СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ МАТЕРИАЛА И БЛОК ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ, РЕАЛИЗУЮЩИЙ ТАКОЙ СПОСОБ
METHOD AND DEVICE FOR THERMAL TREATMENT OF THE MATERIAL

Техническим объемом изобретения являются процессы термической обработки материала в печи и, более конкретно, процессы для обработки такого органического материала, как древесина.
Общепринято подвергать органические материалы термообработкам, например, для того чтобы их дегидратировать или придать им определенные свойства.
В частности, известна сушка древесины в промышленных печах, нагреваемых до температуры около 100° или около этого.
Также известно воздействие на древесину термических обработок при температурах от 120 до 230°С. Целью этих термообработок является удаление различных летучих органических соединений из древесины, чтобы тем самым улучшить последующее сохранение древесины и предохранение ее от последующего гниения или нападения насекомых.
Температура и длительность термообработки зависят от типа древесины, подвергаемой обработке, и от степени ее влажности.
Одной из трудностей такой обработки является то, что она должна проводиться в промышленной печи, имеющей атмосферу с пониженным содержанием кислорода (содержание кислорода менее 5% мас.). Действительно, более высокое содержание кислорода привело бы к самопроизвольному возгоранию нагретой древесины.
Помимо этого необходимо управлять охлаждением древесины после термообработки также при пониженном содержании кислорода для исключения возгорания.
В известных процессах используются газы сгорания топлива, такого как газ, нефть или дрова для нагревания котла.
Таким образом, конечно, обеспечивается пониженное содержание кислорода.
Однако газы сгорания несут в себе несгоревшие остатки топлива и горячую пыль, которые могут привести к возгоранию древесины и к пропитке ее, что тем самым ухудшает ее качество и понижает ее продажную цену. Пыль и твердые остатки особенно обильны, когда топливом является сама древесина.
В патенте США №3675600 описывается известный способ термообработки, в котором предусматриваются различные камеры, в которых циркулируют газы сгорания, перед тем как их направляют в саму печь.
Эти камеры дают возможность сжигать примеси при высокой температуре, тем самым удаляя их из используемого газового потока.
Этот способ страдает от недостатков.
Во-первых, удаление примесей является неполным и зависит от числа камер после сжигания, а также от уровня содержания кислорода в этих камерах.
Кроме того, трудно управлять уровнем содержания кислорода в газе, получаемом с использованием этого процесса.
Действительно, требуется ввод свежего воздуха, чтобы обеспечить удаление сжиганием различных примесей, что тем самым повышает уровень содержания кислорода в газовом потоке, который получают с риском вызвать возгорание обрабатываемой древесины.
И, наконец, этот процесс не обеспечивает полное использование получаемой тепловой энергии. Действительно, увеличение числа камер после сжигания приводит к потерям тепла.
В патенте США №4888884 предлагается проводить фильтрацию газов сгорания ниже по потоку от печи. Такая фильтрация комбинируется с рециркуляцией газов сгорания в замкнутой цепи и таким образом позволяет управлять уровнем содержания кислорода в газе.
Однако фильтрация ниже по потоку не позволяет удалять частицы перед их введением в печь и таким образом качество материала, получаемого при такой обработке, не является удовлетворительным.
Также отмечено, что обработка, описанная в этом патенте, больше предназначена для полуизмельченных материалов, таких как древесные опилки и крошка. Трудно перенести такую обработку на такие объемные материалы, как доски или бревна.
Также известен способ по патенту WO 81/00147, в котором растворители, содержащиеся в газах, выходящих из печи для сушки, удаляются посредством конденсации. Однако этот способ предназначен для сушильной печи в печатной промышленности, в которой температуры газов существенно ниже температур, требующихся для обработки древесины.
В патенте WO 2005/116551 предлагается устройство для обработки древесины, в котором газ, выходящий из топки, конденсируется, для того чтобы устранить наличие какой-либо воды. Однако такая конденсация проводится ниже по потоку от теплообменника. Уровень конденсации, полученный таким образом, не позволяет проводить достаточную очистку газов сгорания для выполнения термообработок древесины.
Целью изобретения является предлагаемый процесс термообработки, который, во-первых, позволяет удалить частицы, переносимые газами сгорания, и, во-вторых, позволяет управлять уровнем содержания кислорода в газе.
Процесс в соответствии с изобретением также позволяет оптимизировать в нем использование энергии. Таким образом, он может функционировать непрерывно и обеспечивать обработку больших объемов древесины.
