RU2628602C1 - Wood coal production device - Google Patents

Wood coal production device Download PDF

Info

Publication number
RU2628602C1
RU2628602C1 RU2016131150A RU2016131150A RU2628602C1 RU 2628602 C1 RU2628602 C1 RU 2628602C1 RU 2016131150 A RU2016131150 A RU 2016131150A RU 2016131150 A RU2016131150 A RU 2016131150A RU 2628602 C1 RU2628602 C1 RU 2628602C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
wood
pyrolysis
heat
furnace
Prior art date
Application number
RU2016131150A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Андреевич Пекарец
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" (ООО "ПРОМЕТЕЙ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" (ООО "ПРОМЕТЕЙ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" (ООО "ПРОМЕТЕЙ")
Priority to RU2016131150A priority Critical patent/RU2628602C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2628602C1 publication Critical patent/RU2628602C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Abstract

FIELD: wood industry.
SUBSTANCE: wood coal production device includes the furnace body, provided with thermal insulation, the external combustion chamber, communicating with the pyrolysis chamber, containing the removable wood charging devices, the flue and the exhaust system. The working space of the furnace is made in the form of the loop channel, equipped with the heat-resistant fan, the rotary gate valve and the gas-permeable recuperator, installed inside the looped channel. The gas-permeable recuperator is made of heat-resistant bricks. The weight of the heat-resistant brick for the gas-permeable recuperator is not less than ten times more of the wood to be pyrolyzed. The furnace body is provided with the door for horizontal loading-unloading of the removable devices, before which the rotary gate valve is installed, and each removable device is made in the form of the vertical pillar, evenly provided with the fixing rods along the entire length pointing upwards and fixed at the angle to the vertical pillar. The fan is preferably installed behind the pyrolysis area along the gas flow path.
EFFECT: production of the high quality wood coal both in terms of calorific value and homogeneity and mechanical strength, with the significant reduction in pyrolysis time, increased productivity and energy efficiency, the device is characterized by constructive simplicity and low capital costs.
6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области получения угля из древесины и ее отходов методом пиролиза и касается конструкции углевыжигательного устройства.The invention relates to the field of producing coal from wood and its waste by the pyrolysis method and relates to the construction of a charcoal burning device.

Предлагаемое изобретение может быть использовано, предпочтительно, для переугливания древесных топливных брикетов (например, «Евродрова»), сформованных из предварительно измельченной и высушенной древесины, в том числе из всех видов отходов лесозаготовки и промышленной переработки древесины.The present invention can be used, preferably, for peregulivaniya wood fuel briquettes (for example, "Eurodrova"), formed from pre-chopped and dried wood, including all types of waste logging and industrial processing of wood.

В существующей практике углежжения, как правило, древесина помещается в нагревательную печь в загрузочных емкостях, например ретортного типа. Тепло от стенок реторты через прослойку газов передается древесине лучистым тепловым потоком и конвекцией.In the existing charcoal practice, as a rule, wood is placed in a heating furnace in loading tanks, for example, a retort type. The heat from the walls of the retort through the gas layer is transferred to the wood by radiant heat flow and convection.

Наибольшее практическое распространение получили циркуляционные печи. Принципиальное конструктивное решение циркуляционной печи описано, например, в авторском свидетельстве №779782 «Циркуляционная печь» (F27B 9/32, 26.07.78 г.): в корпусе печи рабочая камера отделена от циркуляционного газового канала, в котором установлены калориферы и один или несколько вентиляторов.The greatest practical distribution was gained by circulation furnaces. The principal constructive solution of the circulation furnace is described, for example, in copyright certificate No. 779782 “Circulation furnace” (F27B 9/32, July 26, July 78): in the furnace body, the working chamber is separated from the circulation gas channel in which the heaters and one or more fans.

Современные промышленные печи комплексной лесопереработки сложны конструктивно и ориентированы на выделение всех видов продуктов терморазложения: древесного угля, уксусной кислоты, березового дегтя, растворимых и нерастворимых кислот, жидких горючих веществ более высокой калорийности и т.д. Подобная печь описана в патенте RU №2582696 «Установка для производства древесного угля» (С10В 1/04, приоритет: 29.12.2014 г.).Modern industrial furnaces of complex wood processing are structurally complex and are focused on the isolation of all types of thermal decomposition products: charcoal, acetic acid, birch tar, soluble and insoluble acids, liquid combustible substances of higher calorific value, etc. A similar furnace is described in patent RU No. 2582696 "Installation for the production of charcoal" (С10В 1/04, priority: 12/29/2014).

В настоящее время жидкие продукты пиролиза, получаемые при производстве древесного угля, не пользуются спросом, поэтому более эффективно сжигать их, уменьшая расход теплоносителя на проведение процесса пиролиза.Currently, liquid pyrolysis products obtained in the production of charcoal are not in demand, therefore, it is more efficient to burn them, reducing the coolant consumption for the pyrolysis process.

В связи с этим установки комплексной переработки древесины такие, как в вышеуказанном патенте RU №2582696, имеют ограниченное применение и не представляют интереса для производств, направленных на получение единственного целевого продукта - древесного угля.In this regard, plants for integrated wood processing, such as in the above patent RU No. 2582696, are of limited use and are not of interest for industries aimed at obtaining the only target product - charcoal.

В процессе патентного поиска выявлено широкое разнообразие углевыжигательных устройств, предназначенных, предпочтительно, для работы в непосредственной близости к источнику сырья, то есть в леспромхозе, лесопункте или на деревообрабатывающем предприятии. На таких предприятиях экономически нецелесообразно улавливать и перерабатывать жидкие продукты пиролиза, поэтому применяются печи, ориентированные на получение одного товарного продукта - древесного угля. Желательно, чтобы подобные устройства не нуждались в дополнительных источниках топлива после выхода на заданный технологический режим.In the process of patent search, a wide variety of charcoal burning devices have been identified, which are intended, preferably, to work in close proximity to a source of raw materials, that is, in a timber industry farm, a logging station or at a woodworking enterprise. At such enterprises, it is not economically feasible to trap and process liquid pyrolysis products; therefore, stoves are used that are oriented to obtain one commercial product - charcoal. It is desirable that such devices do not need additional sources of fuel after reaching the specified technological mode.

