нагревательный ковш, содержащий тигель для загрузки предназначенного для нагрева вещества и горелку для нагрева тигля,

- съемную крышку, устанавливаемую на нагревательный ковш для закрывания тигля.

При этом не ставится задача расплавления вещества, а только его нагрева до определенной температуры, при которой оно остается в твердом состоянии. Для резкого повышения температуры внутри тигля и предупреждения выделения вредного газа на тигель устанавливают крышку, которая позволяет создать замкнутое пространство, изолированное от внешней среды. Крышка может перемещаться относительно ковша и наоборот.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, тигель выполнен со сквозными отверстиями для прохождения тепла от горелки в тигель через нагреваемое вещество. Предпочтительно тигель имеет форму усеченного конуса и содержит множество сквозных отверстий. Таким образом, тепло или пламя горелки не только нагревает тигель снаружи, но также проникает внутрь тигля и распространяется через промежутки в веществе. В результате этого вещество нагревается быстрее и более равномерно, так как теплопередача происходит не только через тигель, но и напрямую за счет контакта с нагреваемым веществом.

Согласно дополнительному предпочтительному признаку, нагревательный ковш дополнительно содержит вентилятор для создания воздушного потока, нагреваемого горелкой через сквозные отверстия и нагреваемое вещество. Воздушный поток, нагнетаемый вентилятором, обеспечивает увлечение тепла или пламени горелки через сквозные отверстия тигля, чтобы напрямую нагревать вещество, а не только тигель.

Согласно другому предпочтительному аспекту изобретения, крышка содержит выпускной канал для удаления горячих газов из тигля. Таким образом, крышка служит не только для закрывания тигля, но также в качестве вытяжного зонта для улавливания горячих газов, которые можно использовать для другого назначения.

Согласно практическому варианту осуществления, нагревательный ковш установлен с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, и крышка выполнена с возможностью поступательного перемещения вдоль вертикальной оси.

Объектом изобретения является также система нагрева вещества, содержащая несколько описанных выше нагревательных модулей, в которой модули расположены рядом друг с другом, при этом нагревательные ковши установлены с возможностью поворота вокруг общей горизонтальной оси, при этом каждый нагревательный ковш поворачивается независимо, при этом нагревательная система дополнительно содержит направляющий рельс для загрузки вещества, расположенный над ковшами и оборудованный тележкой для загрузки тиглей, и направляющий рельс для выгрузки нагретого вещества, расположенный под ковшами и оборудованный тележкой для разгрузки тиглей, при этом модули и тележки приводятся в действие циклично для выдачи нагретого вещества с равномерной цикличной производительностью. Если речь идет о нагреве шариков, в каждый ковш загружают определенное количество шариков из загрузочной тележки и после определенного времени нагревания извлекают из него это же количество нагретых шариков в разгрузочную тележку. Ковши приводятся в действие циклично и последовательно для загрузки и выгрузки определенных количеств шариков с промежутками во времени, но согласно равномерному циклу.

Объектом изобретения является также установка для производства пиролизного газа из органического вещества, содержащая:

- пиролизную печь или реактор, работающий без кислорода на предварительно нагретых шариках,

- описанную выше нагревательную систему для нагрева шариков, и

- системы доставки шариков, предназначенные для транспортировки нагретых шариков от нагревательной системы в печь или реактор и охлажденных шариков от печи или реактора в нагревательную систему.

Предпочтительно нагревательную систему располагают над реактором, при этом системы доставки содержат лифты, оборудованные черпаками, выполненными с возможностью вертикального перемещения возвратно-поступательным движением. Можно также сказать, что поворотная ось нагревательных ковшей параллельна оси печи. Располагая нагревательную систему над печью, сводят к минимуму габариты установки на земле.

