RU2656039C1

RU2656039C1 - Plant for producing charcoal

Info

Publication number: RU2656039C1
Application number: RU2017132046A
Authority: RU
Inventors: Александр Юрьевич Магит; Андрей Борисович Карабарин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Производственно-коммерческая фирма "Сапсан"
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2018-05-30

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to the production of charcoal, namely to methods and devices for the pyrolysis of a carbonaceous material, for example, wood in retorts. Plant for producing charcoal comprising separate series-mounted chambers with different heating temperatures interconnected by pipes, the inlet and outlet holes of which are located at different levels; with retorts installed in the chambers; feeders for the supply of raw materials and unloading of the finished product, while screw conveyors are located inside the retorts; retorts inside each chamber are connected to each other by pipes for the removal of gas-steam and pipe bulkheads for pouring the raw materials mounted in the holes of the lateral cylindrical surfaces of the retorts; the retorts of each chamber are connected to a condenser located outside the chamber; a negative pressure compressor that creates vacuum in the plant in series connected to the condenser; a reservoir for collecting the purified pyrolysis gas in series connected to the compressor; a boiler connected to the compressor and the corresponding chamber providing the necessary temperature mode of the corresponding chamber; a container for collecting the pyrolysis liquid connected with the condensers of all the three chambers.

EFFECT: improving the product quality and the efficiency.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к производству древесного угля, а именно к способам и устройствам пиролиза углесодержащего материала, например древесины в ретортах.The invention relates to the production of charcoal, and in particular to methods and devices for the pyrolysis of carbon-containing material, for example wood in retorts.

Известна установка для производства древесного угля (патент RU №2180345), состоящая из печной камеры с топочным устройством, над которым установлена реторта с отверстиями для выхода парогазов, расположенными в нижней части реторты и сообщенными с печной камерой, и канала для подачи пара в полость реторты. При этом она снабжена теплогенератором, реторта выполнена в виде трубы, проходящей через печную камеру, с загрузочным люком, устройством для подачи древесины, первой заслонкой перед входом в печную камеру, второй заслонкой и разгрузочным люком после выхода из печной камеры. В печной камере установлены направляющие переборки, разделяющие ее собственно на топочное пространство, камеру пиролиза и камеру дожигания, соединенную с теплогенератором, причем в камере дожигания установлено устройство для подачи воздуха.A known installation for the production of charcoal (patent RU No. 2180345), consisting of a furnace chamber with a furnace device, over which a retort is installed with openings for the exit of steam and gas located in the lower part of the retort and communicated with the furnace chamber, and a channel for supplying steam to the cavity of the retort . Moreover, it is equipped with a heat generator, the retort is made in the form of a pipe passing through the furnace chamber, with a loading hatch, a device for supplying wood, a first shutter before entering the kiln chamber, a second shutter and a discharge hatch after leaving the kiln chamber. Guiding bulkheads are installed in the furnace chamber, dividing it into the furnace chamber, pyrolysis chamber and afterburner connected to the heat generator, and an air supply device is installed in the afterburner.

Недостатком данного изобретения является отсутствие разрежения в реторте, что препятствует бескислородности процесса пиролиза, а соответственно, снижение качества продукта. Также система подачи и перемещения сырья несовершенна и предполагает неравномерность процесса по объему реторты.The disadvantage of this invention is the lack of rarefaction in the retort, which prevents the anoxicity of the pyrolysis process, and accordingly, a decrease in the quality of the product. Also, the feed system and the movement of raw materials is imperfect and suggests the unevenness of the process in terms of the volume of the retort.

