RU2717796C1

RU2717796C1 - Установка для получения древесного угля

Info

Publication number: RU2717796C1
Application number: RU2019132676A
Authority: RU
Inventors: Борис Иванович Шипук
Original assignee: Борис Иванович Шипук
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-03-25
Also published as: WO2021074679A1

Abstract

Изобретение относится к переработке древесины и ее отходов пиролизом, а именно к установке для получения древесного угля. Установка содержит по меньшей мере два пиролизных отсека с располагаемыми в них ретортами, печь, включающую топочную камеру, сообщающуюся газоходом с пиролизными отсеками, зольники и дымоход. При этом газоход топочной камеры выполнен в виде устройства-смесителя для равномерного смешивания газовых потоков, вырабатываемых в разных зонах топочного пространства с поступающими атмосферными потоками в один поток перед подачей и распределением теплоносителя по пиролизным отсекам, а устройство-смеситель выполнено с возможностью передачи тепла в зону центра верхней части реторты и включает трубу аварийного сброса теплоносителя. Также установка включает комплекс предварительного высушивания древесного сырья, выполненный в виде основания с отверстиями, где над каждым из отверстий устанавливается по меньшей мере одна реторта. Отвод отработанного теплоносителя из каждого пиролизного отсека осуществляется через отверстия, расположенные равномерно по всему периметру низа окружности реторты. Технический результат заключается в повышении равномерности обтекания реторт топочными газами и снижении затрат на производство угля. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Предлагаемое решение относится к лесохимической промышленности и может быть использовано для переработки древесины и ее отходов пиролизом, а именно, к конструкции установки для получения древесного угля.

Известнаустановкадляполучениядревесногоугля, см.патент РФ №2508388. Данная установка содержит устройствозагрузки сырья,печьввидепиролизнойкамерысперемещаемымиретортамиидымовой трубой,топку,сообщающуюсягазоходомспиролизнойкамерой,устройство перегрузкиугля,грузоподъемноеустройство.

Недостатком данного устройстваявляется не высокая автономность и не рациональное использование отработанного теплоносителя.

Наиболее близким техническим решением являетсяустановка для получения древесного угля, см. патент на полезную модель Украины №102488 от 26.10.2015.Данная установка содержит основу, на которой установлена горелочная камера, соединенная с, по меньшей мере двумя, одинаковыми невыемными симметрично установленными относительно вертикальной оси установки ретортами, а также загрузочный транспортер древесного сырья обеспечен поворотным распределителем, установленным с возможностью поворота вокруг вертикальной оси установки для подачи сырья сверху в полость каждой определенной невыемной реторты.

Недостатком данного устройства является не рациональное использование отработанного теплоносителя и, как следствие, высокая себестоимость получаемого угля.

В основу предлагаемогоизобретения поставлена задача создания установки для получения древесного угля, которая была бы более экономичной и с минимальными недостатками.

Поставленная задача решается за счет создания условий для применения отработанного на нагрев реторт теплоносителя на высушивание древесного сырья, что позволяет снизить затраты на производство тепловой энергии и повысить экономичность установки в целом.

Технический результат – повышениеравномерностиобтекания реторттопочнымигазами и снижение затратнапроизводство угля.

Технический результат достигается тем, что установка для получения древесного угля содержит:

- по меньшей мере, два пиролизных отсека с располагаемыми в них ретортами,

- печь, включающую топочную камеру, сообщающуюся газоходом с пиролизными отсеками, зольники и дымоход.

При этом газоход топочной камеры выполнен в виде устройства-смесителя для равномерного смешивания газовых потоков, вырабатываемых в разных зонах топочного пространства с поступающими атмосферными потоками в один поток перед подачей и распределением теплоносителя по пиролизным отсекам. Устройство-смеситель выполнено с возможностью равномерной передачи теплоносителяк верхней части реторты и включает трубу аварийного сброса теплоносителя,

А также дополнительнопиролизный отсек содержит полость отвода отработанного теплоносителя, выполненную в виде основания для реторт с отверстиями, где над каждым из центральных отверстий устанавливается, по меньшей мере, одна реторта, а отвод отработанного теплоносителя из каждого пиролизного отсека осуществляется черезотверстиярасположеные равномерно по всему периметру низа окружности реторты, что обеспечивает равномерность обогрева теплоносителем нижней части реторты.

В корпусе топки с двух сторон по её длине выполнены зольники.

