РЕТОРТА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ТЕРМОПЕРЕРАБОТКИ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к области термической переработки измельченной древесины и может быть использована в устройствах для непрерывной термопереработки измельченного древесного сырья.
Известны способы термической переработки измельченной древесины в ретортах и газогенераторах шахтного типа. Недостатком известных способов является то, что процесс термической переработки протекает с малой относительной скоростью газового теплоносителя, т.к. при увеличении ее происходит механический унос частиц древесины из реторты вместе с летучими парогазовыми продуктами термолиза, кроме того на газогенераторных установках не предусмотрено получение угля в качестве товарного продукта.
Известен способ производства древесного угля и установка для производства древесного угля (RU N 2166527, С10В 53/02, опуб. 02.01.2000). Установка в виде реторты представляет собой цилиндрическую камеру, устанавливаемую вертикально, с переходом в нижней части в конус. Условно реторту по высоте можно разделить на три части: верхнюю, предназначенную для сушки древесины, среднюю (расширенную), где происходит пиролиз и прокалка угля, нижнюю - зону охлаждения угля. В промежутке между верхней и средней зонами расположено топочное устройство, куда при помощи газодувки подают горячие газы пиролиза, отбираемые с низа средней части реторты (зоны пиролиза), а также воздух для горения парогазов. В верхней части реторта снабжена устройством для загрузки древесины, в нижней - устройством для выгрузки угля.
Недостатком известной реторты является расположение топочного устройства между зоной пиролиза и зоной сушки древесины. Частично сгоревшие
парогазы из топочного устройства подаются в реторту на слой древесины, прогретый длишь до 100 С, что исключает продолжение горения и приводит к погасанию факела. Температура в зоне пиролиза реторты поэтому не превышает 500°С, что снижает производительность установки, не позволяет получить качественный уголь из-за недостаточного его прокаливания и исключает возможность переработки древесины влажностью выше 35%.
Известен аппарат, представляющий собой механизированную печь, состоящую из загрузочного устройства, шахты, приспособления для отбора угля и топочного устройства с горелками, позволяющий получать продукт-древесный уголь улучшенного качества с меньшим содержанием летучих веществ.(А.С. СССР №346327, МКИ С10В 3/00, опуб. 28.07.1972 - прототип).
Однако и этот аппарат имеет существенные недостатки, присущие аппаратам с внутренним нагревом и движущимся слоем под действием собственной массы, т.к. это ограничивает линейную скорость газового теплоносителя и парогазов пиролиза в шахте, ввиду уноса частиц перерабатываемого сырья в конденсационную систему. В свою очередь, вынужденное снижение линейной скорости теплоносителя в шахте аппарата резко снижает удельную производительность аппарата ввиду низких значений коэффициентов теплообмена между теплоносителем и сырьем в аппарате.
Техническая задача полезной модели - создание транспортабельной реторты для пиролиза древесины, обладающей высокой удельной производительностью за счет интенсификации тепло- и массообмена, снижением габаритов пиролизного аппарата и металлоемкости.
Поставленная задача достигается тем, что в реторте для непрерывной термопереработки измельченного древесного сырья путем пиролиза при противоточной подаче в перерабатываемую древесину газового теплоносителя, включающей реактор, узел загрузки измельченной древесины в реактор, участок проведения пиролиза сырья, топочное устройство и узел
отбора парогазов, - корпус реактора установлен горизонтально, содержит горизонтальный канал постоянного сечения, который снабжен смонтированным в его начале узлом подпрессовки измельченного древесного сырья с образованием плотных, но газопроницаемых слоев в виде монолитов из древесных частиц, выполняющих одновременно роль фильтров для теплоносителя и парогазов, при этом узел отбора парогазов пиролиза и отработанного теплоносителя расположен в средней части канала и выполнен в виде коллектора с горизонтальными прорезями, а горизонтальный канал заканчивается топочным устройством, при этом движущиеся части реторты расположены в зонах наиболее низких температур.
Полезная модель имеет следующие отличия от прототипа:
- корпус реактора установлен горизонтально, содержит горизонтальный канал постоянного сечения;
- горизонтальный канал снабжен смонтированным в его начале узлом подпрессовки измельченного древесного сырья с образованием плотных, но газопроницаемых слоев в виде монолитов из древесных частиц, выполняющих одновременно роль фильтров для теплоносителя и парогазов;
- узел отбора парогазов пиролиза и отработанного теплоносителя расположен в средней части канала и выполнен в виде коллектора с горизонтальными прорезями;
- горизонтальный канал заканчивается топочным устройством;
- движущиеся части реторты расположены в зонах наиболее низких температур.