Согласно предпочтительному отличительному признаку изобретения, печь помещают в герметичную камеру, оборудованную входом для органического вещества и выходом для пиролизного газа, а также входом для предварительно нагретых шариков и выходом для охлажденных шариков, при этом вход и/или выход шариков оборудован шлюзом, содержащим:

- неподвижную клеть, содержащую два расположенные противоположно отверстия, а именно верхнее загрузочное отверстие и нижнее разгрузочное отверстие,

- вращающийся барабан, установленный с возможностью вращения вокруг оси Х внутри клети, при этом барабан содержит окно, которое можно выборочно располагать напротив одного из отверстий неподвижной клети для загрузки или выгрузки вещества из шлюза. Нагревательный модуль в соответствии с изобретением, а также шлюзы герметичной камеры представляют исключительный интерес для нагрева и перемещения шариков, например, стальных шариков в установке для производства пиролизного газа из органического вещества, например, из отходов, таких как бывшие в употреблении шины, производственные отходы, барда и т.д.

Далее следует описание варианта осуществления и применения настоящего изобретения, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 схематично показана установка для производства пиролизного газа, в которой применено настоящее изобретение, общий вид;

на фиг.2 - схематичный увеличенный вид части установки, показанной на фиг.1, содержащей два шлюза в соответствии с изобретением;

на фиг.3 показан шлюз в соответствии с настоящим изобретением, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;

на фиг.4 - то же, что на фиг.3, шлюз в собранном виде;

на фиг.5а, 5b, 5с и 5d показан шлюз, изображенный на фиг.3 и 4, с различными положениями барабана для иллюстрации его работы, вид в вертикальном поперечном разрезе;

на фиг.6 схематично показана другая часть установки, изображенной на фиг.1, включающей в себя нагревательный ковш;

на фиг.7 показан тигель, используемый в нагревательном ковше, показанном на фиг.6, увеличенный вид в перспективе.

Настоящее изобретение находит свое неограничивающее применение в установке для производства пиролизного газа из органических веществ, таких как производственные отходы, использованные шины, отходы пищевой промышленности, такие как барда, и т.д. Установка очень схематично показана на фиг.1, со ссылками на которую следует ее описание.

Активной рабочей частью этой установки является пиролизная печь F, которая расположена в герметичной камере Е, содержащей входной шлюз Si и выходной шлюз So. Пиролизная печь F работает на принципе высокотемпературной термической обработки органического вещества в атмосфере, не содержащей кислорода. Известная установка, использующая такую пиролизную печь, описана в документе WO 2005/018841. Согласно этому документу, пиролизная печь содержит шнек, обеспечивающий поступательное перемещение предназначенных для обработки отходов от одного конца печи к другому. Для добавления тепла используют предварительно нагретые стальные шарики, которые поступают в пиролизную печь и следуют по тому же пути, что и органические отходы, внутри пиролизной печи. Принцип работы этой известной пиролизной печи воспроизведен в настоящем изобретении. Так, пиролизная печь F тоже содержит шнек для поступательного перемещения предварительно нагретых шариков и органического вещества через пиролизную печь. Мы не будем останавливаться на физико-химических принципах, позволяющих извлекать пиролизные газы из органического вещества, нагреваемого в атмосфере, не содержащей кислорода, так как этот принцип подробно описан в вышеупомянутом документе WO 2005/018841. Настоящее изобретение касается компонентов установки, которые более или менее напрямую связаны с пиролизной печью F, для обеспечения оптимальной работы установки.