Кроме того установка для получения древесного угля дополнительно включает термодатчики, сервоприводы для управления подачей атмосферного воздуха, линейный привод для открытия крышки трубы аварийного сброса теплоносителя, дымосос, частотник, управляющий оборотами дымососа для увеличения или уменьшения тяги и связанную с ними систему управления, выполненную в виде компьютера с программным обеспечением, удаленно управляющую и автоматически поддерживающую оптимальные режимы работы установки.

Также в предлагаемой установке в зоне смешивания потоков устройства-смесителя установлена термопара, связанная с системой управления, при этом система управления на основании показаний термопары, управляет сервоприводами подачи атмосферного воздуха, линейным приводом аварийного сброса теплоносителя и дымососом, для создания определенно установленной температуры перед подачей и распределением теплоносителя по пиролизным отсекам.

Заявленное решение поясняется фиг.1-2, где обозначены следующие элементы:

1 – основание,

2 –реторты-корзины,

3 - устройство-смеситель,

4 - пиролизные отсеки,

5 – трубой аварийного сброса теплоносителя,

6 –крышка трубы аварийного сброса теплоносителя,

7 – точка подачи теплоносителя в пиролизный отсек,

8 – отверстия отвода отработанного теплоносителя из каждого пиролизного отсека.

Предлагаемая установка дополнена комплексом предварительного высушивания древесного сырья, состоящий из основания (1), на которое устанавливаются реторты - сушильные корзины (2) в специально организованные для этого места.

Особенностью предлагаемой установки является то, что сушка древесины методом «через слой» по направлению снизу в верх в ретортах - сушильных корзинах 2, производится не в одной, а в двух ретортах -сушильных корзинах 2 одновременно.Устанавливая сразу две реторты-сушильные корзины на одно сушильное место,отверстияоснования 1 (одна на другую), тем самым получая процесс сушки древесины, разбитым на две стадии. Первая стадия – это сушка древесины в верхней реторте-сушильной корзине потоком теплоносителя после прохождения слоя древесины (сырья) в нижней реторте-сушильной корзиненевысокими температурами (до 80 градусов). Наличием влаги в потоке теплоносителя, способствующими процессу «распаривания» сырья, и затем, после использования нижней реторты - сушильной корзиныдров для процесса пиролиза (загрузки сырья в реторту), верхняя реторта - сушильная корзина дров устанавливается внизу, а наверх неё устанавливается реторта - сушильная корзинасо свежезагруженным сырьём. После установки реторт - сушильных корзин на саму сушильное основание 1, в слой сырья (древесины) смесителем, в который вмонтирована задвижка подачи атмосферного воздуха для смешивания с высокотемпературным отработанным теплоносителем, подаётся теплоноситель температурой до 150 градусов и с минимальным содержанием влаги. Сама задвижка управляется сервоприводом с помощью сигналов, подающихся контролером, на основе анализа температуры подаваемого в сушку теплоносителя.Это вторая стадия сушки. Такая двухступенчатая организация сушки сырья обеспечивает плавность процесса сушки, способствует меньшему растрескиванию сырья во время сушки и достижению максимального результата (понижению относительной влажности сырья на 30 и более процентов), а также максимально полезному использованию отработанного теплоносителя пиролизных отсеков (печи).

Ещё одной особенностью предлагаемой установки является наличие на своде топки специального устройства-смесителя (3) для равномерного смешивания газовых потоков, вырабатываемых в разных зонах топочного пространства с поступающими атмосферными потоками в один поток с определенной максимально возможной стабильной температурой перед подачей и распределением теплоносителя по пиролизным отсекам (4). В предыдущей установке в виду объемного топочного пространства и отбором тепла в разных точках теплоноситель с не достаточно одинаковой температурой поступал в различные около ретортные пространства (полости). Соответственно уменьшалась ритмичность работы всей установки. Чтобы нивелировать данный недостаток в предлагаемой установке он решается наличием смесителя потоков (3).

Для исключения перегрева около ретортного пространства в предлагаемой установке устройство-смеситель (3) для смешивания газовых потоков совмещён с трубой аварийного сброса теплоносителя (5). Устройство смешивания потоков и труба аварийного сброса выполнены в одном корпусе. Таким образом, достигается следующий результат – при повышении температуры выше рабочей, автоматически открывается крышка (6) трубы сброса излишков теплоносителя, при этом прекращается подача перегретого теплоносителя в пиролизные отсеки (4). Что способствует исключению перегрева около ретортного пространства и самих пиролизных отсеков.