Это позволяет создать транспортабельную реторту для пиролиза древесины, обладающую высокой удельной производительностью, снижением габаритов пиролизного аппарата и металлоемкости.
В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также решений с указанной совокупностью отличительных признаков.
Полезная модель применима и будет использована в отрасли в 2008 г.
На фиг. изображена схема реторты для непрерывной термопереработки измельченного древесного сырья.
В таблице представлены экспериментальные данные пиролиза измельченной древесины (березовой щепы) в заявленной реторте.
Реторта для непрерывной термопереработки измельченного древесного сырья путем пиролиза при противоточной подаче в перерабатываемую древесину газового теплоносителя, включает реактор 1, узел загрузки 2 измельченной древесины в реактор 1, участок 3 проведения пиролиза сырья, топочное устройство 4 и узел 5 отбора парогазов. Корпус реактора 1 установлен горизонтально, содержит горизонтальный канал 6 постоянного сечения, который снабжен смонтированным в его начале узлом 7 подпрессовки измельченного древесного сырья с образованием плотных, но газопроницаемых слоев в виде монолитов из древесных частиц, выполняющих одновременно роль фильтров для теплоносителя и парогазов, при этом узел 5 отбора парогазов пиролиза и отработанного теплоносителя расположен в средней части канала 6 и выполнен в виде коллектора с горизонтальными прорезями 8, а канал 6 заканчивается топочным устройством 4. Движущиеся части реторты, а именно, шнеки 9 и 10 соответственно узла 7 подпрессовки измельченного древесного сырья и для выгрузки из реторты готового древесного угля расположены в зонах наиболее низких температур. Для готового угля в устройстве имеется приемник 11.
Реторта работает следующим образом.
Измельченная древесина непрерывно поступает через узел загрузки 2 в реактор 1. В начале горизонтального канала 6 с помощью шнека 9 узла 7 измельченная древесина подпрессовывается с образованием плотных, но газопроницаемых слоев в виде монолитов из древесных частиц, выполняющих одновременно роль фильтров для теплоносителя и парогазов. Образующиеся в процессе термического разложения парогазы пиролиза выходят из реторты через коллектор узла 5. Противотоком подачи сырью осуществляется подача газового теплоносителя из топочного устройства 4.
Теплоноситель формируется из топочных газов и неконденсирующихся газов пиролиза. Образующийся в результате пиролиза уголь выталкивается из реторты шнеком 10 в приемник 11 угля.
Выполнение подпрессованных слоев и проведение пиролиза в образуемых непрерывно подпрессованных слоях исключает механический унос твердых частиц сырья и позволяет сократить время пиролиза измельченной древесины за счет интенсификации процессов тепло- и массообмена путем возможности увеличения скорости движения газового теплоносителя в слое пиролизуемого материала выше ее критического значения (скорости псевдоожижения), а также - минимально сократить время пребывание парогазов в зоне реакционного пространства, что обеспечивает уменьшение вторичных реакций крекинга жидких продуктов в газовой фазе. Заявленная реторта для пиролиза древесины транспортабельна, обладает высокой удельной производительностью за счет интенсификации тепло- и массообмена, снижением габаритов пиролизного аппарата и металлоемкости.
Таблица
Пиролиз березовой древесины\щепа\в реторте
Режимные показатели
N опытов
1
2
3
4
5
1.Производительность, реторты, кг/ч
47, 6
51,6
60,6
57,2
48,4
2.Температурный режим реторты,°С:
2.1.Теплоносителя, вход
1100
1100
1100
950
950
2.2.Парогазов из реторты
120
125
120
96
115
3.Гидравлический режим реторты, кПа:
3.1.Теплоносителя, вход
5,28
6, 66
9,31
110,7
12,45
3.2.Парогазов из реторты
0,17
0,2
0,63
0,7
0,73
3.3.Сопротивление слоя
5,11
6,46
8, 68
10,37
11,72
4.Расход газового теплоносителя, м3/ч
37,7
40,8
47,0
55,7
64,8
5.Время пребывания щепы в реторте, с
75
70
60
76
75
6.Скорость парогазов по сечению реторты, м/с
2,56
2,79
3,20
4,09
4,26
7.Удельная производительность реторты, т/м3 ч
15,2
16,4
19,3
15,0
15,3
8.Выход угля от а.с.д., %
20,9
21,3
21,6
29,6
28,4