Наиболее близким по технической сущности является изобретение «Способ и установка для получения древесного угля» (патент RU №2312123), выбранный в качестве прототипа. Установка для получения древесного угля пиролизом из углеродосодержащего сырья, например древесины, содержащая ретортную печь, выполненную многопозиционной по числу стадий процесса и снабженную таким же количеством герметично нагреваемых реторт с патрубками для отвода смеси горючих газов в приемный коллектор ресивера для утилизации и/или сжигания в топке; устройства выгрузки готового продукта. Реторты установлены в отдельные последовательно установленные топочные камеры топки с разной температурой нагрева, сообщающиеся между собой газоходами, входные и выходные отверстия которых каждой камеры расположены на различных уровнях. Установка снабжена площадкой для охлаждения реторт с готовым продуктом, грузоподъемным устройством для перемещения реторт между загрузочной площадкой, топочными камерами и кантователем для выгрузки реторт, снабженным приемным бункером готового продукта.The closest in technical essence is the invention "Method and installation for charcoal" (patent RU No. 2312123), selected as a prototype. Installation for producing charcoal by pyrolysis from carbon-containing raw materials, for example wood, containing a retort furnace, made multi-position according to the number of process steps and equipped with the same number of hermetically heated retorts with nozzles for diverting a mixture of combustible gases into the receiver manifold for utilization and / or burning in a furnace ; devices for unloading the finished product. Retorts are installed in separate sequentially mounted combustion chamber chambers with different heating temperatures, interconnected by gas ducts, the inlet and outlet openings of which each chamber are located at different levels. The installation is equipped with a cooling pad for retorts with the finished product, a lifting device for moving the retorts between the loading pad, combustion chambers and a tilter for unloading the retorts, equipped with a receiving hopper of the finished product.

Недостатками прототипа являются сложный процесс перемещения реторт из одной камеры в другую, требующий дополнительных затрат времени. Отсюда - низкая производительность. Сниженное качество продукции в результате резкого перепада температур при перемещении сырья из одной камеры в другую.The disadvantages of the prototype are the complex process of moving retorts from one camera to another, requiring additional time. Hence, low productivity. Reduced product quality as a result of a sharp temperature difference when moving raw materials from one chamber to another.

Сравнительный анализ предлагаемого изобретения и прототипа показал:A comparative analysis of the invention and the prototype showed:

устройства имеют конструктивную схожесть признаков, позволяющих осуществлять разделения процесса на этапы. Это наличие реторт, установленных в отдельные последовательно установленные топочные камеры с разной температурой нагрева, сообщающиеся между собой газоходами, входные и выходные отверстия которых в каждой камере расположены на различных уровнях; наличие нескольких печей для нагревания и поддержания в топочных камерах разных температурных режимов.devices have a constructive similarity of features that allow the separation of the process into stages. This is the presence of retorts installed in separate sequentially installed combustion chambers with different heating temperatures, interconnected by gas ducts, the inlet and outlet openings of which in each chamber are located at different levels; the presence of several furnaces for heating and maintaining in the combustion chambers of different temperature conditions.

Признаки изобретения, являющиеся отличительными, это, во-первых, герметичность камер и разрежение, создаваемое внутри них, которое позволяет извлекать парогазовую смесь и входящие в ее состав летучие вещества полностью и достигать этим высокого качества сырья. Во-вторых, применение шнеков для измельчения сырья. При производстве угля камеры с сырьем не перемещают из одной температурной зоны в другую, как в прототипе, а перемещают сырье внутри камер с помощью шнеков, тем самым измельчая его и подготавливая для брикетирования. Кроме того, сравнительный анализ заявляемого изобретения как с прототипом, так и с другими техническими решениями показал, что конструкция реторт и ретортных узлов, предлагаемая в изобретении, является новой и ранее в технике не применялась. Ретортный узел в совокупности с другими признаками изобретения работает на осуществление поставленной задачи.The features of the invention, which are distinctive, are, firstly, the tightness of the chambers and the vacuum created inside them, which allows you to extract the vapor-gas mixture and its volatile substances completely and achieve high quality raw materials. Secondly, the use of screws for grinding raw materials. In the production of coal, chambers with raw materials are not moved from one temperature zone to another, as in the prototype, but the raw materials are moved inside the chambers using screws, thereby grinding it and preparing it for briquetting. In addition, a comparative analysis of the claimed invention with both the prototype and other technical solutions showed that the design of retorts and retort nodes proposed in the invention is new and has not previously been used in technology. Retort node in conjunction with other features of the invention works to implement the task.

