UA133566U - Установка безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини - Google Patents

Abstract

Установка безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини включає корпус печі, у верхній частині якого розташований бункер для завантаження сировини в робочу камеру печі, розташовану в центральній частині корпусу, та з’єднаний із робочою камерою печі стабілізаційний бункер для переробленої сировини, розташований у нижній частині корпусу. Робоча камера печі містить щонайменше два вертикальні канали для теплоносія та щонайменше один вертикальний канал для сировини, сполучені між собою за потоком теплоносія та виконані з можливістю організації протитечійного руху сировини та теплоносія, при цьому щонайменше одна стінка кожного з каналів для теплоносія є стінкою сусіднього каналу для сировини.

Description

Корисна модель належить до галузі термічної переробки сировини рослинного походження, а саме до установок безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини. Корисна модель може бути використана для отримання деревного вугілля, інших продуктів термічної переробки сировини рослинного походження та теплової енергії.

Відома установка для переробки пальних твердих відходів, описана в патенті на винахід РФ

Мо 2316696 (опубл. 10.02.2008 р.), що включає корпус печі, у верхній частині якого розташований бункер для завантаження сировини в робочу камеру печі, розташовану в центральній частині корпусу, та з'єднаний з робочою камерою печі стабілізаційний бункер для переробленої сировини, розташований у нижній частині корпусу.

До недоліків вищеописаної установки можна віднести недостатньо високу продуктивність та велике енергоспоживання.

В основу корисної моделі поставлена задача розробити установку безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини, конструкція якої забезпечить досягнення технічного результату, що полягає у підвищенні продуктивності та зниженні енергоспоживання установкою за рахунок утворення теплоносія в процесі спалювання газоподібних продуктів, утворених в результаті термічної обробки сировини у каналах для сировини, та передачі тепла від каналу для теплоносія через стінку сусідньому каналу з сировиною (при цьому сировина та теплоносій рухаються протитечійно), що також робить установку автономною - одержуваного тепла вистачає на нагрівання нової порції сировини, процес протікає безперервно та дозволяє раціонально використовувати теплову енергію.

Поставлена задача вирішується тим, що розроблена установка безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини, що включає корпус печі, у верхній частині якого розташований бункер для завантаження сировини в робочу камеру печі, розташовану в центральній частині корпусу, та з'єднаний з робочою камерою печі стабілізаційний бункер для переробленої сировини, розташований у нижній частині корпусу, згідно з корисною моделлю, робоча камера печі містить щонайменше два вертикальні канали для теплоносія та щонайменше один вертикальний канал для сировини, сполучені між собою за потоком теплоносія та виконані з можливістю організації протитечійного руху сировини та теплоносія, при цьому щонайменше одна стінка кожного з каналів для теплоносія є стінкою сусіднього

Зо каналу для сировини.

Під термічною переробкою рослинної сировини слід розуміти здійснення процесу піролізу, причому як рослинна сировина може використовуватися, наприклад: шкаралупа різноманітних горіхів, кісточки плодових дерев, деревна щепа, бамбук, кущі, дрібні паливні брикети та ін. Як кінцевий продукт (переробленої сировини) може бути отримане деревне вугілля, при цьому місткість нелеткого вуглецю в такому вугіллі складає від 65 до 94 95. Піроліз являє собою розпад сировини в процесі її нагрівання до температури приблизно 600 "С без доступу кисню. В результаті даної переробки сировини утворюються три типи продуктів: тверді, газоподібні й рідкі. Деревне вугілля є твердим продуктом піролізу. Воно, як правило, залишається в робочій камері у вигляді твердого залишку безпосередньо після повного завершення процесу піролізу сировини. Газоподібні та рідкі продукти в свою чергу виділяються разом у вигляді складної парогазової суміші, яка спалюється для забезпечення процесу утворення теплової енергії або яку в подальшому при охолодженні розділяють на неконденсовані гази та рідкий дистилят. Рідкі продукти мають у своєму складі різні компоненти, які можна виділити та які підлягають переробці у корисну продукцію. Гази ж, як правило, спалюють. Отримане деревне вугілля може використовуватися для наступних цілей: отримання активного (або активованого вугілля) або екодобрива Віоснаг, виробництва вугілля для кальяну або брикетованого вугілля для барбекю та металургії. Застосування Віоспаг в аграрній промисловості з кожним роком набирає нових обертів. Підприємці сільськогосподарської індустрії все більше уваги стали приділяти відновленню складу грунту, а також вони займаються пошуком безпечних рішень проблеми її виснаження. Активоване вугілля - це вуглецевий сорбент. Активоване вугілля має нормовані показники якості. Стандартами або технічними умовами виробництва задаються сорбційна ємність, питома площа пор активованого вугілля, розміри частинок і ряд інших показників.