К таким устройствам относится известное «Устройство для получения древесного угля» по патенту RU №2115689 (С10В 53/02, С10В 1/04; приоритет - 24.01.1997 г.), включающее печь с топкой, воздуховодами, дымоходами и обогреваемыми камерами с отверстиями, в которых установлены съемные реторты. Согласно изобретению нижняя часть реторты выполнена в виде колосниковой решетки, открытой в обогреваемую камеру. Обогреваемая камера имеет не менее трех отверстий для установки реторт. Воздуховоды и дымоходы снабжены шиберами. Топка печи установлена вне обогреваемой камеры и соединена с ней газоходами. Стенки смежных обогреваемых камер образуют стенки топки. В стенке между обогреваемой камерой и топкой выполнены основной газоход в верхней части топки и вспомогательный газоход в нижней части топки для зажигания в камере горючих парогазов, которые сгорают в камере в непосредственной близости к ретортам.Such devices include the well-known “Device for producing charcoal” according to patent RU No. 2115689 (С10В 53/02, СВВ 1/04; priority - January 24, 1997), including a furnace with a furnace, air ducts, chimneys and heated chambers with openings in which removable retorts are installed. According to the invention, the lower part of the retort is made in the form of a grate, open to the heated chamber. The heated chamber has at least three holes for retort installation. Ducts and chimneys are equipped with gates. The furnace furnace is installed outside the heated chamber and connected to it by gas ducts. The walls of adjacent heated chambers form the walls of the furnace. In the wall between the heated chamber and the furnace, the main gas duct is made in the upper part of the furnace and the auxiliary gas duct in the lower part of the furnace for ignition of combustible combined-cycle gases in the chamber, which are burned in the chamber in close proximity to the retorts.

Известны конструкции пиролизеров для производства древесного угля, в которых предусмотрены сбор и эвакуация горючих парогазов к дополнительному горелочному устройству. Например, патент SU №1826983 «Пиролизер» (С10В 1/04, 53/02; приоритет - 27.05.91). Пиролизер содержит наружный корпус с крышкой, внутренний корпус с потолочным перекрытием, топку с колосниковой решеткой и горелочное устройство, причем в потолочном перекрытии выполнены окна, ниже которых во внутреннем корпусе размещены реторты с крышками, под которыми находятся горелочное устройство с топкой, а крышка наружного корпуса со стороны потолочного перекрытия имеет термостойкое уплотнение и размещена с зазором по отношению к перекрытию, при этом образованная между ними полость связана трубопроводом с горелочным устройством. В топку загружают дрова лишь для запуска пиролизера.Known designs of pyrolyzers for the production of charcoal, which provide for the collection and evacuation of combustible gas and vapor to an additional burner device. For example, SU patent No. 1826983 “Pyrolyzer” (С10В 1/04, 53/02; priority - 05.27.91). The pyrolyzer contains an outer casing with a lid, an inner casing with a ceiling, a firebox with a grate and a burner, moreover, windows are made in the ceiling, below which are retorts with lids, under which there is a burner with a furnace, and the lid of the outer casing on the ceiling side it has a heat-resistant seal and is placed with a gap with respect to the ceiling, while the cavity formed between them is connected by a pipeline to the burner device m Firewood is loaded into the furnace only to start the pyrolyzer.

Наиболее близким аналогом по технической сущности, наличию сходных признаков и достигаемому результату является «Устройство для получения угля» по патенту RU №2237699 (С10В 53/02, приоритет - 08.07.2003 г.). Устройство включает топку, сообщающуюся с пиролизной камерой, содержащей цилиндрические реторты, установленные рядами, при этом в пиролизной камере между сводом и подом установлены направляющие поток газа элементы, представляющие собой вертикальные колонны, имеющие вогнутые цилиндрические поверхности, обращенные к наружным цилиндрическим поверхностям реторт и расположенные эквидистантно по отношению к ним, что позволяет повысить равномерность обогрева реторт и тем самым повысить эффективность работы устройства за счет интенсификации процесса пиролиза.The closest analogue in technical essence, the presence of similar features and the achieved result is “Device for producing coal” according to patent RU No. 2237699 (СВВ 53/02, priority - 08.07.2003). The device includes a firebox communicating with a pyrolysis chamber containing cylindrical retorts arranged in rows, while gas flow guiding elements are installed in the pyrolysis chamber between the arch and the hearth, which are vertical columns having concave cylindrical surfaces facing the outer cylindrical surfaces of the retorts and located equidistantly in relation to them, which allows to increase the uniformity of heating of the retorts and thereby increase the efficiency of the device due to the intensification tion of the pyrolysis process.