Тепловая энергия используется оптимально. Кроме того, остатки регенерируются и могут быть повторно использованы или улучшены.
Таким образом, изобретение относится к способу материала, такого как древесина, при этом в способе используются газы сгорания, производимые, по меньшей мере, одной горелкой, связанной с топкой; это способ, в котором обеспечивается первая фаза конденсации для газов сгорания между их выходом из топки и вводом в печь, при этом такая конденсация позволяет удалить часть пыли, содержащейся в газах сгорания; первая фаза конденсации проводится с использованием абсорбционного охлаждающего средства и за ней следует фаза перегревания, позволяющая получить температуру, которая требуется для термообработки.
Такое перегревание может быть осуществлено с использованием газов, подаваемых генератором горячих газов, который сам нагревается горелкой.
Такое перегревание может быть проведено посредством теплообменника, нагреваемого горелкой.
Температуру газов сгорания, используемых для обработки, можно предпочтительно регулировать посредством смешивания газов, отходящих от фазы перегревания, с газами от первой фазы конденсации.
Вторая фаза конденсации может быть проведена у выхода из печи.
За второй фазой конденсации может последовать фаза для отделения твердой и/или жидкой фракции и самих газов сгорания.
Предпочтительно, газы сгорания могут быть перенаправлены после выхода из фазы отделения к горелке и/или в топку посредством фазы смешивания, которая обеспечивает смесь газов и воздуха, причем такая смесь пропорционирована как функция замера уровня по меньшей мере одного газа, введенного в газы сгорания.
Изобретение также относится к блоку для термообработки для материала, а именно для органического материала, такого как древесина; такой блок позволяет реализовать процесс в соответствии с изобретением.
Этот блок включает в себя по меньшей мере одну печь, нагреваемую газами сгорания по меньшей мере в одной горелке, связанной с топкой, при этом он включает в себя по меньшей мере один первый конденсатор, который расположен так, что он охлаждает газы сгорания, выходящие из топки, причем такая конденсация позволяет удалить вместе с водой часть пыли, содержащейся в газах сгорания, такая пыль извлекается средствами декантации; такой блок включает в себя по меньшей мере один перегреватель, связанный со средством нагревания, и позволяет нагревать газы сгорания после выхода из первого конденсатора, и также включает в себя по меньшей мере одно абсорбционное охлаждающее средство, которое использует топку как источник тепла и которое включает в себя по меньшей мере один контур охлаждения, связанный с первым конденсатором.
Средство для нагревания может быть связано с перегревателем посредством средства регулирования температуры газов сгорания.
Средство для нагревания может быть связано с генератором горячих газов, который сам будет нагреваться горелкой (горелками).
Перегреватель может включать в себя, по меньшей мере, два контура циркуляции горячих газов, расположенных в камере, через которую циркулируют газы сгорания, причем контуры расположены так, что газы сгорания циркулируют в противоположном направлении по отношению к горячим газам, подаваемым генератором горячего газа, при этом каждый контур также снабжен клапаном для регулирования газового потока, открытием которого управляет средство для регулирования температуры.
Перегреватель может быть образован теплообменником, который сам нагревается горелкой.
В соответствии с вариантом воплощения теплообменник, образующий перегреватель, может включать в себя группы трубопроводов, которые могут быть конструктивно встроены в генератор горячих газов.
Предпочтительно, средство для регулирования температуры газов сгорания может включать два контура: один контур для холодных газов сгорания от первого конденсатора и другой контур для горячих газов сгорания от перегревателя, при этом температура используемых газов сгорания регулируется по меньшей мере одним клапаном для смешивания, обеспечивающим смесь холодных и горячих газов.
Каждый горячий и холодный контур включает в себя насос, производительность которого регулируется так, чтобы обеспечивалось равенство потоков газов сгорания вверх по потоку и вниз по потоку от перегревателя.
Каждый контур горячих или холодных газов сгорания будет предпочтительно включать в себя уравнивающий контур, позволяющий компенсировать любое падение давления, вызванное клапаном для смешивания, причем такой уравнивающий контур повторно инжектирует часть холодных или горячих газов вверх по потоку от насоса в рассматриваемом контуре.
Блок может включать в себя по меньшей мере один второй конденсатор, который будет расположен на выходе из печи.
Блок для обработки может предпочтительно включать в себя декантирующее средство, позволяющее отделять твердую и/или жидкую фракцию от самих газов сгорания.