В предлагаемой установке изменены пути и места подачи теплоносителя в пиролизные отсеки. Теплоноситель подаётся в каждый пиролизный отсек в строго определенную точку (7), что обеспечивает равномерность обогрева теплоносителем верхней части реторты и исключение мёртвых зон в этой части реторты по всему её периметру (выше половины её высоты).

Также изменены пути отвода отработанного теплоносителя с пиролизных отсеков. Отвод отработанного теплоносителя из каждогопиролизного отсека для дальнейшего использования для предварительной сушки сырья через строго определенные отверстия (8), расположенные в строго определенных точках, обеспечивают равномерность обогрева теплоносителем нижней части реторты и исключение мёртвых зон в этой части реторты по всему её периметру (ниже половины её высоты).

Следующей особенностью предлагаемой установки есть наличие в корпусе топки с двух сторон по её длине зольников (9), которые обеспечивают подачу окислителя в разные зоны горения, что способствует полному сгоранию пиролизных газов независимо от того, в какую часть (область) топки они поступают. Данные изменения улучшают качество сгорания пиролизных газов, существенно уменьшая количество вредных выбросов.

Еще одной особенностью предлагаемой установки является и то, что установка снабжена системой управления (10), которая включает компьютер с программным обеспечением, предназначенным для автоматического поддержания оптимальных режимов каждой стадии технологического процесса получения древесного угля.Печь комплектуется автоматической системой управления (АСУ), которая обеспечивает постоянный контроль температурных режимов и управляет с помощью исполнительных механизмов технологическими процессами, поддерживая температуры в заданных настройками параметрах. Это обеспечивает стабильность температурных режимов, что в результате гарантирует стабильную работу оборудования и стабильное качество получаемой продукции (угля).

Наличие определенной автоматической системы управления (АСУ) со строго заданными технологическими заданиями, обеспечивающими работу печи в автоматическом режиме управления температурами с помощью соответствующих исполнительных механизмов. АСУ исключает необходимость ручного управления печью, также даёт возможности отслеживать работу печи в онлайн режиме с помощью удаленного доступа.

Для управления задвижками используются сервоприводы и линейные приводы, ведущих мировых производителей, Сименс и Белимо. Они работают от управляющего тока напряжением 0-10 вольт, и имеют сигнал обратной связи, который используется программой управления для анализа режимов и формирования последующих задач для режимов.

Claims

1. Установка для получения древесного угля, содержащая:

по меньшей мере два пиролизных отсека с располагаемыми в них ретортами, печь, включающую топочную камеру, сообщающуюся газоходом с пиролизными отсеками, зольники и дымоход, отличающаяся тем, что газоход топочной камеры выполнен в виде устройства-смесителя для равномерного смешивания газовых потоков, вырабатываемых в разных зонах топочного пространства с поступающими атмосферными потоками в один поток перед подачей и распределением теплоносителя по пиролизным отсекам, при этом устройство-смеситель выполнено с возможностью передачи тепла в зону центра верхней части реторты и включает трубу аварийного сброса теплоносителя, а также дополнительно содержит комплекс предварительного высушивания древесного сырья, выполненный в виде основания с отверстиями, где над каждым из отверстий устанавливается по меньшей мере одна реторта, отвод отработанного теплоносителя из каждого пиролизного отсека осуществляется через отверстия, расположенные равномерно по всему периметру низа окружности реторты, что обеспечивает равномерность обогрева теплоносителем нижней части реторты.

2. Установка для получения древесного угля по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе топочной камеры с двух сторон по её длине выполнены зольники.

3. Установка для получения древесного угля по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает термодатчики, сервоприводы для управления подачей атмосферного воздуха, линейный привод для открытия крышки трубы аварийного сброса теплоносителя, дымосос, частотник, управляющий оборотами дымососа для увеличения или уменьшения тяги, и связанную с ними систему управления, выполненную в виде компьютера с программным обеспечением, удаленно управляющую и автоматически поддерживающую оптимальные режимы работы установки.

4. Установка для получения древесного угля по п.3, отличающаяся тем, что в зоне смешивания потоков устройства-смесителя установлена термопара, связанная с системой управления, при этом система управления на основании показаний термопары управляет сервоприводами подачи атмосферного воздуха, линейным приводом аварийного сброса теплоносителя и дымососом для создания определенно установленной температуры перед подачей и распределением теплоносителя по пиролизным отсекам.