Задача изобретения - повышение качества продукта и производительности. Указанная задача решается за счет того, что установка для производства древесного угля содержит отдельные последовательно установленные камеры с разной температурой нагрева, сообщающиеся между собой трубами, входные и выходные отверстия которых расположены на различных уровнях; с установленными в камерах ретортами; устройства подачи сырья и выгрузки готового продукта; внутри реторт расположены шнеки; реторты внутри каждой камеры соединены между собой трубами для вывода парогазов и трубными переборками для пересыпания сырья, вмонтированными в отверстия боковых цилиндрических поверхностей реторт; реторты каждой камеры соединены с конденсатором, расположенным вне камеры; компрессором отрицательного давления, создающим вакуум в установке, последовательно соединенным с конденсатором; резервуар для сбора очищенного пиролизного газа, последовательно соединенный с компрессором; соединенный с компрессором и соответствующей камерой котел, обеспечивающий необходимый температурный режим соответствующей камеры; емкость для сбора пиролизной жижки, соединенную с конденсаторами всех трех камер.The objective of the invention is to improve product quality and productivity. This problem is solved due to the fact that the installation for the production of charcoal contains separate sequentially installed chambers with different heating temperatures, interconnected by pipes, the inlet and outlet openings of which are located at different levels; with retorts installed in the chambers; devices for supplying raw materials and unloading the finished product; screws are located inside the retort; the retorts inside each chamber are interconnected by pipes for the output of steam and gas and pipe bulkheads for pouring the raw materials, mounted in the holes of the lateral cylindrical surfaces of the retorts; the retorts of each chamber are connected to a capacitor located outside the chamber; a negative pressure compressor that creates a vacuum in the installation, connected in series with a condenser; a reservoir for collecting purified pyrolysis gas in series with the compressor; a boiler connected to the compressor and the corresponding chamber, providing the necessary temperature conditions for the corresponding chamber; a capacity for collecting pyrolysis liquid, connected to the capacitors of all three chambers.

Суть изобретения поясняется чертежами, гдеThe essence of the invention is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 изображен боковой разрез заявляемой установки для производства древесного угля;in FIG. 1 shows a side section of the inventive installation for the production of charcoal;

на фиг. 2 изображен вид установки сверху.in FIG. 2 shows a top view of the installation.

