УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ

Полезная модель относится к лесоперерабатывающей промышленности и может быть использована для производства древесного угля из кусковой древесины и ее отходов.
Известна схема пиролиза древесины, включающая вертикальную непрерывнодействующую реторту, отстойник и ректификационную колонну (см. Толстоногов Э.Ю. Древесный уголь/Э.Ю.Толстоногов; Хабар, гос.техн. ун-т.- Хабаровск: Хабаровское книжное издательство, 2003.-С.10-13).
Известен способ переработки биомассы дерева в виде топливной щепы с получением биомасел и древесного угля и сушильно-ретортный модуль для переработки биомассы дерева в виде топливной щепы с получением биомасел и древесного угля. Способ включает сушку, пиролиз биомассы дерева, прокалку древесного угля в одном модуле, при этом образующиеся парогазы пиролиза отводят из зоны активного термического разложения и направляют в топочную камеру и затем к сушильно-ретортному модулю для переработки биомассы дерева, содержащему вертикально установленный корпус, камеру пиролиза древесины, топочную камеру (см. Патент на изобретение РФ №2338770, МПК С10В 53/02, публикация 20.11.2008).
Известна установка и способ переработки органического сырья в топливные компоненты, содержащая средство для подачи сырья для пиролиза с реакционной камерой, систему разделения парогазообразной смеси, выполненную в виде последовательно установленных циклонов, шлюзовой дозатор выгрузки (см. Патент на изобретение РФ №2182684, МПК F23G 5/027, публикация 20.05.2000).
Известен способ производства древесного угля и установка для производства древесного угля, включающий сушку, пиролиз древесины и прокалку угля путем подачи к сырью горячих дымовых газов, при этом часть образующихся парогазов направляют в топочную камеру, расположенную в зоне пиролиза древесины и прокалки угля (см. Патент на изобретение РФ №2166527, МПК С10В 53/02, публикация 10.05.2001).
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является способ термохимической переработки органического сырья в топливные компоненты и установка для его осуществления, содержащая средство для загрузки сырья, реактор (вертикальная реторта) для термохимической переработки, в котором размещены устройства ввода газообразного теплоносителя, устройство для подготовки газообразного теплоносителя установленное вне реактора и соединенное с устройством ввода газообразного теплоносителя, а также систему предварительного подогрева органического сырья перед загрузкой его в реактор, систему разделения парогазовой смеси, выполненную в виде разделительных аппаратов и средство для выгрузки углистого твердого остатка (см. Патент на изобретение РФ №2166527, МПК С10В 53/02, публикация 10.05.2001), принято за прототип.
Основным недостатком прототипа является ненадежная работа механизмов тягодутьевой машины (компрессора), осуществляющей транспортирование пирогазов из реактора, теплообменника и циклона-сепаратора. Как известно, пирогазы являются агрессивной и взрывоопасной средой. Из-за наличия в пирогазах смолистых веществ возникает необходимость постоянной очистки лопаток рабочих колес тягодутьевой машины, поверхностей теплопередачи теплообменника, охлаждающего пирогазы, циклона-сепаратора для очистки газов от смолистых продуктов, твердых частиц пиролиза и наслоений.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в упрощении схемы циркуляции пирогазов, их охлаждении и конденсации, очистки, а также разделение на конденсируемые и неконденсируемые газы. Уменьшается пожаро- и взрывобезопасность установки для производства древесного угля.
Технический результат, достигаемый при реализации заявленной полезной модели, состоит в расширении эксплуатационных возможностей, за счет применения водогазового эжектора с промежуточными соплами, и подвижных колосников, установленных внутри вертикальной реторты под верхним и нижним конусами.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для производства древесного угля, содержащей вертикальную реторту непрерывного действия, разделительный аппарат, средство для выгрузки, согласно полезной модели, между вертикальной ретортой и разделительным аппаратом установлен водогазовый эжектор с промежуточными соплами, который соединен всасывающим трубопроводом с вертикальной ретортой, а подающим трубопроводом с разделительным аппаратом, внутри вертикальной реторты под верхней и нижней коническими воронками установлены сегменты подвижных верхнего и нижнего колосников, выполненные с возможностью перемещения от центра верхних и нижних конических воронок к их краям и вращения вокруг оси привода.
В установке для производства древесного угля, разделительный аппарат соединен нижней частью с отстойником для сбора водного раствора жидких продуктов пиролиза, а верхней частью - с емкостью для накопления неконденсируемого газа.
В установке для производства древесного угля, средство для выгрузки выполнено в виде дозирующего выгружателя готового продукта.
Полезная модель поясняется чертежами:
на фиг.1 - представлена схема переработки древесины методом пиролиза;
на фиг.2 - общий вид вертикальной реторты;
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.
Установка для производства древесного угля содержит вертикальную реторту 1, разделительный аппарат 2. Между вертикальной ретортой 1 и разделительным аппаратом 2 на всасывающем трубопроводе 3 установлен водогазовый эжектор с промежуточными соплами 4. Водогазовый эжектор с промежуточными соплами 4 соединен подающим трубопроводом 5 с разделительным аппаратом 2.