На фиг.2 в усеченном виде показана пиролизная печь F, которая вращается вокруг горизонтальной оси Х и в которую сверху падают органические отходы из осевого канала питания D1 и предварительно нагретые шарики В, поступающие с цепного конвейера С. Этот конвейер С может быть выполнен в виде замкнутой цепи, вращающейся наподобие гусеницы. Предварительно нагретые шарики В поступают на конвейер С из входного шлюза Si. Как показано на фиг.2, предварительно нагретые шарики В падают в печь F поверх органических отходов, поступающих через канал D1. Таким образом, от самого входа в печь получают однородную смесь органического вещества и предварительно нагретых шариков В, что обеспечивает более однородную и равномерную термическую обработку при прохождении через вращающуюся пиролизную печь F. Использование цепного конвейера, расположенного над каналом D1 подачи органического вещества, является признаком, который может сам по себе стать объектом защиты, то есть независимо от специальной конструкции других компонентов установки. На выходе печи охлажденные шарики проходят через пылеуловитель К, по которому шарики В движутся таким образом, чтобы освобождаться от пыли подвергнутого пиролизу органического вещества, присутствующей на их поверхности. Пылеуловитель К может быть выполнен, например, в виде наклонной сетки, образованной расположенными параллельно проволочными канатами. Для снижения шума каждый охлажденный шарик В катится между двумя канатами, теряя по пути пыль. Пыль собирают в бак U, расположенный снизу пылеуловителя К. Следует отметить, что использование пылеуловителя, выполненного из наклонных параллельных проволочных канатов, является признаком, который может быть объектом защиты независимо от других компонентов установки и который можно применять в установке другого типа, где требуется удалять пыль с тел, таких как шарики. В конечном итоге очищенные от пыли охлажденные шарики В падают за счет силы тяжести в выходной шлюз So. Пиролизные газы выходят из печи F через трубопровод I.

Герметичная камера Е включает в себя печь F, входной шлюз Si, конвейер С, часть канала питания D1, пылеуловитель К, бак U сбора пыли и выходной шлюз So. Канал питания образует вход органического вещества в камеру Е. Трубопровод I образует выход для пиролизных газов. Входной шлюз Si образует вход для шариков, и выходной шлюз So образует выход шариков из камеры Е. В этой герметичной камере Е присутствует атмосфера без кислорода при давлении ниже атмосферного давления. Таким образом, единственным риском внезапного повреждения является имплозия печи или камеры, а не взрыв, так как в камере имеется разрежение.

Теперь вернемся к фиг.1 для описания других компонентов установки для производства пиролизного газа. Органическое вещество, подаваемое на уровне канала D1, поступает из резервуара Т, содержащего большое количество органического вещества. Этот резервуар Т может быть напрямую соединен с каналом D1 питания. В варианте между резервуаром Т и каналом D1 можно расположить сушилку D, как показано на фиг.1. Эта сушилка D является факультативной. Газы, выходящие из этой сушилки D, можно удалять в атмосферу после предварительной обработки в промывочной башне L. В факультативном варианте между сушилкой D и промывочной башней L можно расположить теплообменник Р для извлечения тепла из газов до их промывания в промывочной башне. Этот теплообменник Р тоже является факультативным. Тепло, необходимое для сушки органического вещества, поступает непосредственно из установки, что будет описано ниже. Таким образом, органическое вещество, поступающее из резервуара Т, проходит в пиролизную печь F через сушилку D (факультативную) и канал питания D1, который предпочтительно находится на оси Х пиролизной печи F. На выходе печи твердые остатки обработанного органического вещества попадают в бак U, находящийся под пылеуловителем К. Пиролизные газы, получаемые в результате термической обработки органического вещества при помощи предварительно нагретых шариков, поступают через трубопровод I в котел Н, в котором происходит сжигание пиролизных газов для получения тепла, например, предназначенного для питания системы радиаторов R. Хотя это и не показано, можно рекуперировать остаточное тепло пиролизного газа на уровне трубопровода I через теплообменник до подачи этого газа в котел Н. Как показано на фиг.1, часть тепла, производимого котлом Н, направляется в сушилку D.