Блок для термообработки может также включать в себя смешивающую фазу, которая будет обеспечивать смешивание с воздухом газов, отходящих от второго конденсатора и декантирующего средства, причем эта смешивающая фаза включает в себя по меньшей мере один клапан, открытием которого будет управлять регулирующее средство, управляющее степенью его открытия в соответствии с замером уровня, по меньшей мере, одного газообразного компонента, включенного в газы сгорания, при этом смесь воздуха и газов сгорания будет повторно направлена к горелке и/или в топку.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один охлаждающий контур для абсорбционного охлаждающего средства мог быть также связан со вторым конденсатором.
В соответствии с другой характеристикой генератор горячих газов может снабжаться воздухом посредством третьего конденсатора, соединенного с охлаждающим контуром абсорбционного охлаждающего средства.
Когда блок для термообработки в соответствии с изобретение более конкретно предназначен для обработки древесины, то он будет предпочтительно включать в себя по меньшей мере одну печь, которая будет включать в себя две боковые стенки, противоположные одна другой, и верхнюю стенку, при этом такие стенки делаются в виде коробчатых структур, в которых будут циркулировать газы сгорания; последние вводятся в верхнюю коробчатую структуру, разделенную на две полукоробчатые структуры, в одну полукоробчатую структуру поступают газы сгорания от печи, а другая полукоробчатая структура собирает газы для их удаления после их прохождения через печь, каждая полукоробчатая структура, кроме того, сообщается с отдельной боковой коробчатой структурой, при этом стенки боковой коробчатой структуры снабжены перфорацией, позволяющей газам проходить из боковой коробчатой структуры во внутреннюю часть печи, причем газы, вводимые таким образом в печь боковой коробчатой структурой, удаляются из печи другой боковой коробчатой структурой.
Предпочтительно, верхняя коробчатая структура будет приблизительно параллелепипедной формы и будет разделена на четыре отделения двумя перегородками, которые вытянуты по диагонали, при этом первое отделение соединено с трубопроводом для впуска газов сгорания и второе отделение соединено с трубопроводом для выпуска газов сгорания, причем каждое из двух других отделений соединено с одной из боковых коробчатых структур; средняя поворотная створка может быть расположена на продолжении одной или другой из диагональных перегородок так, чтобы она разделяла верхнюю коробчатую структуру на две полукоробчатые структуры. Поворотная створка таким образом позволяет избирательно направлять газы сгорания или к одной или к другой из боковых коробчатых структур.
В соответствии с другой характеристикой изобретения боковые коробчатые структуры могут быть обеспечены перфорациями, которые будут распределены по всей высоте каждой коробчатой структуры, при этом каждая боковая коробчатая структура к тому же снабжена вертикально скользящей панелью, которая в зависимости от выбранного положения, будет обеспечивать блокирование всех перфораций верхней половины или же всех перфораций нижней половины указанной боковой коробчатой структуры, причем панели, кроме того, расположены в верхнем положении на одной боковой коробчатой структуре и в нижнем положении на другой боковой коробчатой структуре в зависимости от положения поворотной створки в верхней коробчатой структуре. Расположение панелей выбирается так, чтобы постоянно обеспечивался поток газов сгорания, которые будут проходить через печь от нижней части боковой коробчатой структуры к верхней части другой боковой коробчатой структуры.
В соответствии с другим вариантом печь включает в себя две боковые стенки, противоположные одна другой; стенки сделаны в виде коробчатых структур, в которых протекают газы сгорания, при этом каждая боковая стенка разделена на две полукоробчатые структуры: нижняя коробчатая структура предназначена для приема газов сгорания от печи, и верхняя коробчатая структура собирает газы для их удаления после их прохождения через печь, один трехходовой клапан расположен выше по потоку от нижней коробчатой структуры и другой трехходовой клапан расположен ниже по потоку от верхней коробчатой структуры таким образом, чтобы обеспечить посредством активации двух клапанов управление направлением, в котором газы проходят от одной перегородки к другой перегородке.
В соответствии с одной характеристикой ниже по потоку от второго конденсатора возможно обеспечивается, по меньшей мере, одно устройство для клапанации, связанное с трубкой Вентури, которая позволяет поддерживать печь при отрицательном атмосферном давлении, при этом клапан, расположенный ниже по потоку от печи, позволяет регулировать газовый поток через печь.
Таким образом, согласно изобретению предлагается способ термообработки материала в печи, а именно органического материала, такого как древесина; при котором используют газы сгорания, подаваемые, по меньшей мере, одной горелкой, связанной с топкой; при этом согласно способу обеспечивается первая фаза конденсации для газов сгорания между их выходом из топки и входом в печь, при этом такая конденсация позволяет удалить часть пыли, содержащейся в газах сгорания, причем первая фаза конденсации проводится с использованием абсорбционного охлаждающего средства, после чего следует фаза перегревания газа сгорания, позволяющая получить заданную температуру для термообработки.