В целях дальнейшего анализа прототипа и предполагаемого изобретения выделим следующие признаки прототипа:In order to further analyze the prototype and the alleged invention, we highlight the following features of the prototype:

- запуск печи осуществляется сжиганием любого вида топлива в топке до получения топочных газов на входе в пиролизную камеру с температурой 600÷650°C;- the furnace is launched by burning any type of fuel in the furnace to produce flue gases at the inlet to the pyrolysis chamber with a temperature of 600 ÷ 650 ° C;

- при выходе печи на стабильный рабочий режим дальнейший пиролиз осуществляется за счет тепла от сгорания продуктов терморазложения древесины, причем в последующих по времени загрузки ретортах пиролиз идет за счет тепла от сгорания пиролизных газов древесины предшествующих по загрузке реторт;- when the furnace reaches a stable operating mode, further pyrolysis is carried out due to the heat from the combustion of the wood thermal decomposition products, and in subsequent retort loading times, the pyrolysis is due to the heat from the combustion of the pyrolysis wood gases preceding the loading of the retorts;

- теплопередача древесному материалу осуществляется через стенку реторты лучистым тепловым потоком и конвекцией;- heat transfer to the wood material is carried out through the wall of the retort by radiant heat flow and convection;

- полный кинетический цикл газовых потоков в установке складывается из следующих последовательных этапов: образование парогазов в реторте в процессе пиролиза - продвижение по системе газоходов до топки - сгорание в топке - продвижение продуктов сгорания парогазов по пиролизной камере - вывод в атмосферу через систему вывода газов. Газовый поток совершает лишь один полный цикл описанный выше;- the complete kinetic cycle of gas flows in the installation consists of the following successive stages: the formation of steam and gas in the retort during the pyrolysis process - advancement through the gas duct system to the furnace - combustion in the furnace - advancement of the combustion products of steam and gas through the pyrolysis chamber - discharge into the atmosphere through the gas exhaust system. The gas stream performs only one full cycle described above;

- совокупность реторт камеры, в которых процесс пиролиза протекает с временным лагом в зависимости от очередности загрузки, и направляющих вертикальных колонн, установленных в камере, является своеобразным рекуператором, обеспечивающим стабильность температурного режима внутри камеры пиролиза;- the set of chamber retorts, in which the pyrolysis process proceeds with a time lag depending on the order of loading, and the vertical guide columns installed in the chamber, is a kind of recuperator that ensures the stability of the temperature regime inside the pyrolysis chamber;

- загрузка-выгрузка отдельных реторт осуществляется вертикально с временным лагом в условиях работающей печи;- loading and unloading of individual retorts is carried out vertically with a time lag in a working furnace;

- для сбора, формирования и доставки потоков продуктов пиролиза в топку выполнена система газоходов;- for collecting, forming and delivering the flows of pyrolysis products into the furnace, a gas duct system has been implemented;

- парогазы сгорают в топке;- combined cycle gases burn in the firebox;

- поддержание требуемой температуры обеспечивают за счет регулируемого подсоса наружного воздуха;- maintaining the required temperature is ensured by an adjustable intake of outside air;

- после прохождения продуктов сжигания парогазов через камеру пиролиза они направляются в систему вывода газов.- after passing the combustion products of combined cycle gases through the pyrolysis chamber, they are sent to the gas removal system.

К существенным недостаткам данной установки для получения угля следует отнести следующее:Significant disadvantages of this installation for coal should include the following:

- сложность устройства камеры пиролиза;- the complexity of the pyrolysis chamber device;

- сложность и небезопасность осуществления последовательной загрузки-выгрузки отдельных реторт;- the complexity and insecurity of sequential loading and unloading of individual retorts;

- значительные теплопотери за счет загрузки-выгрузки каждой реторты отдельно;- significant heat loss due to loading and unloading of each retort separately;

- возможность изменения геометрии и пространственного расположения направляющих вертикальных колонн в процессе непрерывной работы печи в режиме загрузка-выгрузка;- the ability to change the geometry and spatial location of the guides of the vertical columns during continuous operation of the furnace in load-unload mode;

- сложность контроля за окончанием пиролиза в каждой отдельной реторте в условиях их последовательной периодической загрузки с временным лагом;- the difficulty of controlling the end of pyrolysis in each individual retort under conditions of their sequential periodic loading with a time lag;

- неравномерность переугливания древесины внутри каждой отдельной реторты;- non-uniformity of wood charring within each individual retort;

- неэффективный газоотвод в условиях отсутствия искусственной тяги, с одной стороны, и значительной заполненности камеры пиролиза, с другой стороны;- inefficient gas venting in the absence of artificial traction, on the one hand, and significant occupancy of the pyrolysis chamber, on the other hand;

- необходимость контроля за состоянием колосниковой системы реторт.- the need to monitor the state of the grate retort system.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание эффективной промышленной установки с производительностью не менее 0.3 т/час. по древесному углю, работающей в непрерывном режиме на тепле экзотермической реакции терморазложения древесины и позволяющей получать высококачественный однородный древесный уголь.The technical task of the invention is the creation of an effective industrial installation with a capacity of at least 0.3 t / h. for charcoal, operating continuously on the heat of the exothermic reaction of thermal decomposition of wood and allowing to obtain high-quality homogeneous charcoal.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой установки, заключается в следующем:The technical result achieved by using the proposed installation is as follows:

- повышение производительности;- productivity increase;

- конструктивная простота печи;- structural simplicity of the furnace;

- низкие капитальные затраты;- low capital costs;

- снижение эксплуатационных расходов;- reduction in operating costs;

- высокая энергетическая эффективность;- high energy efficiency;

- получение древесного угля высокого качества, как по теплотворности, так и по однородности и механической прочности;- obtaining high quality charcoal, both in calorific value, and in uniformity and mechanical strength;

- значительное сокращение времени пиролиза древесины с приближением его к термодинамическому оптимуму;- a significant reduction in the time of pyrolysis of wood with its approach to a thermodynamic optimum;

- улучшение условий труда и техники безопасности;- improvement of working conditions and safety measures;

- снижение экологических рисков при работе печи.- reduction of environmental risks during operation of the furnace.