Очищенные от пыли и охлажденные шарики В выходят из выходного шлюза So и падают на соединительную рампу Q, позволяющую доставить их в лифт А2, оборудованный черпаком G2, выполненным с возможностью вертикального перемещения возвратно-поступательным движением. Лифт А2 может содержать несколько черпаков G2. Черпак G2 предназначен для подъема заранее определенного количества шариков В на уровень загрузочного направляющего рельса М3, по которому перемещается тележка М31. Загрузочный направляющий рельс М3 расположен горизонтально и предпочтительно параллельно оси Х печи. Направляющий рельс М3 со своей тележкой М31 является неотъемлемой частью нагревательной системы М, содержащей несколько нагревательных модулей, расположенных в ряд смежно друг другу вдоль оси V, которая предпочтительно параллельна оси Х пиролизной печи. Каждый нагревательный модуль содержит нагревательный ковш M1, расположенный под направляющим рельсом М3, и крышку М2, расположенную над соответствующим нагревательным ковшом M1. На фиг.1 показаны восемь нагревательных модулей этого типа. Конструкция нагревательного модуля будет подробнее описана ниже. Таким образом, охлажденные шарики, поступающие от рампы Q и из лифта А2, попадают в тележку М31, которая, в свою очередь, выгружает свое содержимое в один из нагревательных ковшей M1. Тележку 31 убирают и на нагревательный ковш M1 опускают крышку М2 для его закрывания. После этого производят нагрев шариков внутри нагревательного ковша M1 до заданной температуры. Затем крышку М2 поднимают, и нагревательный ковш M1 поворачивается вокруг поворотной оси V для выгрузки своего содержимого в разгрузочную тележку М41, которая выполнена с возможностью перемещения по горизонтальному направляющему рельсу М4, расположенному под рядом нагревательных ковшей M1, как показано на фиг.1. Разгрузочная тележка М41 перемещает это количество нагретых шариков и выгружает их непосредственно во входной шлюз Si, после чего они следуют по пути, описанному со ссылками на фиг.2. В варианте тележка М41 выгружает шарики в лифт А1, содержащий черпак G1, выполненный с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения аналогично черпаку G2. Содержащиеся в черпаке G1 нагретые шарики выгружают во входной шлюз Si. Таким образом, цикл перемещения шариков оказывается замкнутым. Для питания нагревательных ковшей можно предусмотреть источник газа G.

Таким образом, циклично производят загрузку, нагрев и разгрузку ковшей для равномерного питания пиролизной печи F с постоянной цикличной производительностью загрузки. Например, заполняют и нагревают первый ковш. Затем заполняют и нагревают второй ковш. После завершения нагрева первого ковша можно заполнить и нагреть третий ковш. После этого первый ковш можно опорожнить, в то время как завершается нагрев второго ковша, и четвертый ковш загружают и начинают нагревать, и так далее. Циклы работы с ковшами перекрывают друг друга, чтобы добиться по существу равномерного и постоянного потока нагретых шариков. Разумеется, работа ковшей требует точной и надежной синхронизации и цикличности.

Необходимо отметить, что установка для производства пиролизного газа является исключительно компактной и имеет очень ограниченные габариты на земле. Это связано с тем, что нагревательная система М расположена параллельно над камерой Е, содержащей пиролизную печь F. Эти два находящихся друг над другом макрокомпонента ограничены по боками лифтами А1 и А2. Котел Н, систему радиаторов R, резервуар Т для органических веществ, сушилку D, промывочную башню L и теплообменник Р можно вынести, так как они соединены только каналами, трубопроводами и/или шлангами.

Можно также отметить, что нагрев шариков осуществляют за пределами герметичной камеры Е, которая ограничена входным шлюзом Si и выходным шлюзом So. Лифты А1, А2, рампа Q, а также нагревательная система М находятся снаружи камеры Е. Расположение камеры Е и нагревательной системы М друг над другом является признаком, который может быть объектом защиты сам по себе, то есть независимо от конструкции других компонентов установки.

Исключительный интерес представляет компонент этой установки, состоящий из входного Si и выходного So шлюзов, описание конструкции которых следует ниже. Входной шлюз Si может иметь абсолютно такую же конструкцию, что и выходной шлюз So. Однако, как показано на фиг.1, входной шлюз Si расположен параллельно оси Х печи F, тогда как выходной шлюз So расположен перпендикулярно к оси Х печи F. Кроме этого различия в расположении, оба шлюза являются идентичными. Следовательно, описание шлюза будет представлено со ссылками на фиг.3-5d, иллюстрирующими конструкцию и работу этих шлюзов.