Предпочтительно перегревание проводится с использованием газов, подаваемых генератором горячих газов, который сам нагревается горелкой.
Предпочтительно перегревание проводится посредством теплообменника, нагреваемого горелкой.
Предпочтительно температура газов сгорания, используемых для обработки, регулируется посредством смешивания газов, выходящих из фазы перегревания, с газами от первой фазы конденсации.
Предпочтительно проводится вторая фаза конденсации на выходе из печи (4).
Предпочтительно за второй фазой конденсации следует фаза разделения твердой и/или жидкой фракции и самих газов сгорания.
Предпочтительно газы сгорания перенаправляются после выхода из фазы разделения к горелке (5) или топке (6) посредством фазы (46) смешивания, которая обеспечивает смесь газа и воздуха, при этом такая смесь пропорционирована как функция замера уровня, по меньшей мере, одного газа, включенного в газы сгорания.
Также согласно изобретению предлагается блок для термообработки материала, а именно органического материала, такого как древесина, включающий в себя, по меньшей мере, одну печь, нагреваемую газами сгорания, по меньшей мере, от одной горелки, связанной с топкой, при этом он включает в себя, по меньшей мере, один первый конденсатор, который расположен так, чтобы охлаждать газы сгорания, выходящие из топки, такая конденсация позволяет удалить с водой часть пыли, содержащейся в газах сгорания, такая пыль извлекается декантирующим средством, такой блок включает в себя по меньшей мере один перегреватель, связанный с нагревающим средством и позволяющий нагревать газы сгорания после их выхода из первого конденсатора, и он также включает в себя, по меньшей мере, одно абсорбционное охлаждающее средство, которое использует топку в качестве источника тепла и которое включает в себя, по меньшей мере, один охлаждающий контур, связанный с первым конденсатором.
Предпочтительно нагревающее средство связано с перегревателем средством для регулирования температуры газов сгорания.
Предпочтительно нагревающее средство связано с генератором горячих газов, который сам нагревается горелкой (горелками).
Предпочтительно перегреватель включает в себя по меньшей мере два контура циркуляции горячих газов, расположенных в камере, через которую циркулируют газы сгорания, при этом контуры расположены так, что газы сгорания циркулируют в противоположном направлении по отношению к горячим газам, подаваемым генератором газов, причем каждый контур, кроме того, снабжен клапаном для регулирования газового потока, при этом открытием клапана управляет средство регулирования температуры.
Предпочтительно перегреватель образован теплообменником, который сам нагревается горелкой.
Предпочтительно теплообменник, образующий перегреватель, включает в себя группу трубопроводов, которые конструктивно встроены в генератор горячих газов.
Предпочтительно средство для регулирования температуры газов сгорания включает в себя два контура: один контур для холодных газов сгорания от первого конденсатора и другой контур для горячих газов сгорания от перегревателя, при этом температура используемых газов сгорания регулируется, по меньшей мере, одним смешивающим клапаном, обеспечивающим смесь холодных и горячих газов.
Предпочтительно горячий и холодный контур включают в себя насос, при этом скорость насоса регулируется, для того чтобы обеспечить равенство потока газов сгорания выше по потоку и ниже по потоку от перегревателя.
Предпочтительно каждый контур горячих или холодных газов сгорания включает в себя уравновешивающий контур, позволяющий скомпенсировать любое падение давления, вызванное смешивающим клапаном, при этом такой уравновешивающий контур повторно инжектирует часть горячих или холодных газов выше по потоку от насоса рассматриваемого контура.
Предпочтительно каждый контур горячих или холодных газов сгорания включает в себя уравновешивающий контур, позволяющий скомпенсировать любое падение давления, вызванное смешивающим клапаном, при этом такой уравновешивающий контур повторно инжектирует часть горячих или холодных газов выше по потоку от насоса рассматриваемого контура.
Предпочтительно блок для термообработки включает в себя, по меньшей мере, один второй конденсатор, который расположен на выходе из печи.
Предпочтительно блок для термообработки включает в себя декантирующее средство, позволяющее отделять твердую и/или жидкую фракцию от самих газов.