Разделительный аппарат 2 соединен нижней частью с отстойником 6 через трубопровод 7, а верхней частью - с емкостью для накопления неконденсируемого газа 8 посредством трубопровода 9.
Для получения горячих дымовых газов (теплоноситель) установлена внешняя печь 10. Внешняя печь 10 соединена с вертикальной ретортой 1 газоходом 11.
На трубопроводе 12 установлен насос рабочей воды 13 для работы водогазового эжектора с промежуточными соплами 4.
Внутри вертикальной реторты 1 под верхней конической воронкой 14 и нижней конической воронкой 15 расположены подвижные колосники - верхние 16, нижние 17.
Подвижные колосники верхние 16 и нижние 17 представляют собой радиально расположенные по отношению к центру нижней 15 и верхней 14 конических воронок, сегменты 18 с отверстиями 19. Сегменты 18 изготавливают из жаропрочной стали, а отверстия 19 служат для прохода газов.
Сегменты 18 подвижных колосников верхнего 16, нижнего 17 могут перемещаться от центра нижней конической воронки 15 и верхней конической воронки 14 к их краям или поворачиваться вокруг оси ручных приводов 20, рукоятки которых расположены снаружи корпуса вертикальной реторты 1.
Внутри вертикальной реторты 1, через шлюзовую камеру 21 загружают древесное сырье 22, которое находится над верхней конической воронкой 14 и поддерживается за счет подвижных колосников верхних 16. Над поверхностью подвижных колосников верхних 16 внутри пространства ограниченного снизу верхней конической воронкой 14, а сверху - шлюзовой камерой 21, образуется зона сушки, пиролиза и перекаливания 23.
Над поверхностью подвижных колосников нижних 17 внутри пространства ограниченного снизу нижней конической воронкой 15, а сверху - подвижными колосниками верхними 16, образуется зона охлаждения, кондиционирования и стабилизации 24 полуфабриката (древесный уголь).
Из зоны охлаждения, кондиционирования и стабилизации 24 через подвижные колосники нижние 17 готовый продукт (древесный уголь) ссыпается в зону накопления 25, затем готовый продукт при помощи дозирующего выгружателя 26 затаривается и далее поступает на склад.
Работа установки для производства древесного угля осуществляется следующим образом.
Внутрь вертикальной реторты 1, с помощью саморазгружающейся бадьи (на чертеже не указано), через шлюзовую камеру 20 загружают древесное сырье 21 в зону сушки, пиролиза и перекаливания 22.
От внешней печи 10 по газоходу 11 в вертикальную реторту 1 под подвижные колосники верхние 16 верхней конической воронки 14 поступает теплоноситель в виде горячих дымовых газов в слой загруженного древесного сырья 21.
При достижении температуры в слое сырья 350 градусов Цельсия и выше начинается процесс пиролиза с активным выделением газообразных продуктов (пиролитических газов) и образованием твердого углеродного остатка (древесного угля).
Образовавшиеся пиролитические газы, состоящие из конденсируемых и неконденсируемых газов при помощи водогазового эжектора с промежуточными соплами 4, поступают по трубопроводу 5 в виде водогазовой пульпы в разделительный аппарат 2.
Водогазовый эжектор с промежуточными соплами 4 обеспечивает транспортирование парогазов за счет собственного давления и одновременно охлаждает и конденсирует их при непосредственном контакте и смешении с рабочей водой, подаваемой насосом рабочей воды 13 из отстойника 6, в котором она охлаждается и отстаивается вместе с жидкими продуктами пиролиза. Разбавленные в большом количестве воды парогазы в виде водогазовой пульпы совершенно безопасны во взрыво- и пожарном отношении, безвредны для окружающей среды, так как утечки из герметичной системы исключены.
В разделительном аппарате 2 происходит отделение неконденсируемых газов от смеси воды с жидкими продуктами пиролиза.
Неконденсируемые газы после осушки собираются в емкость для накопления 8, откуда направляются во внешнюю печь 10 для сжигания и поддержания технологического процесса. Оставшиеся газы используются для собственных нужд, например, для целей отопления, выработки электроэнергии, в котлах-утилизаторах и газогенераторных установках.
Твердый остаток в виде древесного угля 21 после процессов пиролиза, активации и перекаливания из зоны 22 при помощи подвижных колосников верхних 16 поступает в зону охлаждения, кондиционирования и стабилизации 23.
Из зоны охлаждения, кондиционирования и стабилизации 23 посредством подвижных колосников нижних 17 готовый продукт (древесный уголь) ссыпается в зону накопления 24, при помощи дозирующего выгружателя 25 затаривается в емкости и поступает на склад.
Предлагаемая установка для производства древесного угля позволяет упростить схему циркуляции пирогазов, переработку попутных продуктов пиролиза, не изменяя принципов технологии, а также снизить трудозатраты по обслуживанию установки. Из-за этого расширяются эксплуатационные возможности использования установки, повышается экологическая и пожарная безопасность производства древесного угля.
Предложенная установка для производства древесного угля может найти применение в производстве древесных углей, в том числе активных, попутных продуктов пиролиза: технического этилового спирта, уксусной кислоты, березового дегтя, растворимых и нерастворимых кислот, жидких и газообразных горючих веществ для целей отопления и энергетики.