Шлюз, показанный на фиг.3 в разборе, содержит неподвижную клеть S1, предназначенную для размещения в ней вращающегося барабана S2. Иначе говоря, вращающийся барабан S2 выполнен с возможностью вращения внутри неподвижной клети S1 вокруг продольной оси Y. Неподвижная клеть S1 имеет верхнюю сторону S11, выполненную с верхним загрузочным отверстием S13, нижнюю сторону S18, выполненную с нижним разгрузочным отверстием S19, две боковые стороны S14, одна из которых оборудована двумя выпускными каналами S15, и две торцевые стороны S16, каждая из которых содержит монтажное отверстие S17. Неподвижная клеть S1 является полой и ограничивает внутреннюю полость S10, которая в основном имеет по существу цилиндрическую форму. Эта внутренняя полость S10 сообщается с наружным пространством через два отверстия, верхнее и нижнее S13, S19, и через два монтажных отверстия S17. Неподвижная клеть S1 может быть выполнена, например, посредством механической обработки блока из нержавеющей стали или же посредством литья.

Вращающийся барабан S2 имеет общую по существу цилиндрическую конфигурацию, чтобы заходить с ограниченным зазором во внутреннюю полость S10 неподвижной клети S1. Вращающийся барабан S2 имеет цилиндрический корпус S21, ограничивающий внутреннюю полость S20, которая сообщается с наружным пространством через окно S22. Два конца корпуса S21 оснащены двумя фланцами S23, закрывающими концы цилиндрического корпуса. Можно отметить, что наружная поверхность корпуса S21 выполнена с пазами S24, S25, предназначенными для установки динамических уплотнительных прокладок S31 и S32. Эти прокладки могут быть выполнены, например, в виде керамической оплетки с графитовым наполнителем. На корпусе S21 можно выполнить четыре осевых прямолинейных паза S24, равноудаленных друг от друга в угловом направлении, и два кольцевых тороидальных паза S25, центрованных по оси Y. Концы прямолинейных прокладок S31 входят в контакт с тороидальными прокладками S32. Хотя на фиг.3 это и не показано, можно легко представить себе расположение прокладок в пазах S24 и S25. Эти динамические уплотнительные прокладки предназначены для перемещения скольжением внутри неподвижной клети S1, чтобы препятствовать любому прямому сообщению между верхним загрузочным отверстием S13 и нижним разгрузочным отверстием S19 неподвижной клети S1.

В собранном положении, показанном на фиг.4, две торцевые стороны S16 неподвижной клети S1 закрыты пластинами S4, закрепленными болтами на неподвижной клети S1. На пластине S4 установлен приводной двигатель S5, приводящий во вращение вращающийся барабан S2 внутри неподвижной клети S1 вокруг оси Y. Через верхнее загрузочное отверстие S13 можно увидеть вращающийся барабан S2 и даже его окно S22. Здесь же показаны два выпускных канала S15, которые могут быть соединены с соответствующими вакуумными насосами.