Установка состоит из трех камер 1. В первой происходит процесс влагоотделения, во второй - пиролиз, в третьей - прокалка. Оптимальный температурный режим каждой камеры установлен экспериментально. Время переработки также определяется экспериментально. Каждая камера 1 содержит расположенные внутри нее цилиндрические реторты 4; расположенные внутри реторт 4 шнеки 3; трубы 5 для вывода парогазов, вмонтированные в отверстия боковых цилиндрических поверхностей реторт 4 и таким образом образующие воздушные каналы, соединяющие реторты внутри камеры 1 между собой; конденсатор парогазов 7, расположенный вне камеры 1, соединенный с ретортами 4 соответствующей печи посредством общей трубы, в которую сведены все ее трубы 5 для вывода парогазов; компрессор отрицательного давления 8, последовательно соединенный с конденсатором 7 и также расположенный вне камеры 1, который служит для создания вакуума во всем объеме реторт 4; резервуар для сбора очищенного пиролизного газа 9, последовательно соединенный с компрессором 8; соединенный с компрессором 8 котел 11, обеспечивающий дожиг очищенного пиролизного газа и необходимый температурный режим соответствующей камеры 1, при этом котлы 11 обеспечивают разную температуру своих камер 1 для соблюдения ступенчатости процесса; емкость для сбора пиролизной жижки 10, соединенную с конденсаторами 7 всех трех камер 1. Устройство содержит герметичные шлюзовые затворы подачи сырья 2 и выгрузки готового продукта 6, расположенные вне камер 1.The installation consists of three chambers 1. In the first, the process of moisture separation occurs, in the second - pyrolysis, in the third - calcination. The optimal temperature regime of each chamber is established experimentally. Processing time is also determined experimentally. Each chamber 1 contains cylindrical retorts 4 located inside it; augers 3 located inside the retort 4; pipes 5 for the output of steam and gas, mounted in the holes of the lateral cylindrical surfaces of the retort 4 and thus forming air channels connecting the retorts inside the chamber 1 to each other; a gas-vapor condenser 7 located outside the chamber 1, connected to the retorts 4 of the corresponding furnace by means of a common pipe, into which all its pipes 5 are brought together for outputting the gas-vapor; a negative pressure compressor 8 connected in series with the condenser 7 and also located outside the chamber 1, which serves to create a vacuum in the entire volume of the retort 4; a reservoir for collecting purified pyrolysis gas 9, connected in series with the compressor 8; a boiler 11 connected to the compressor 8, which provides afterburning of the purified pyrolysis gas and the necessary temperature conditions of the corresponding chamber 1, while the boilers 11 provide different temperatures of their chambers 1 to comply with the process step; a container for collecting pyrolysis liquid 10 connected to the capacitors 7 of all three chambers 1. The device contains airtight sluice gates for supplying raw materials 2 and unloading the finished product 6 located outside the chambers 1.

Реторта 4 состоит из цилиндрической трубы, с расположенным внутри нее шнеком 3. Каждая печь 1 содержит как минимум одну реторту, максимальное количество определяется поставленными задачами и оптимальностью процесса производства. В предлагаемом изобретении ретортный узел каждой камеры 1 состоит из трех реторт 4, соединенных трубными переборками для пересыпания сырья. Перемещение сырья из одной реторты в другую и одновременно его измельчение осуществляется посредством шнеков 3. Подшипниковый узел выведен за пределы печи в холодную зону, это позволяет обеспечить его долговечность.Retort 4 consists of a cylindrical pipe, with a screw 3 located inside it. Each furnace 1 contains at least one retort, the maximum number is determined by the tasks and the optimality of the production process. In the present invention, the retort assembly of each chamber 1 consists of three retorts 4 connected by pipe bulkheads for bedding. The movement of raw materials from one retort to another and at the same time its grinding is carried out by means of screws 3. The bearing assembly is brought outside the furnace into the cold zone, this ensures its durability.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Перед подачей в установку сырье подготавливают и подают однородным с одинаковой влажностью. Камеры 1 с помощью котлов 11 нагревают до нужных температур. Через герметичный шлюзовой затвор подачи сырья 2 подготовленное сырье подается в верхнюю реторту 4 ретортного узла камеры 1, в которой происходит процесс влагоотделения. При этом соответствующий котел 11 обеспечивает в данной камере 1 нагрев и поддержание температуры до 300-350°C. Опил нулевой влажности перемещается по объему реторт 4, пересыпаясь из одной в другую при помощи шнеков 3 и трубных переборок, нагреваясь в следующей камере 1 до температуры 450-470°C. Происходит процесс пиролиза, в результате которого активно выделяется пиролизный газ, который по трубам 5 поступает в конденсатор 7, где подвергается разделению на фракции. С помощью компрессора отрицательного давления 8, создающего разрежение во всей системе, чистый пиролизный газ отправляется сначала в резервуар для сбора очищенного пиролизного газа 9, а затем возвращается в цикл как топливо (порционно подается в котел 11 для дожига), а пиролизная жижка перекачивается в резервуар 10 для хранения и переработки. Прошедшее процесс пиролиза во второй камере 1 сырье попадает в третью камеру 1, где происходит процесс прокалки и карбонизации при температуре 550-570°C, на данном этапе повышается содержание углерода и сырье превращается в готовый продукт. Готовый древесноугольный порошок удаляется при помощи герметичного шлюзового затвора выгрузки 6.Before feeding into the installation, the raw materials are prepared and served homogeneous with the same humidity. Chambers 1 using boilers 11 are heated to the desired temperatures. Through a sealed sluice gate feed 2 prepared raw materials are supplied to the upper retort 4 of the retort node of the chamber 1, in which the process of moisture separation occurs. Moreover, the corresponding boiler 11 provides in this chamber 1 heating and maintaining the temperature up to 300-350 ° C. The sawdust of zero humidity moves through the volume of the retorts 4, pouring from one to another with the help of screws 3 and pipe bulkheads, heating in the next chamber 1 to a temperature of 450-470 ° C. A pyrolysis process takes place, as a result of which pyrolysis gas is actively released, which through pipes 5 enters the condenser 7, where it is subjected to fractionation. Using a negative pressure compressor 8, which creates a vacuum throughout the system, pure pyrolysis gas is first sent to the tank for collecting purified pyrolysis gas 9, and then returned to the cycle as fuel (portioned to the boiler 11 for afterburning), and the pyrolysis liquid is pumped to the tank 10 for storage and processing. The past pyrolysis process in the second chamber 1, the raw material enters the third chamber 1, where the calcination and carbonization process occurs at a temperature of 550-570 ° C, at this stage, the carbon content increases and the raw material turns into a finished product. The finished charcoal powder is removed using a tight gate lock discharge 6.