Головне в активованому вугіллі - це пори. Активоване вугілля має пористу структуру та велику внутрішню поверхню. Завдяки цим властивостям активоване вугілля знаходить застосування саме як сорбенту. Активоване вугілля в змозі затримувати на внутрішній поверхні пор молекули забруднювачів під час очищення води, повітря, рідин і газів. Отримане активоване вугілля може застосовуватися як адсорбент у засобах протигазового захисту, медицині, хімії, харчовій промисловості тощо, а також як носій каталізаторів у технологічних процесах. Віоспаг - є якісним добривом, яке поліпшує склад неродючих глиноземних або піщаних грунтів; нейтралізує грунт із 60 підвищеним рівнем кислотності, запобігає виникненню шкідників, перешкоджає розвитку гнійних процесів, є протипаразитним та антибактеріальним засобом, виводить з грунту залишки хімічних речовин (пестицидів, гербіцидів та інших отруйних хімікатів), забезпечує прискорений ріст та розвиток рослин, оскільки грунт постійно прогрівається, сприяє функціонуванню в грунті мікроорганізмів, що мають позитивний вплив на врожайність, надає грунту пористості, тим самим забезпечуючи корінню рослин доступ кисню та циркуляцію повітря, зберігає та підтримує насиченість грунтів необхідними мікроелементами та живильними речовинами, а також усуває проблему їх вимивання. Перевагами деревинновугільних брикетів у порівнянні з іншими видами твердого палива є: вказані брикети не мають іскор при горінні, при транспортуванні не подрібнюються, деревинно-вугільні брикети не потрібно різати, за часом горіння та теплотворення перевершують в рази звичайне деревне вугілля, деревинно-вугільні брикети горять без диму, мають низький вміст золи та високу частку нелеткого вуглецю, деревинновугільні брикети можна використовувати повторно та вони являють собою екологічно чисте паливо, що не виділяє диму та шкідливих сполук, при цьому такі брикети мають однаковий розмір, чим забезпечують рівномірний жар, та мають високу механічну міцність брикету.

Завдяки описаній вище конструкції робочої камери утворення теплоносія відбувається безпосередньо в робочій камері установки, а саме в процесі піролізу (термічної переробки) сировини у каналах для сировини частина продуктів піролізу, яка власне являє собою теплоносій, перетікає в канали для теплоносія завдяки їх сполученню з каналами для сировини за потоком теплоносія та через стінку передає тепло сусідньому каналу з сировиною, тим самим дозволяючи процесу піролізу відбуватися безперервно. Іншими словами, так звана активна ділянка спалювання продуктів піролізу розташована між каналами для сировини, та нагрівання сировини відбувається крізь стінку. При цьому варто зауважити, що сировина рухається в каналах для сировини зверху донизу, а теплоносій знизу доверху, а сполучення каналів для теплоносія з каналами для сировини може бути конструктивно виконано будь-яким можливим способом, який дозволить організувати протитечійний рух сировини та теплоносія.

Наприклад, з'єднання каналів з теплоносієм з каналами для сировини може бути виконане за рахунок розташування в бічній частині установки проміжного каналу для теплоносія, який буде з'єднаний зі щонайменше одним каналом для сировини та щонайменше двома каналами для

Зо теплоносія. Також описану конструкцію робочої камери печі можливо умовно розділити на чотири зони, які розташовуються вздовж всієї висоти каналу або каналів (коли їх два та більше) для сировини, а саме: перша зона - зона попереднього нагріву сировини з температурою 100- 250"С, де з сировини виділяється тільки волога, друга зона - зона піролізу сировини з температурою 250-600 "С, власне, де відбувається стадія сухої перегонки (тобто піроліз), на цій стадії в дистиляті з'являється ряд органічних продуктів та виділяється газ, також для цієї стадії характерний ще так званий екзотермічний період, що спостерігається при температурі 275- 400 "С, коли процес йде дуже енергійно, з явним виділенням реакційного тепла, третя зона - зона прожарювання з температурою 450-600 "С, вона характеризується відділенням від вугілля, що утворилося в попередній стадії, невеликої кількості смол (1,5-2,0 9Уо) та значної кількості неконденсованих газів (початок цієї стадії - 350-400 "С, кінець же задається згідно виробничих умов та зазвичай не перевищує 400-600 "С), четверта зона - зона стабілізації та охолодження сировини з температурою 300-600 "С, нумерація зон здійснюється в напрямку руху сировини.