Далее со ссылками на фиг.5a-5d следует описание полного цикла работы шлюза, показанного на фиг.3 и 4. На фиг.5а окно S22 вращающегося барабана S2 совмещено (или находится напротив) с верхним загрузочным отверстием S13 неподвижной клети S1. Любое сообщение между верхним отверстием S13 и нижним разгрузочным отверстием S19 невозможно по причине наличия динамических уплотнительных прокладок S31, S32, установленных на вращающемся барабане S2 и входящих в герметичный фрикционный контакт с внутренней поверхностью неподвижной клети S1. В этой конфигурации можно подавать вещество, такое как шарики В, внутрь вращающегося барабана S2. В этой конфигурации загрузка может происходить просто за счет силы тяжести. После загрузки внутрь шлюза необходимого количества шариков вращающийся барабан S2 проворачивают на четверть оборота по часовой стрелке, чтобы получить конфигурацию, показанную на фиг.5b. Внутреннее пространство S20 вращающегося барабана S2 с шариками В изолировано при этом от наружного пространства и, в частности от верхнего S13 и нижнего S19 отверстий четырьмя прямолинейными уплотнительными прокладками S31 и двумя тороидальными прокладками S32. Окно S2 обращено к боковой стороне S14 неподвижной клети, которая содержит выпускной канал S15, поэтому содержимое барабана можно отделить от присутствующего в нем газа, который может быть наружным воздухом или пиролизным газом в описанном выше случае применения. В конечном итоге вращающийся барабан S2 содержит только шарики В. Продолжая поворачивать барабан S2 внутри клети по часовой стрелке на четверть оборота, получают конфигурацию, показанную на фиг.5с. Окно S22 направлено вниз и находится напротив нижнего разгрузочного отверстия S19. Шарики В могут покинуть барабан S2 просто за счет силы тяжести. Опять же можно заметить, что прокладки S31 и кольцевые прокладки S32 (не показаны) препятствуют любому сообщению между верхним загрузочным отверстием S13 и нижним разгрузочным отверстием S19. После выгрузки шариков внутреннюю полость S20 барабана S2 заполняют газом, который может быть наружным воздухом или пиролизным газом. Повернув опять барабан S2 на четверть оборота по часовой стрелке, получают конфигурацию, показанную на фиг.5d. Окно S22 обращено к боковой стороне S14 неподвижной клети S1, на которой находится другой выпускной канал S15. Внутреннюю полость барабана можно опорожнить при помощи вакуумного насоса. После этого барабан S2 может продолжить свое вращение, чтобы опять придти в конфигурацию, показанную на фиг.5а, в которой он готов для новой загрузки шариков. Таким образом, полный рабочий цикл оказывается завершенным.

Как показано на фиг.4, оба выпускных канала S15 находятся на одной боковой стороне S14, тогда как на фиг.5a-5d каждая боковая сторона S14 содержит выпускной канал S15. Это различие является очень второстепенным и ничего не меняет в работе шлюза. Если оба выпускных канала S15 находятся на одной боковой стороне, как показано на фиг.4, перемещение вращением барабана S2 внутри клети S1 происходит возвратно-поступательно между конфигурацией, показанной на фиг.5а, и конфигурацией, показанной на фиг.5с. В данном случае речь идет о второстепенном признаке работы.

Можно заметить, что окно S22 имеет конфигурацию, удлиненную в направлении оси Y, как и два отверстия S13 и S19. Это позволяет разгружать содержимое шлюза в виде линии или удлиненной полосы, а не в виде по существу пирамидальной кучи. Этот признак представляет особый интерес, когда шлюз используют в качестве входного шлюза Si, связанного с цепным конвейером С, на который шарики необходимо выгружать линейно. Этот признак (удлиненное окно) используют также в выходном шлюзе So, на уровне которого охлажденные шарики В поступают по всей ширине пылеуловителя К.

С другой стороны, сама конструкция шлюза, то есть вращающийся барабан внутри неподвижной клети, позволяет ему выдерживать исключительно сложные условия температуры и давления, характерные для герметичной камеры Е. Действительно, шарики поступают во входной шлюз Si при очень высокой температуре и выходят из выходного шлюза SO при более низкой, но все же относительно высокой температуре. Благодаря вращающейся конструкции шлюза, он мало подвержен явлениям теплового расширения, которые полностью поглощаются динамическими уплотнительными прокладками. Шлюзы очень хорошо выдерживают также разрежение внутри камеры Е. Действительно, за счет вращающейся конструкции шлюза разрежение не создает силы давления, напрямую влияющей на работу шлюза. Иначе говоря, вращающий барабан S2 может поворачиваться внутри неподвижной клети независимо от давления внутри камеры.

Описанный выше шлюз может служить как входным шлюзом, так и выходным шлюзом в любой установке, содержащей герметичную камеру, входной и выходной потоки в которой необходимо точно контролировать. Таким образом, шлюз не связан непосредственно с описанной выше установкой для производства пиролизного газа.