Предпочтительно блок для термообработки включает в себя смешивающую фазу, которая обеспечивает смешивание с воздухом газов, выходящих из второго конденсатора, и декантирующего средства, причем эта смешивающая фаза включает в себя, по меньшей мере, один клапан, открытием которого управляет регулирующее средство, которое управляет степенью открытия клапана в соответствии с замером уровня, по меньшей мере, одного компонента сгорания, включенного в газы сгорания, при этом смесь воздуха и газов сгорания перенаправляется к горелке и/или к топке.
Предпочтительно по меньшей мере один охлаждающий контур абсорбционного охлаждающего средства также связан со вторым конденсатором.
Предпочтительно в генератор горячих газов подается воздух через третий конденсатор, соединенный с охлаждающим контуром абсорбционного охлаждающего средства.
Предпочтительно блок для термообработки, в частности, предназначен для обработки древесины и включает в себя по меньшей мере одну печь, которая включает две боковые стенки, противоположные одна другой, и верхнюю стенку, при этом такие стенки делаются в виде коробчатых структур, в которых циркулируют газы сгорания, причем последние подводятся к верхней коробчатой структуре, которая разделена на две полукоробчатые структуры, при этом в одну полукоробчатую структуру поступают газы сгорания из печи, а другая полукоробчатая структура собирает газы для их удаления после их прохождения в печь, причем каждая полукоробчатая структура к тому же сообщается с отдельной боковой коробчатой структурой, стенки боковых коробчатых структур снабжены перфорациями, позволяющими газам из боковой коробчатой структуры проходить внутрь печи, причем газы, таким образом вводимые в печь боковой коробчатой структурой, удаляются из печи другой боковой коробчатой структурой.
Предпочтительно верхняя коробчатая структура является по форме приблизительно параллелепипедной и разделенной на четыре отделения двумя перегородками, которые вытянуты по диагонали, при этом первое отделение связано со впускным трубопроводом газа сгорания и второе отделение связано с выпускным трубопроводом газа сгорания, при этом каждое из двух других отделений связано с одной из боковых коробчатых структур, причем средняя поворотная створка расположена или на продолжении одной или другой из диагональных перегородок так, чтобы верхняя коробчатая структура разделялась на две полукоробчатые структуры, таким образом поворотная створка позволяет избирательно направлять газы сгорания или к одной или к другой из боковых коробчатых структур.
Предпочтительно боковые коробчатые структуры снабжены перфорациями, которые распределены по всей высоте каждой коробчатой структуры, при этом каждая боковая коробчатая структура к тому же снабжена вертикально скользящей панелью, которая в зависимости от выбранного положения позволяет блокировать все перфорации верхней половины или все перфорации нижней половины указанной боковой коробчатой структуры, причем панели к тому же расположены в верхнем положении на одной боковой коробчатой структуре и в нижнем положении на другой боковой коробчатой структуре в зависимости от положения поворотной створки в верхней коробчатой структуре и расположение панелей выбирается так, чтобы постоянно обеспечивался поток газов сгорания, которые проходят через печь от нижней части боковой коробчатой структуры к верхней части другой боковой коробчатой структуры.
Предпочтительно блок для термообработки и, более конкретно, предназначенный для обеспечения обработки древесины включает по меньшей мере одну печь, которая включает в себя две боковые стенки, противоположные одна другой, которые выполнены в форме коробчатых структур, в которых протекают газы сгорания, при этом каждая боковая стенка разделена на две полукоробчатые структуры; нижняя коробчатая структура, предназначена для приема газов сгорания из печи, и верхняя коробчатая структура собирает газы для их удаления после их прохождения в печи, причем один трехходовой клапан расположен выше по потоку от нижней коробчатой структуры и другой трехходовой клапан расположен ниже по потоку от верхней коробчатой структуры так, чтобы обеспечивалось посредством активации двух клапанов управление направлением, в котором газы проходят от одной перегородки к другой перегородке.
Предпочтительно ниже по потоку от второго конденсатора на выходе в печь имеется, по меньшей мере, один вентиляционный блок, соединенный с соплом Вентури, которое позволяет поддерживать печь при отрицательном давлении, при этом клапан, расположенный ниже по потоку от печи, позволяет регулировать газовый поток через печь.