Технический результат достигается тем, что в установке для получения древесного угля, включающей корпус печи, снабженный термоизоляцией, выносную топку, сообщающуюся с камерой пиролиза, содержащей выемные устройства для загрузки древесины, систему газоходов и систему вывода отработанных газов, рабочее пространство печи выполнено в виде закольцованного канала, снабженного жаростойким вентилятором, поворотным шибером и газопроницаемым рекуператором, установленными внутри закольцованного канала, при этом газопроницаемый рекуператор выполнен из термостойкого кирпича. Причем в установке масса термостойкого кирпича для выполнения газопроницаемого рекуператора не менее чем в десять раз превышает массу загружаемой для пиролиза древесины; корпус печи снабжен дверью для горизонтальной загрузки-выгрузки выемных устройств, перед которой установлен поворотный шибер, а каждое выемное устройство выполнено в виде вертикальной стойки, равномерно снабженной по всей высоте фиксирующими стержнями, направленными вверх и закрепленными под углом к вертикальной стойке. К тому же вентилятор, предпочтительно, установлен за зоной пиролиза по ходу газового потока.The technical result is achieved by the fact that in the installation for producing charcoal, including a furnace body equipped with thermal insulation, an external firebox communicating with a pyrolysis chamber containing removable devices for loading wood, a gas duct system and an exhaust gas exhaust system, the working space of the furnace is made in the form of a loopback a channel equipped with a heat-resistant fan, a rotary gate and a gas-permeable recuperator installed inside the looped channel, while a gas-permeable recuperator It executes the heat-resistant bricks. Moreover, in the installation, the mass of heat-resistant brick to perform a gas-permeable recuperator is not less than ten times the mass of wood loaded for pyrolysis; the furnace body is equipped with a door for horizontal loading and unloading of extraction devices, in front of which a rotary gate is mounted, and each extraction device is made in the form of a vertical strut, evenly provided with fixing rods directed upward and fixed at an angle to the vertical strut over the entire height. In addition, the fan is preferably installed downstream of the pyrolysis zone along the gas stream.

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.The technical essence of the proposed solution is as follows.

1. Теплоемкость древесины складывается из теплоемкости собственно древесины и теплоемкости содержащейся в ней влаги, а также смолистых веществ. При этом теплоемкость смолистых веществ в 1, 5 раза, а воды в 2,5 раза больше, чем удельная теплоемкость абсолютно сухой древесины, которая равна ≈1,55 кДж/(кг-К) при температуре 0°C.1. The heat capacity of wood is the sum of the heat capacity of the wood itself and the heat capacity of the moisture contained in it, as well as resinous substances. In this case, the heat capacity of resinous substances is 1.5 times, and water is 2.5 times more than the specific heat of absolutely dry wood, which is ≈1.55 kJ / (kg-K) at a temperature of 0 ° C.

Известно, что общая влажность свежесрубленной древесины хвойных пород равна 45÷50%, мягколиственных - 40÷50%, твердолиственных - 30÷45%. Отсюда значительное содержание паров воды в парогазах пиролиза древесины без ее предварительной подготовки. В случае переугливания древесных брикетов, сформованных из предварительно измельченного и высушенного до содержания влаги менее 5% древесного материала, содержание влаги в печи пиролиза в разы меньше и соответственно на пиролиз такого материала требуется значительно меньше тепла.It is known that the total humidity of freshly cut coniferous wood is 45 ÷ 50%, soft-leaved - 40 ÷ 50%, hard-leaved - 30 ÷ 45%. Hence, a significant content of water vapor in the gas-vapor pyrolysis steam-gases without its preliminary preparation. In the case of overburdening of wood briquettes formed from pre-crushed and dried to a moisture content of less than 5% wood material, the moisture content in the pyrolysis furnace is several times lower and, accordingly, much less heat is required for the pyrolysis of such material.

Если в прототипе процесс пиролиза реализуется при температуре газа в камере пиролиза 600÷650°C, то в предлагаемом устройстве достаточно поддерживать температуру газового теплоносителя в пределах 400÷450°C.If in the prototype the pyrolysis process is implemented at a gas temperature in the pyrolysis chamber of 600 ÷ 650 ° C, then in the proposed device it is sufficient to maintain the temperature of the gas coolant in the range of 400 ÷ 450 ° C.

2. Переугливание древесных брикетов осуществляют в динамичном потоке газового теплоносителя, причем турбулентность газового потока в зоне пиролиза весьма значительна и оценивается числом Рейнольдса не ниже 5000.2. The charring of wood briquettes is carried out in a dynamic flow of gas coolant, and the turbulence of the gas flow in the pyrolysis zone is very significant and is estimated at not less than 5000 Reynolds number.

Непосредственно каждый брикет в предлагаемом решении омывается газовым теплоносителем в условиях равнозначного контакта брикетов с мощным турбулентным газовым потоком. Именно высокая турбулентность газа обеспечивает равномерность распределения тепла в зоне пиролиза.Immediately each briquette in the proposed solution is washed by a gas coolant under conditions of equal contact of the briquettes with a powerful turbulent gas flow. It is high gas turbulence that ensures uniform heat distribution in the pyrolysis zone.

В прототипе движение газового потока ближе к ламинарному, что не способствует выравниванию температурного режима в отдельных зонах камеры пиролиза. К тому же наличие направляющих вертикальных колонн в камере пиролиза ухудшает динамику продвижения газового потока в целом.In the prototype, the movement of the gas stream is closer to the laminar one, which does not help to equalize the temperature regime in individual zones of the pyrolysis chamber. In addition, the presence of guide vertical columns in the pyrolysis chamber worsens the dynamics of the advancement of the gas stream as a whole.