Система М нагрева шариков установки для производства пиролизного газа тоже имеет исключительно интересные и предпочтительные признаки, которые будут описаны ниже со ссылками на фиг.6 и 7. Как было указано выше, нагревательная система включает в себя несколько нагревательных модулей, каждый из которых содержит нагревательный ковш M1 и крышку М2. Ковш M1 и крышка М2 выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга вдоль вертикальной оси Z поступательного перемещения. Из практических соображений легче перемещать крышку М2 относительно ковша M1, который остается неподвижным. Вместе с тем, ковш M1 может быть установлен с возможностью поворота вокруг поворотной оси V. При повороте вокруг этой оси V можно выгружать содержимое ковша M1.

Ковш M1 содержит тигель М11, расположенный в изолирующем кожухе M16, в котором установлена горелка М13. Эта горелка М13, которая может быть газовой горелкой, производит пламя M14 внутри кожуха M16 под тиглем МП для его нагрева. Предварительно при помощи загрузочной тележки М31 в тигель М11 загружают заранее определенное количество шариков В. Таким образом, шарики В нагреваются внутри тигля М11 пламенем M14, производимом горелкой М13. Предпочтительно, как показано на фиг.7, тигель М11 содержит множество сквозных отверстий M12, через которые может проходить пламя M14 горелки М13, входя в прямой контакт с шариками В, находящимися в тигле М11. Согласно предпочтительному варианту осуществления, тигель М11 имеет конусную форму и может быть выполнен из пластины нержавеющей стали, сначала вырезанной, затем деформированной в виде конуса. Таким образом, обеспечивают быстрый и равномерный нагрев шариков внутри тигля М11, учитывая, что пламя M14 может распространяться в промежутках между шариками. Для улучшения распространения пламени M14 нагревательный ковш M1 можно дополнительно оборудовать вентилятором M15, выполненным с возможностью нагнетания воздушного потока, который увлекает пламя M14 в направлении тигля М11 и через сквозные отверстия M12. Нагнетаемый воздушный поток проходит напрямую через количество шариков, присутствующее в тигле M11, и нагревает их быстро и равномерно.

Крышка М2 прежде всего предназначена для закрывания тигля М11 во время фазы нагрева. Таким образом, в атмосферу рассеивается лишь ничтожное количество тепла. В результате этого нагрев шариков происходит еще быстрее и равномернее. Для обеспечения герметичности между крышкой М2 и ковшом M1 можно предусмотреть тороидальные уплотнительные прокладки M17 и М22. Второй функцией крышки М2 является сбор и удаление горячих газов из тигля. Для этого крышка М2 образует сходящийся вытяжной зонт М23, продолженный выпускным трубопроводом М24. Горячие газы можно, например, направлять через трубу J в сушилку D, как показано на фиг.1. Разумеется, можно предусмотреть и другие варианты применения горячих газов.

Такой нагревательный модуль находит предпочтительное применение в описанной выше установке для производства пиролизного газа. Вместе с тем, такой нагревательный модуль можно применять в других установках, требующих быстрого и равномерного нагрева твердого вещества, такого как шарики, но без его расплавления.

Благодаря изобретению, специальной конструкции шлюзов и нагревательных модулей, можно оптимизировать установку для производства пиролизного газа.

Claims (13)

1. Нагревательный модуль для нагрева твердых тел (В) по существу одинакового размера, используемых при производстве пиролизного газа, отличающийся тем, что он содержит нагревательный ковш (M1), содержащий тигель (М11) для загрузки предназначенных для нагрева до заданной температуры твердых тел (В) по существу одинакового размера и горелку (М13), выполненную с возможностью нагрева тигля (M11), и съемную крышку (М2) для закрывания тигля (М11), установленную на нагревательном ковше (M1).

2. Модуль по п. 1, в котором тигель (М11) содержит сквозные отверстия (M12) для прохождения тепла от горелки (М13) в тигель (М11) через нагреваемые твердые тела (В).