Таким образом, технический эффект заключается в возможности исключить зольность и летучие вещества за счет герметичности всей системы и, в частности, герметичности реторт камеры пиролиза и разрежения, создаваемого внутри них, которое позволяет извлекать парогазовую смесь и входящие в ее состав летучие вещества полностью, и достигать этим высокое качество продукта. Равномерное и непрерывное перемещение и перемешивание сырья по всему объему реторт также позволяет получить высококачественный древесный уголь и повысить производительность. Процесс четко разделен по этапам, с возможностью гибкого контроля показателей, влияющих на качество продукции, процесс на каждом этапе проходит под разрежением, с установлением и поддержанием в каждой камере своего температурного режима, отличного от других. Это обеспечивает более высокую скорость производства.Thus, the technical effect consists in the possibility of eliminating ash and volatile substances due to the tightness of the entire system and, in particular, the tightness of the retorts of the pyrolysis chamber and the vacuum created inside them, which allows the vapor-gas mixture and its volatile substances to be completely removed and achieved This is a high quality product. Uniform and continuous movement and mixing of raw materials throughout the retort also allows you to get high-quality charcoal and increase productivity. The process is clearly divided into stages, with the possibility of flexible control of indicators affecting product quality, the process at each stage is under vacuum, with the establishment and maintenance in each chamber of its temperature regime, different from others. This provides a higher production rate.

Claims

Installation for the production of charcoal, containing separate sequentially installed chambers with different heating temperatures, interconnected by pipes, the inlet and outlet openings of which are located at different levels; with retorts installed in the chambers; devices for supplying raw materials and unloading the finished product, characterized in that the screws are located inside the retorts; the retorts inside each chamber are interconnected by pipes for the output of steam and gas and pipe bulkheads for pouring the raw materials, mounted in the holes of the lateral cylindrical surfaces of the retorts; the retorts of each chamber are connected to a capacitor located outside the chamber; a negative pressure compressor that creates a vacuum in the installation, connected in series with a condenser; a reservoir for collecting purified pyrolysis gas in series with the compressor; a boiler connected to the compressor and the corresponding chamber, providing the necessary temperature conditions for the corresponding chamber; a capacity for collecting pyrolysis liquid, connected to the capacitors of all three chambers.