Другие характеристики и преимущества изобретения станут очевидными из следующего описания конкретного воплощения, при этом такое описание делается со ссылкой на приложенные чертежи, которыми являются:
- Фиг.1 - общая блок-схема блока для обработки в соответствии с изобретением;
- Фиг.2 - подробная блок-схема генератора газов сгорания этого блока для термообработки;
- Фиг.3 - блок-схема одного варианта перегревателя;
- Фиг.4а и 4b - упрощенные изображения двух продольных разрезов печи, выполненной в блоке в соответствии с изобретением; разрезы сделаны в плоскостях со ссылкой ВВ на Фиг.5а, при этом на каждой Фигуре, кроме того, показана печь с разным расположением средства циркуляции газов;
- Фиг.5а и 5b также являются упрощенными изображениями поперечных сечений этой печи; сечения делаются соответственно в плоскости со ссылкой АА на Фиг.4а, при этом на Фиг.5а к тому же показана печь в том же положении, как и на Фиг.4а, и таким же образом Фиг.5b может быть ассоциирована с Фиг.4b;
- Фиг.6а и 6b, наконец, являются двумя видами сверху печи; печь рассечена по ее верхней коробчатой структуре (плоскость сечения со ссылкой СС на Фиг.4а), на Фиг.6а показана печь в том же положении, как и на Фиг.4а и 5а, и на Фиг.6b показана печь в том же положении, как и на Фиг.4b и 5b;
- Фиг.7 является общей блок-схемой блока для обработки в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;
- Фиг.8 является блок-схемой, показывающей этот же блок и позволяющей пояснить его функционирование в фазе пуска;
- Фиг.9а и 9b являются двумя упрощенными видами поперечных сечений другого варианта осуществления печи.
На Фиг.1 показан блок для термообработки древесины. Древесину 2 помещают на тележки 3, которые находятся в печах 4 для термообработки. Здесь показана одна печь 4, но блок может иметь габариты, позволяющие размещать несколько печей.
Печи 4 являются крупногабаритными установками, позволяющими обрабатывать элементы древесины длиной около 6 м (бревна или древесные пиломатериалы). Древесина, которая должна обрабатываться при высокой температуре, предварительно сушится в сушильной печи 12 (температура в которой около 100°С). Чтобы древесину можно было обрабатывать, она предпочтительно должна иметь уровень влажности меньше 12%.
Каждая печь 4 таким образом имеет приблизительно форму параллелепипеда в виде прямоугольника длиной 10 метров, шириной 3 метра и высотой 5 метров.
Печь 4 нагревается с помощью газов сгорания в горелке 5, связанной с топкой 6 для сжигания топлива. Этот режим нагревания газами сгорания позволяет управлять требующимся пониженным уровнем содержания кислорода.
Газы улавливаются при их выводе из топки 6 коллектором 7 и направляются в печь по трубопроводам 8a1, 8a2, 8b, 8c, 8d, 8е, 8f.
Газы G циркулируют в печи (внутренняя конструкция которой будет описана ниже). Они затем удаляются по трубопроводу 9 после выхода из печи 4.
В горелке 5 используется источник горючего материала 10, которым может быть газ, или топливная нефть, или предпочтительно остатки и древесная крошка и опилки, которые могут сохраняться на предприятии. Предпочтительно поэтому будет использоваться многотопливная горелка 5.
В соответствии с важной характеристикой изобретения блок будет включать в себя по меньшей мере один первый конденсатор 11, который расположен так, чтобы охлаждать газы сгорания при их выходе из топки 6.
Конденсатор 11 вызывает внезапное охлаждение газов при их выходе из топки 6. Это охлаждение вызывает конденсацию воды, содержащейся в газах. Эта вода протекает по трубопроводу 8a2 и уносит с собой большую часть пыли, содержащейся в газах сгорания.
Вода протекает по трубопроводу 8a2 и накапливается с пылью в декантирующем средстве 13.
В практическом смысле декантирующее средство будет образовано резервуаром, в котором циркулируют газы сгорания. Оба трубопровода 8а1 и 8a2 открываются в резервуар через его верхнюю стенку. Вода, содержащая пыль, накапливается в резервуаре 13 и периодически отводится посредством клапана V для ее переработки и удаления остатков.
Конденсатор 11 соединен с охлаждающим средством 14 посредством групп трубопроводов Т11, по которым протекает теплопроводная жидкость.
В практическом смысле температура газов сгорания около 210°С после их выхода из топки 6. Конденсатор 11 имеет габариты, позволяющие понижать эту температуру до около 80°С. Для этого ему просто требуется охлаждающее средство, переносящее жидкость, циркулирующую при температуре около 5°С, и поверхности теплообмена конденсатора и охлаждающего средства 14 имеют размеры, обеспечивающие заданное падение температуры.
В качестве теплопроводной жидкости может использоваться вода.
Трехходовой клапан 15 расположен на выходе конденсатора 11. Этот клапан позволяет направлять газы сгорания к трубопроводу 8с, который ведет к перегревателю 16 или же к трубопроводу 8b, который позволяет направлять газы к выпускной трубе 17.