3. Время нахождения древесных брикетов в предлагаемой печи снижается до 2÷3 часов: во-первых, как отмечалось выше, за счет низкого содержания влаги в исходном прессуемом измельченном материале, а, во-вторых, за счет непосредственного контакта каждого брикета с турбулентным газовым теплоносителем. В этих условиях процесс передачи тепла древесине значительно упрощается: единственным термическим сопротивлением в этом случае является газовая пленка около поверхности куска древесины. Также процесс пиролиза в предлагаемом решении значительно интенсифицируется за счет быстрого удаления с поверхности древесины продуктов терморазложения.3. The residence time of wood briquettes in the proposed furnace is reduced to 2 ÷ 3 hours: firstly, as noted above, due to the low moisture content in the original pressed crushed material, and, secondly, due to the direct contact of each briquette with a turbulent gas coolant. Under these conditions, the process of heat transfer to wood is greatly simplified: the only thermal resistance in this case is a gas film near the surface of a piece of wood. Also, the pyrolysis process in the proposed solution is significantly intensified due to the rapid removal of thermal decomposition products from the wood surface.

В прототипе, как отмечалось выше, теплопередача древесному материалу осуществляется через стенку реторты лучистым тепловым потоком и конвекцией, а продукты пиролиза удаляются менее интенсивно.In the prototype, as noted above, heat transfer to the wood material is effected through the retort wall by radiant heat flux and convection, and the pyrolysis products are removed less intensely.

4. В предлагаемом решении, предпочтительно, направлять на пиролиз древесные брикеты, причем, желательно, со сквозным отверстием по центру. Такая форма брикетов снимает вопрос неравномерности переугливания в объеме, когда в центральной части пиролиз проходит менее интенсивно и когда требуется увеличивать время переугливания для обеспечения полного пиролиза центральной части. В результате снижается качество угля на поверхности древесного брикета за счет увеличения содержания более инертного углерода со структурой близкой к графитной.4. In the proposed solution, it is preferable to send wood briquettes to the pyrolysis, preferably with a through hole in the center. This form of briquettes removes the issue of unevenness of the carbonization in the volume when the pyrolysis in the central part is less intensive and when it is necessary to increase the carbonization time to ensure complete pyrolysis of the central part. As a result, the quality of coal on the surface of the wood briquette decreases due to an increase in the content of more inert carbon with a structure close to graphite.

Также наличие сквозного отверстия по центру брикета обеспечивает более интенсивное охлаждение брикетов после выгрузки из печи.Also, the presence of a through hole in the center of the briquette provides more intensive cooling of the briquettes after unloading from the furnace.

С конструктивной точки зрения рекомендуемая форма брикета обеспечивает надежную фиксацию каждого брикета на загрузочном выемном устройстве.From a structural point of view, the recommended form of the briquette provides a reliable fixation of each briquette on the boot extraction device.

В прототипе проблема неоднородности получаемого древесного угля не решается.In the prototype, the problem of heterogeneity of the obtained charcoal is not solved.

5. В предлагаемом решении выход древесного угля составляет 320-380 кг из 1 тонны брикетов. Производительность печи может варьироваться в широком диапазоне в зависимости от поставленной задачи.5. In the proposed solution, the output of charcoal is 320-380 kg of 1 ton of briquettes. The productivity of the furnace can vary in a wide range depending on the task.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения и решения по прототипу показывает, что новая совокупность известных и неизвестных признаков, заявленных в формуле изобретения, позволила реализовать поставленную выше техническую задачу: создана высокопроизводительная энергоэффективная промышленная установка, работающая в непрерывном режиме на тепле экзотермической реакции терморазложения древесины и позволяющая получать высококачественный однородный древесный уголь.A comparative analysis of the proposed technical solution and the prototype solution shows that a new set of known and unknown features claimed in the claims made it possible to realize the above technical problem: a high-performance energy-efficient industrial unit was created that operates continuously on the heat of the exothermic reaction of wood thermal decomposition and allows to obtain high quality homogeneous charcoal.

Принципиальным отличием предлагаемой установки от прототипа является конструктивное решение рабочего пространства печи, а именно: создание рабочего пространства в виде закольцованного канала с организацией мощного турбулентного потока газового теплоносителя, проходящего по каналу в режиме повторяющихся циклов.The fundamental difference between the proposed installation and the prototype is a constructive solution of the furnace working space, namely: the creation of a working space in the form of a looped channel with the organization of a powerful turbulent flow of gas coolant passing through the channel in the mode of repeating cycles.

Также необходимо отметить принципиально разный подход в предлагаемом решении и в прототипе в части организации кинетики газового потока: предлагается использование мощного вентилятора, установленного в канале для создания динамичного потока газового теплоносителя с турбулентностью не ниже 5000.It is also necessary to note a fundamentally different approach in the proposed solution and in the prototype regarding the organization of the kinetics of the gas flow: it is proposed to use a powerful fan installed in the channel to create a dynamic gas flow with a turbulence of at least 5000.

В предполагаемом изобретении важное значение в достижении цели имеет конструктивное решение рекуператора, обеспечивающего стабильный температурный режим внутри печного канала с максимальным использованием тепла экзотермической реакции терморазложения, а также наличие поворотного шибера в рабочем канале.In the proposed invention, the constructive solution of the recuperator, providing a stable temperature regime inside the furnace channel with maximum use of the heat of the exothermic thermal decomposition reaction, as well as the presence of a rotary gate in the working channel, is important in achieving the goal.

Приведенный сравнительный анализ заявляемого решения и решения по прототипу свидетельствует, что заявляемое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна».The above comparative analysis of the proposed solution and the prototype solution indicates that the proposed solution meets the patentability criterion of "novelty."

Тем не менее, отдельные отличительные признаки, характеризующие заявляемое решение, выявлены в известных в настоящее время информационных источниках.However, some distinctive features that characterize the claimed solution, identified in currently known information sources.