Продуктивність установки, що заявляється, складає 25-0 тонн на місяць в залежності від сировини, що використовується.

В одному з варіанті виконання корисної моделі робоча камера печі оснащена набором керованих заслінок, виконаних перпендикулярно каналам для сировини. Частина заслінок із набору може бути встановлена в нижній частині робочої камери печі - четвертій умовній зоні - зоні стабілізації та охолодження - для здійснення вивантаження виготовленого деревного вугілля (переробленої сировини). Кожен з каналів для сировини (у випадку, коли їх два або більше) може бути оснащений декількома керованими заслінками, які забезпечуватимуть порційне вивантаження виготовленого деревного вугілля. Деревне вугілля може бути вивантажене до будь-якої ємності для сировини, наприклад, вагонетки на колесах або бункера.

В ще одному варіанті виконання корисної моделі робоча камера печі виконана з вогнетривких матеріалів, які захищають робочу камеру від впливу теплової енергії та дозволяють відбуватися в ній високотемпературним процесам піролізу з мінімальними температурними втратами. Також варто зауважити, що враховуючи те, що щонайменше одна стінка кожного з каналів для теплоносія є стінкою сусіднього каналу для сировини, тобто канал для сировини знаходиться між каналами для теплоносія, стінки каналів для теплоносія, що є сусідніми зі стінками відповідного каналу для сировини, та кожна стінка каналу для сировини 60 повинні мати також високу теплопровідність, щоб канали для теплоносія віддавали максимум тепла з максимальною температурою, а канали для сировини приймали цю теплоту, яка спрямовується на нагрівання сировини, з мінімальними втратами температури. При цьому стінки каналів для теплоносія, що не є сусідніми до стінок каналу для сировини, можуть як мати високу теплопровідність, так і не мати такої характеристики. Як вогнетривкі матеріали можуть використовуватися будь-які вогнетривкі матеріали, які забезпечать виконання вищевикладених умов.

В іншому варіанті виконання корисної моделі установка містить камеру допалювання, яка сполучена з каналами для теплоносія за потоком теплоносія та виконану з можливістю подачі до неї вторинного повітря. Камера допалювання є необхідною для забезпечення повного допалювання продуктів піролізу після виходу частини їх з каналів для теплоносія. Зокрема, канали для теплоносія печі можуть бути з'єднані з камерою допалювання за потоком теплоносія через газовий канал. Частина продуктів піролізу, що виходить з каналів для теплоносія, подається через газовий канал у камеру допалювання, де відбувається їх повне згоряння, що забезпечить екологічність установки, що заявляється.

Доцільним є оснащення камери допалювання димарем. Це потрібно для здійснення можливості відведення продуктів згоряння до атмосфери та забезпечення можливості роботи установки без наявності додаткових вентиляторів і димососів.

Переважно установка містить пристрій конденсації, з'єднаний із робочою камерою печі.

Переважно установка містить теплообмінний пристрій, з'єднаний із камерою допалювання печі.

Пристрій конденсації є необхідним елементом у разі потреби отримання як вихідна сировина рідких продуктів шляхом перетворення продуктів піролізу в рідку фазу та має пристосування для відокремлювання рідини від газу. Теплообмінний пристрій є необхідним елементом у разі потреби отримання тепла, яке в свою чергу може використовуватися для різних цілей, зокрема на отоплювання приміщень. Теплообмінний пристрій може бути встановлений зверху на камері допалювання перед димарем. Тобто таким чином установка, що заявляється, може бути використана для отримання теплової енергії, що розширяє сферу її використання.