Перегреватель 16 необходим для доведения температуры газов сгорания до температуры, необходимой для термообработки древесины (температура от 180 до 230°С).
Тепло, даваемое перегревателем 16, также выходит из топливной коробки 6, но через отдельное нагревательное средство.
В соответствии с изобретением это нагревательное средство включает в себя генератор 17 горячих газов, который сам нагревается горелкой 5.
Генератор 17 газов расположен в топке 6 и включает в себя группы трубопроводов, в которых находится газ, который нужно нагреть (например, воздух). Эти группы трубопроводов позволяют физически изолировать нагреваемый газ от газов, получаемых при сгорании топлива, но они изготовлены из материала с хорошей теплопроводностью (например, из металла).
Эти группы трубопроводов позволяют передавать тепло, подаваемое топкой, газу, циркулирующему внутри групп трубопроводов.
Число групп трубопроводов выбирается для получения достаточных теплообменных поверхностей, и будет создаваться несколько групп трубопроводов для обеспечения удерживания газа внутри топки в течение достаточно долгого времени для достижения им высокой температуры (около 600°С).
Один пример генератора горячего газа дается в патентной заявке FR06-05589.
Горячие газы, получаемые генератором 17, выводятся из последнего по трубопроводу 18. После использования газы возвращаются в генератор по трубопроводу 19. Горячие газы используются в этом производстве, например, для обеспечения сушильной печи (печей) 12.
Температура горячих газов, требующаяся для процесса сушки в сушильной печи 12, регулируется с помощью клапана 68, который позволяет обеспечить смешивание горячих газов, получаемых генератором 17, с частью охлажденных газов, отобранных от возвратного трубопровода 19 посредством трубопровода 69.
Открытие клапана 68 будет регулироваться с помощью электронного управляющего средства (не показано), связанного с датчиком температуры газа на входе в печь 12 (не показан). Таким образом температуру газа можно легко довести от 600°С у выхода из генератора 17 до около 100°С у входа в печь 12.
Высокотемпературные (600°С) горячие газы, кроме того, используются перегревателем 16.
Отвод 20 от трубопровода 18 фактически позволяет отвести часть горячих газов к перегревателю 16. Горячие газы выходят из перегревателя 16 по трубопроводу 21, который их возвращает обратно в генератор 17.
Средство регулирования температуры расположено между генератором 17 газа и перегревателем 16.
Это средство включает в себя клапан 22, который активируется электронным средством 23 для регулирования температуры. Это средство 23, кроме того, связано с датчиком 24, измеряющим температуру газов сгорания, циркулирующих в выходном трубопроводе 8d перегревателя 16.
Таким образом, электронное средство 23 может быть выполнено в виде программируемого микрокомпьютера. В этом случае открытием клапана 22 можно управлять как функцией заданных температурных точек для газов, предназначенных для печи 4.
Ясно, что открытие клапана 22 вызывает увеличение потока горячего газа от генератора 17, циркулирующего в перегревателе 16, и таким образом также и повышение температуры газов G сгорания, направленных в печь 4 по трубопроводу 8f.
Отмечено, что газы сгорания из конденсатора 11 имеют сравнительно низкую температуру (около 80°С). Таким образом можно легко регулировать температуру газов, направляемых в печь 4, в довольно широком диапазоне (от около 80 до 300°С).
Простым программированием средства 23 можно активировать повышение температуры печи в соответствии с различными задаваемыми порогами, которые подходят для типа обрабатываемой древесины.
В равной степени легко управлять охлаждением печи в атмосфере, обедненной кислородом, и это происходит, пока не будет достигнута температура, позволяющая удалить древесину из печи 4 без риска ее самопроизвольного возгорания.
Для охлаждающих фаз печи 4 возможно непосредственное использование газов, выходящих из конденсатора 11, а не газов, повторно нагреваемых перегревателем 16. Для этого достаточно регулировать открытие различных трехходовых клапанов.
Таким образом обеспечиваются два других трехходовых клапана 25, 26, а также трубопровод 8е, расположенный между этими двумя клапанами.
Клапан 25 позволяет ориентировать газы сгорания от конденсатора 11 к печи 4, а не к выпускной трубе 17. Таким образом можно полностью изолировать перегреватель 16 и от конденсатора 11 направлять газы сгорания только в печь. Таким образом у клапана 26 газы с пониженной температурой (80°С) от конденсатора 11 можно смешивать с горячими газами от перегревателя 16.