1. Использование в рабочем пространстве пиролизера шиберной регулировочной заслонки известно в патенте RU №2120459 «Пиролизер для производства топливных углей» (С10В 1/04, приоритет - 22.04.1997 г.). В патенте процесс сушки древесного материала регулируется с помощью шиберной регулировочной заслонки, установленной на выходе из камеры, распределяющей количество горячих газов, идущих на обогрев реторты печной сушильной камеры и на утилизацию через шиберную заслонку системы вывода отработанного газа. Цель установки данной шиберной заслонки - обеспечить получение топливных углей различного качества.1. The use in the working space of the pyrolyzer of a slide gate valve is known in patent RU No. 2120459 “Pyrolyzer for the production of fuel coals” (С10В 1/04, priority - 04/22/1997). In the patent, the drying process of wood material is regulated by means of a slide gate valve installed at the outlet of the chamber, which distributes the amount of hot gases that are used to heat the retort of the kiln drying chamber and to be utilized through the gate valve of the exhaust gas outlet system. The purpose of installing this slide gate valve is to provide fuel coals of various quality.

2. Управление газовыми потоками теплоносителя с применением вентиляторов известно из патента RU №2433158 «Способ и устройство утилизации углеродсодержащих отходов пиролизом» (С10В 1/04, приоритет - 18.01.2010 г.). В секционной установке по патенту последняя секция снабжена вытяжным дымососом, а топка снабжена нагнетающим дымососом для подачи топливных газов в газоподводящий трубопровод.2. The management of gas flows of the coolant using fans is known from patent RU No. 2433158 "Method and device for the utilization of carbon-containing waste by pyrolysis" (С10В 1/04, priority - 01/18/2010). In the sectional installation according to the patent, the last section is equipped with an exhaust smoke exhauster, and the furnace is equipped with a discharge smoke exhauster for supplying fuel gases to the gas supply line.

Приведенная выше информация, касающаяся как прототипа, так и известных решений в аналогичной области, позволяет сделать вывод, что новая совокупность известных и неизвестных признаков, отличающаяся как технической сущностью признаков, так и их последовательностью и взаимосвязью, обеспечивает а предлагаемом решении достижение технического результата более высокого по сравнению с известными уровня.The above information regarding both the prototype and known solutions in a similar field allows us to conclude that the new set of known and unknown features, which differs in both the technical nature of the features and their sequence and interconnection, ensures the achievement of a higher technical result in the proposed solution compared to the known level.

В результате поиска по патентным и другим техническим источникам информации не выявлены технические решения, характеризующиеся аналогичной с предлагаемым решением совокупностью признаков, обеспечивающих достижение аналогичных результатов при их использовании. Отличительные признаки, указанные в формуле изобретения, явно не следующие из уровня техники, свидетельствуют о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».As a result of a search in patent and other technical sources of information, technical solutions were not identified that are characterized by a combination of features similar to the proposed solution, ensuring the achievement of similar results when using them. Distinctive features specified in the claims, clearly not following from the prior art, indicate the compliance of the proposed solution with the patentability criterion of "inventive step".

Сущность предлагаемого технического решения поясняется принципиальной схемой установки для получения древесного угля, изображенной на фиг. 1, а также фиг. 2, соответствующей виду «А» на фиг. 1 в разрезе. На фиг. 3, 4 представлен один из возможных вариантов выполнения выемного устройства.The essence of the proposed technical solution is illustrated by the schematic diagram of the installation for producing charcoal, shown in Fig. 1 as well as FIG. 2 corresponding to view “A” in FIG. 1 in section. In FIG. 3, 4, one of the possible embodiments of a removable device is presented.