Також переважно установка містить парогенератор та пароперегрівник, виконані з

Зо можливістю подачі перегрітої пари в частину робочої камери, розташовану у безпосередній близькості від місця з'єднання робочої камери та стабілізаційного бункера. Можливість подачі перегрітої пари (температура такої пари »250 "С) ближче до четвертої зони - зони стабілізації та охолодження - до каналу (або каналів у випадку, коли їх два та більше) для сировини здійснюється для отримання на виході активованого вугілля. Виробництво активованого вугілля з малопористої сировини (тобто сировини, яка має маленьку кількість пор) полягає в його активації, подрібненні та розсіві по фракціях. Саме в процесі активації утворюється структура, яка містить велику кількість пор. В процесі парової активації вугілля відбувається утворення пор у внутрішній структурі активованого вугілля, у результаті чого отримують дрібнопористе активоване вугілля. При паровій активації відбувається часткове окислення вугілля. Отримане активоване вугілля може застосовуватися як адсорбент у засобах протигазового захисту, медицині, хімії, харчовій промисловості тощо, а також як носій каталізаторів у різних технологічних процесах.

Доцільним є таке виконання корисної моделі, при якому корпус являє собою металічний каркас із футеруванням вогнетривкими матеріалами та зовнішньою тепловою та гідроізоляцією.

Футерування провадиться для забезпечення захисту поверхонь від можливого різноманітного зовнішнього впливу: механічного, термічного, фізичного або хімічного, а також для посилення вогнестійкості матеріалів, з яких може бути вироблений корпус.

Корисна модель, яка заявляється, пояснюється за допомогою наступних графічних матеріалів.

Фіг. 1 - загальний вигляд установки безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини.

Фіг. 2 - поздовжній розріз переважного варіанта виконання робочої камери.

Фіг. З - поздовжній розріз переважного варіанта виконання робочої камери із зазначенням напрямку руху теплоносія та сировини.

Фіг. 4 - поздовжній розріз переважного варіанта виконання робочої камери із умовним розділенням робочої камери на зони.

На фіг. 1 представлений загальний вигляд установки безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини, що включає корпус 1 печі, у верхній частині якого розташований бункер 2 для завантаження сировини в робочу камеру З печі, розташовану в центральній 60 частині корпусу 1, та з'єднаний із робочою камерою 3 печі стабілізаційний бункер 4 для переробленої сировини, розташований у нижній частині корпусу 1. Окрім цього, установка містить камеру 5 допалювання, оснащену димарем 6 та сполучену з каналами для теплоносія (на фіг. не показані) за потоком теплоносія через колектор 7, та робочий майданчик 8 зі сходами. Також на кресленні показано вагонетку для вугілля 9.

На фіг. 2 представлений поздовжній розріз переважного варіанта виконання робочої камери

З, що містить чотири канали 10 для теплоносія та три канали 11 для сировини.

На фіг. З представлений поздовжній розріз переважного варіанта виконання камери З опалювання із зазначенням напрямку руху теплоносія по каналам 10 для теплоносія - стрілками доверху, а сировини по каналах 11 для сировини - стрілками донизу.

На фіг. 4 представлений поздовжній розріз переважного варіанта виконання робочої камери

З печі, що містить чотири канали 10 для теплоносія та три канали 11 для сировини, з розділенням робочої камери З на зони: перша зона 12 - зона попереднього нагріву сировини, друга зона 13 - зона піролізу сировини, третя зона 14 - зона прожарювання, четверта зона 15 - зона стабілізації та охолодження.

Робота корисної моделі, що заявляється, здійснюється в такий спосіб.

Подрібнену (10-40 мм) та попередньо підсушену рослинну сировину (вологість «20 95) завантажують до установки, а саме до бункера 2 для завантаження сировини, розташованого у верхній частині корпуса 1 печі. Завантаження сировини в бункер 2 для завантаження сировини проводять у міру вивантаження готового деревного вугілля до стабілізаційного бункера 4 на охолодження та стабілізацію. Завантаження сировини до бункера 2 можуть здійснювати як вручну, так і за допомогою будь-яких транспортерів. Сировину із бункера 2 для завантаження сировини спрямовують до робочої камери З печі, що згідно з переважним варіантом її виконання містить чотири канали 10 для теплоносія та три канали 11 для сировини. При цьому сировина рухається по каналах 11 для сировини зверху вниз (показано на фіг. З стрілкою донизу), а теплоносій по каналах 10 для теплоносія - в протилежному напрямку - знизу доверху (показано на фіг. З стрілками доверху). Канали 11 для сировини закінчуються внизу набором керованих заслінок (на фігурах не показані), виконаних перпендикулярно каналам 11 для сировини, для вивантаження готової продукції в стабілізаційний бункер 4. У міру вивантаження вугілля сировина рухається вниз, при цьому відбуваються процеси попереднього нагріву (зона