3. Модуль по п. 2, в котором тигель (М11) имеет форму усеченного конуса и содержит множество сквозных отверстий (M12).

4. Модуль по п. 2 или 3, в котором нагревательный ковш (M1) дополнительно содержит вентилятор (M15) для создания воздушного потока, нагреваемого горелкой (М13) и проходящего через сквозные отверстия (М12) тигля (M11) и твердые тела (В).

5. Модуль по любому из пп. 1-3, в котором крышка (М2) содержит выпускной канал (М24) для удаления горячих газов из тигля.

6. Модуль по п. 4, в котором крышка (М2) содержит выпускной канал (М24) для удаления горячих газов из тигля.

7. Модуль по любому из пп. 1-3, 6, в котором нагревательный ковш (M1) установлен с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси (V) и крышка (М2) выполнена с возможностью поступательного перемещения вдоль вертикальной оси (Z).

8. Модуль по п. 4, в котором нагревательный ковш (M1) установлен с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси (V) и крышка (М2) выполнена с возможностью поступательного перемещения вдоль вертикальной оси (Z).

9. Модуль по п. 5, в котором нагревательный ковш (M1) установлен с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси (V) и крышка (М2) выполнена с возможностью поступательного перемещения вдоль вертикальной оси (Z).

10. Система (М) для нагрева твердых тел (В) по существу одинакового размера, используемых при производстве пиролизного газа, содержащая несколько нагревательных модулей по любому из пп. 1-9, в которой модули расположены рядом друг с другом, при этом нагревательные ковши (M1) установлены с возможностью поворота вокруг общей горизонтальной оси (V), при этом каждый ковш выполнен с возможностью независимого поворота, причем нагревательная система (М) дополнительно содержит направляющий рельс (М3) для загрузки твердых тел (В), расположенный над ковшами (M1) и оборудованный тележкой (М31) для загрузки тиглей, и направляющий рельс (М4) для выгрузки нагретых твердых тел (В), расположенный под ковшами (M1) и оборудованный тележкой (М41) для разгрузки тиглей, при этом модули и тележки выполнены с возможностью поочередного приведения в действие для выдачи нагретых твердых тел (В) поочередно с равномерным расходом.

11. Установка для производства пиролизного газа посредством термической обработки органического вещества с помощью предварительно нагретых твердых тел (В) по существу одинакового размера, содержащая пиролизную печь (F), работающую без кислорода на предварительно нагретых твердых телах (В) по существу одинакового размера, нагревательную систему (М) по п. 10 для нагрева твердых тел (В) и системы (А1, А2, Q) доставки твердых тел (В), выполненные с возможностью транспортировки нагретых твердых тел (В) от нагревательной системы (М) в пиролизную печь (F) и охлажденных твердых тел (В) от печи в нагревательную систему.

12. Установка по п. 11, в которой нагревательная система (М) расположена над пиролизной печью (F), при этом системы доставки содержат лифты (A1, А2), оборудованные черпаками (G1, G2), выполненными с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения.

13. Установка по п. 11 или 12, в которой пиролизная печь (F) помещена в герметичную камеру (Е), оборудованную входом (D1) для органического вещества и выходом (I) для пиролизного газа, а также входом для предварительно нагретых твердых тел (В) и выходом для охладившихся твердых тел (В), при этом вход и/или выход твердых тел (В) оборудован шлюзом (Si, So), содержащим неподвижную клеть (S1), содержащую два противоположно расположенных отверстия, а именно верхнее загрузочное отверстие (S13) и нижнее разгрузочное отверстие (S19), и вращающийся барабан (S2), установленный с возможностью вращения вокруг оси (Y) внутри клети (S1), при этом барабан содержит окно (S22), которое можно выборочно располагать напротив одного из отверстий (S13, S19) неподвижной клети (S1) для загрузки или выгрузки твердых тел (В) из шлюза (Si, So).

Images