Установка для получения древесного угля представляет собой горизонтально расположенный стационарный объект, выполненный таким образом, что внутренним рабочим пространством печи является закольцованный канал 1, позволяющий циркулировать газовому потоку теплоносителя в режиме повтора полного цикла. Пространственно термоизолированный корпус 2 разделен на две камеры, соединенные системой газоходов 3. В качестве внутренней термоизоляции 4 может быть использован любой термостойкий материал, обеспечивающий минимальные потери тепла через стенки корпуса. В передней части первой камеры, снабженной дверью 5 для горизонтальной загрузки-выгрузки выемных устройств 6, расположена зона пиролиза 7. Вторая камера корпуса печи и часть первой работают в режиме газопроницаемого рекуператора 8, выполненного из термостойкого кирпича. Рекуператор 8 на фиг. 1 изображен схематично в виде совокупности газовых каналов, выполненных из жаростойкого кирпича. Конкретная схема формирования (кладки) рекуператора 8 зависит от производительности печи, мощности жаростойкого вентилятора 9 и выполняется с учетом всех конструктивных и технологических требований процесса пиролиза в каждом конкретном случае. Для запуска печи с выходом на рабочий режим используют выносную топку 10, сообщающуюся с камерой пиролиза 7. Установка снабжена системой вывода отработанных газов 11. Жаростойкий вентилятор 9, поворотный шибер 12 (см. фиг. 2) и газопроницаемый рекуператор 8, установлены внутри закольцованного канала 1. На фиг. 2 схематично изображен поворотный шибер в двух крайних положениях: шибер полностью открыт и обеспечивает максимальный поток циркулирующего теплоносителя - 12'; шибер полностью закрыт на период загрузки-выгрузки выемных устройств - 12''. Один из вариантов выполнения выемного устройства 6 изображен на фиг. 3, 4. Выемное устройство 6 выполнено в виде вертикальной стойки 13, равномерно снабженной по всей высоте фиксирующими стержнями 14, направленными вверх и закрепленными под углом к вертикальной стойке 13. На стержнях 14 древесные брикеты 15. The apparatus for producing charcoal is a horizontally located stationary object, made in such a way that the inner working space of the furnace is a looped channel 1, which allows the gas flow of the coolant to circulate in a full cycle repeat mode. The spatially thermally insulated casing 2 is divided into two chambers connected by a gas duct system 3. Any heat-resistant material that ensures minimal heat loss through the walls of the casing can be used as internal thermal insulation 4. In the front part of the first chamber, equipped with a door 5 for horizontal loading and unloading of withdrawal devices 6, there is a pyrolysis zone 7. The second chamber of the furnace body and part of the first operate in a gas-tight recuperator 8 made of heat-resistant brick. The recuperator 8 in FIG. 1 is shown schematically in the form of a combination of gas channels made of heat-resistant brick. The specific formation scheme (masonry) of the recuperator 8 depends on the productivity of the furnace, the power of the heat-resistant fan 9 and is carried out taking into account all the structural and technological requirements of the pyrolysis process in each case. To start the furnace with access to the operating mode, an external furnace 10 is used, which communicates with the pyrolysis chamber 7. The installation is equipped with an exhaust gas output system 11. A heat-resistant fan 9, a rotary gate 12 (see Fig. 2) and a gas-permeable recuperator 8 are installed inside the ring channel 1. In FIG. 2 schematically shows a rotary gate in two extreme positions: the gate is fully open and provides a maximum flow of circulating coolant - 12 '; the gate is completely closed for the period of loading and unloading of removable devices - 12 ''. One embodiment of the take-out device 6 is shown in FIG. 3, 4. The extraction device 6 is made in the form of a vertical strut 13, evenly provided over the entire height with fixing rods 14 directed upward and fixed at an angle to the vertical strut 13. On the rods 14 are wood briquettes 15.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Вначале осуществляют пуск печи и выводят печь на рабочий температурный режим, соответствующий 400÷450°C. Для этого в выносной топке 10 сжигают какое-либо топливо, например дрова. При этом рабочее пространство печи равномерно прогревают по всему закольцованному каналу 1 при работающем вентиляторе 9 и открытом шибере 12. При достижении рабочей температуры подачу горячих газов из топки 10 в закольцованный канал 1 прекращают. При закрытом шибере 12 и отключенном вентиляторе 9 через дверь 5 корпуса печи осуществляют горизонтальную загрузку выемных устройств 6 в зону пиролиза 7. После закрытия двери 5 шибер 12 открывают и включают вентилятор 9. В течение 2÷3 часов осуществляют процесс переугливания древесных брикетов 15 в непосредственном их контакте с циркулирующим потоком газового теплоносителя. Продукты терморазложения древесины выводятся из пиролизной печи на утилизацию сжиганием, при этом требуемую температуру пиролизной печи поддерживают за счет регулируемого подсоса наружного воздуха в пиролизную камеру, регулированием разряжения в пиролизной камере за счет поворотного шибера. Окончание пиролиза определяют визуально по характеру отходящих газов.First, the furnace is started up and the furnace is brought to the operating temperature mode corresponding to 400 ÷ 450 ° C. To do this, in a portable furnace 10 burn any fuel, such as firewood. In this case, the working space of the furnace is uniformly heated throughout the entire looped channel 1 with the fan 9 operating and the gate open 12. When the operating temperature is reached, the supply of hot gases from the furnace 10 to the looped channel 1 is stopped. When the gate 12 is closed and the fan 9 is turned off, through the door 5 of the furnace body, horizontal loading of the extraction devices 6 is carried out in the pyrolysis zone 7. After the door 5 is closed, the gate 12 is opened and the fan 9 is turned on. Within 2 ÷ 3 hours, the process of charring the wood briquettes 15 is carried out directly their contact with the circulating flow of the gas coolant. The products of thermal decomposition of wood are removed from the pyrolysis furnace for utilization by burning, while the required temperature of the pyrolysis furnace is maintained by controlled intake of outside air into the pyrolysis chamber, by controlling the vacuum in the pyrolysis chamber due to the rotary gate. The end of the pyrolysis is determined visually by the nature of the exhaust gases.

В настоящее время предлагаемое устройство для получения древесного угля прошло успешные полупромышленные испытания на одном из участков лесозаготовки в Сибири. Была достигнута производительность по древесному углю 0,3 т/час. при выходе - 350 кг древесного угля на тонну брикетов. Фактическая производительность полностью соответствовала расчетной производительности, предварительно заложенной в основу проектирования отдельных узлов устройства.Currently, the proposed device for producing charcoal has passed successful semi-industrial tests at one of the logging sites in Siberia. Charcoal productivity of 0.3 t / h was achieved. at the exit - 350 kg of charcoal per ton of briquettes. Actual performance is fully consistent with the estimated performance previously laid down in the design basis of the individual components of the device.

Испытания устройства в промышленных условиях доказали его работоспособность и энергоэффективность. Принимая во внимание простоту в изготовлении и эксплуатации, можно рекомендовать предлагаемое устройство для внедрения в производстве древесного угля с возможностью реализации в широком диапазоне производительности.Tests of the device in industrial conditions have proved its operability and energy efficiency. Given the ease of manufacture and operation, we can recommend the proposed device for implementation in the production of charcoal with the possibility of implementation in a wide range of performance.

Claims (6)