Зо 12), піролізу (зона 13), прожарювання (14) та стабілізації (зона 15) вугілля. Вихідні димові гази від робочої камери З надходять у камеру 5 допалювання, оснащену димарем 6 та сполучену з каналами 10 для теплоносія за потоком теплоносія через колектор 7, де відбувається їх повне спалювання, що забезпечує екологічність обладнання і відсутність шкідливих викидів в атмосферу. Також може бути встановлений теплообмінний пристрій та пристрій конденсації (на фігурах не показані), які з'єднані з робочою камерою печі, для відбору рідких продуктів піролізу та тепла, які можна використовувати для різних процесів. Деревне вугілля вивантажується в спеціальну ємність для сировини - вагонетку 9У на колесах. Після наповнення вагонетки 9 відбувається її заміна на порожню. Вивантаження деревного вугілля також можуть здійснювати в автоматичному режимі за допомогою, наприклад, шнекового транспортера. Вивантажене деревне вугілля піддають повітряній стабілізації у вагонетці 9, після чого упаковують до тари відповідно до вимог споживачів. Установка може мати робочій майданчик 8, що забезпечуватиме зручність завантаження сировини в бункер 2 для завантаження сировини, коли це відбувається в ручному режимі. У разі наявності парогенератора та пароперегрівника (на фігурах на показані), виконаних із можливістю подачі перегрітої пари в частину робочої камери, розташовану у безпосередній близькості від місця з'єднання робочої камери 3 та стабілізаційного бункера 4, на виході отримують готове для подальшого використання активоване вугілля.

Таким чином розроблена установка безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини, конструкція якої забезпечує досягнення технічного результату, що полягає у підвищенні продуктивності та зниженні енергоспоживання установкою за рахунок утворення теплоносія в процесі спалювання газоподібних продуктів, утворених в результаті термічної обробки сировини у каналах для сировини, та передавання тепла від каналу для теплоносія через стінку сусідньому каналу з сировиною (при цьому сировина та теплоносій рухаються протитечійно), що також робить установку автономною - одержуваного тепла вистачає на нагрівання нової порції сировини, процес протікає безперервно та дозволяє раціонально використовувати теплову енергію.

Для фахівців в даній області техніки повинно бути очевидно, що установка безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини, що заявляється, як вона визначена в формулі корисної моделі, що додається, не обов'язково обмежена конкретними ознаками та варіантами 60 виконання, що наведені вище. Навпаки, конкретні ознаки та варіанті виконання, які описані вище, що розкриті як приклади, які реалізують формулу, та інші еквівалентні ознаки можуть бути охоплені формулою корисної моделі, що заявляється.

Claims (9)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Установка безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини, що включає корпус печі, у верхній частині якого розташований бункер для завантаження сировини в робочу камеру печі, розташовану в центральній частині корпусу, та з'єднаний із робочою камерою печі стабілізаційний бункер для переробленої сировини, розташований у нижній частині корпусу, яка відрізняється тим, що робоча камера печі містить щонайменше два вертикальні канали для теплоносія та щонайменше один вертикальний канал для сировини, сполучені між собою за потоком теплоносія та виконані з можливістю організації протитечійного руху сировини та теплоносія, при цьому щонайменше одна стінка кожного з каналів для теплоносія є стінкою сусіднього каналу для сировини.

2. Установка за п.1, яка відрізняється тим, що робоча камера печі оснащена набором керованих заслінок, виконаних перпендикулярно каналам для сировини.

3. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що робоча камера печі виконана з вогнетривких матеріалів.

4. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що містить камеру допалювання, яка сполучена з каналами для теплоносія за потоком теплоносія та виконану з можливістю подачі до неї вторинного повітря.

5. Установка за п. 4, яка відрізняється тим, що камера допалювання оснащена димарем.

б. Установка за п.1, яка відрізняється тим, що містить пристрій конденсації, з'єднаний із робочою камерою печі.

7. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що містить теплообмінний пристрій, з'єднаний із камерою допалювання печі.

8. Установка за п.1, яка відрізняється тим, що містить парогенератор та пароперегрівник, виконані з можливістю подачі перегрітої пари в частину робочої камери, розташовану у безпосередній близькості від місця з'єднання робочої камери та стабілізаційного бункера. Зо

9. Установка за п.1, яка відрізняється тим, що корпус являє собою металічний каркас із футеруванням вогнетривкими матеріалами та зовнішньою тепловою та гідроізоляцією.