1. Установка для получения древесного угля, включающая корпус печи, снабженный термоизоляцией, выносную топку, сообщающуюся с камерой пиролиза, содержащей выемные устройства для загрузки древесины, систему газоходов и систему вывода отработанных газов, отличающаяся тем, что рабочее пространство печи выполнено в виде закольцованного канала, снабженного жаростойким вентилятором, поворотным шибером и газопроницаемым рекуператором, установленными внутри закольцованного канала, при этом газопроницаемый рекуператор выполнен из термостойкого кирпича.1. Installation for producing charcoal, including a furnace body equipped with thermal insulation, a remote firebox communicating with a pyrolysis chamber containing removable devices for loading wood, a gas duct and an exhaust system, characterized in that the working space of the furnace is made in the form of a looped channel equipped with a heat-resistant fan, a rotary gate and a gas-permeable recuperator installed inside the looped channel, while the gas-permeable recuperator is made of heat-resistant th brick. 2. Установка для получения древесного угля по п. 1, отличающаяся тем, что масса термостойкого кирпича для выполнения газопроницаемого рекуператора не менее чем в десять раз превышает массу загружаемой для пиролиза древесины.2. Installation for producing charcoal according to claim 1, characterized in that the mass of heat-resistant brick to perform a gas-permeable recuperator is not less than ten times the mass of wood loaded for pyrolysis. 3. Установка для получения древесного угля по п. 1, отличающаяся тем, что корпус печи снабжен дверью для горизонтальной загрузки-выгрузки выемных устройств.3. Installation for producing charcoal according to claim 1, characterized in that the furnace body is equipped with a door for horizontal loading and unloading of removable devices. 4. Установка для получения древесного угля по п. 1, отличающаяся тем, что каждое выемное устройство выполнено в виде вертикальной стойки, равномерно снабженной по всей высоте фиксирующими стержнями, направленными вверх и закрепленными под углом к вертикальной стойке.4. Installation for producing charcoal according to claim 1, characterized in that each extraction device is made in the form of a vertical rack, evenly equipped throughout the entire height with fixing rods pointing upward and fixed at an angle to the vertical rack. 5. Установка для получения древесного угля по п. 1, отличающаяся тем, что поворотный шибер установлен перед дверью для горизонтальной загрузки-выгрузки выемных устройств.5. Installation for producing charcoal under item 1, characterized in that the rotary gate is installed in front of the door for horizontal loading and unloading of removable devices. 6. Установка для получения древесного угля по п. 1, отличающаяся тем, что вентилятор, предпочтительно, установлен за зоной пиролиза по ходу газового потока.6. Installation for producing charcoal according to claim 1, characterized in that the fan is preferably installed behind the pyrolysis zone along the gas stream.
RU2016131150A 2016-07-27 2016-07-27 Wood coal production device RU2628602C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016131150A RU2628602C1 (en) 2016-07-27 2016-07-27 Wood coal production device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016131150A RU2628602C1 (en) 2016-07-27 2016-07-27 Wood coal production device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2628602C1 true RU2628602C1 (en) 2017-08-21

Family

ID=59744753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016131150A RU2628602C1 (en) 2016-07-27 2016-07-27 Wood coal production device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2628602C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019156593A1 (en) 2018-02-06 2019-08-15 Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" Industrial complex for the production of charcoal
RU2785534C2 (en) * 2021-03-22 2022-12-08 Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" Method for torrefaction of biomass and installation for implementation of this method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2042702C1 (en) * 1993-05-28 1995-08-27 Сибирский научно-исследовательский институт лесной промышленности Coal burn-out furnace
RU2115689C1 (en) * 1997-01-24 1998-07-20 Юрий Давидович Юдкевич Device for producing charcoal
RU2236435C2 (en) * 2002-06-20 2004-09-20 Открытое акционерное общество "Сорбент" Apparatus for producing of fuel charcoal
RU2237699C1 (en) * 2003-07-08 2004-10-10 Юдкевич Юрий Давидович Charcoal production apparatus
RU2574051C2 (en) * 2013-12-16 2016-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛП Групп" Charcoal kiln

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2042702C1 (en) * 1993-05-28 1995-08-27 Сибирский научно-исследовательский институт лесной промышленности Coal burn-out furnace
RU2115689C1 (en) * 1997-01-24 1998-07-20 Юрий Давидович Юдкевич Device for producing charcoal
RU2236435C2 (en) * 2002-06-20 2004-09-20 Открытое акционерное общество "Сорбент" Apparatus for producing of fuel charcoal
RU2237699C1 (en) * 2003-07-08 2004-10-10 Юдкевич Юрий Давидович Charcoal production apparatus
RU2574051C2 (en) * 2013-12-16 2016-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛП Групп" Charcoal kiln

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019156593A1 (en) 2018-02-06 2019-08-15 Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" Industrial complex for the production of charcoal
EP3750976A4 (en) * 2018-02-06 2021-04-28 Obshchestvo S Ogranichennoi Otvetstvennost'yu "Prometej" Industrial complex for the production of charcoal
RU2785534C2 (en) * 2021-03-22 2022-12-08 Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" Method for torrefaction of biomass and installation for implementation of this method
RU2806959C1 (en) * 2023-04-20 2023-11-08 Гарик Давидович Гаспарян Method for wood briquette pyrolysis

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2010295138B2 (en) External combustion and internal heating type coal retort furnace
JP2007146016A (en) Carbonization furnace for woody material
RU2346023C1 (en) Wood pyrolyser
CN105885893A (en) Internal and external heating coal dry distillation device and dry distillation method thereof
RU2628602C1 (en) Wood coal production device
CN208500860U (en) The biomass moving bed retort of vertical type
CN104357064A (en) Continuous carbonizing device for biomasses
CN104031666A (en) Bamboo charring kiln with flue gas residual heat recycling function
KR102485296B1 (en) Apparatus for manufacturing high quality bio-char continuously, and method thereof
RU2545199C1 (en) Gasifier of solid domestic waste and solid fuel
CN203128486U (en) High-efficiency and high-temperature environment-friendly carbonization furnace
RU2398810C1 (en) Pyrolysis reactor
CN101691492A (en) Coal carbonization technology
RU2574051C2 (en) Charcoal kiln
CN204311013U (en) Biomass continuously carbonizing device
CN104132331B (en) A kind of be fuel with coal dust partition heater
CN111433327A (en) Process and reactor for continuous production of charcoal
CN205328940U (en) System for pyrolysis coal
RU66334U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING CHARCOAL
EA036674B1 (en) Plant for producing biocoal and corresponding process
RU116855U1 (en) CHARCOAL INSTALLATION
RU149053U1 (en) TUNNEL FURNACE
RU76912U1 (en) CHARCOAL INSTALLATION
RU216919U1 (en) DEVICE FOR OBTAINING CHARCOAL
CN205347319U (en) Split type carbomorphism bank of ovens