Для этого клапан 15 располагают так, чтобы подавать газы в два трубопровода 8а и 8с.
Датчик 24 температуры может быть расположен на трубопроводе 8f, подающем газ в печь 4. Электронное средство 23 в этом случае будет обеспечивать регулирование открытия и закрытия клапанов 15, 25, 26 и 22 как функции температуры, требующейся для порогов охлаждения (или нагревания) печи.
На Фиг.3 более подробно показана конструкция перегревателя 16.
Этот элемент включает в себя цилиндрическую камеру 27, внутри которой циркулируют газы G сгорания. Стрелки 8с и 8d показывают направление, в котором циркулируют газы сгорания, и действуют как указатели различных трубопроводов:
впуск в перегреватель 16, трубопровод 8с,
выпуск из перегревателя, трубопровод 8d.
Цилиндрическая камера 27 ограничена внутренней стенкой кольцевидного трубопровода 28, который соединен с генератором 17 горячих газов посредством клапана 22а. Этот кольцевой трубопровод 28 образует первый контур циркуляции для горячих газов в камере 27.
Камера 27 также включает в себя три других контура циркуляции для горячих газов (29, 30 и 31), которые все соединены с генератором 17 горячих газов посредством клапана (соответственно 22b, 22с и 22d).
Эти три других контура выполнены в виде групп трубопроводов, имеющих спиральную форму для увеличения поверхности теплообмена между контурами циркуляции горячих газов и газами сгорания.
Наружная стенка 32 окружает перегреватель 16. Она включает в себя теплоизоляционные материалы и исключает какие-либо потери тепла.
Все контуры 28, 29, 30 и 31 для циркуляции соединены между собой ниже по потоку коллектором 33, который соединен с трубопроводом 21, который направляет газы обратно в генератор 17.
Ускоритель 34 позволяет регулировать поток горячих газов через различные контуры.
На Фиг.3 показано, что все различные клапаны 22а, 22b, 22с и 22d управляются электронным средством 23, которое также соединено с датчиком 24 для замера температуры газов сгорания, когда они выходят из перегревателя 16.
На Фиг.3 также показано, что различные контуры циркуляции 28, 29, 30 и 31 расположены так, что газы G сгорания циркулируют в направлении, противоположном направлению циркуляции горячих газов от генератора 17 газов. Такое расположение повышает эффективность теплопередачи.
Газы сгорания таким образом встречаются в контурах циркуляции вблизи выхода из перегревателя 16 (т.е. в месте, где их температура является самой низкой, и по мере того как продвигаются через перегреватель 16, они встречают контуры циркуляции, которые все горячее и горячее. Такое расположение более предпочтительно для нагревания, чем противоположное расположение, и приводит к более высокой температуре газов G сгорания на выходе из перегревателя.
Разделение перегревателя 16 на несколько контуров циркуляции, кроме того, позволяет более точно регулировать количество тепла, передаваемое газам G сгорания. Таким образом легко регулировать различные температурные стадии, которые требуются.
Более того, введение контура циркуляции 28, имеющего форму в виде группы трубопроводов, позволяет улучшить термический КПД перегревателя. Газы G сгорания в действительности циркулируют в камере 27, ограниченной нагретым трубопроводом 28, и проходят через другие группы труб (такие, как в контурах 29, 30, 31), которые также перегреваются.
В зависимости от числа созданных контуров циркуляции будет передаваться больше или меньше тепла газам G сгорания.
Также отмечается на Фиг.3, что все различные контуры циркуляции 28, 29, 30 и 31 соединены последовательно один за другим с генератором 17 и что сушильная печь 12 расположена последовательно с перегревателем 16, а не параллельно, как показано на Фиг.1 и 2.
Эта последовательная сборка является вариантом изобретения, который позволяет лучше использовать тепло, подаваемое генератором 17.
Действительно газы от генератора 17, которые охлаждаются, проходя через перегреватель 16, тем не менее остаются при температуре, которая довольно высокая для подачи газов в одну или несколько сушильных печей 12.
Температура этих газов, однако, может быть понижена перед их вводом в сушильную печь 12. Это снижение температуры будет достигаться, как было описано выше, посредством смешивания горячих газов с частью охлажденных газов, отобранной из возвратного трубопровода 19.
Конечно (при подходящих габаритных размерах установки), можно обеспечить несколько перегревателей, соединенных последовательно, один за другим, в частности, для подачи газов в несколько печей 4 для термообработки.
На Фиг.2 показана более точно конструкция генератора газов сгорания блока 1 для термообработки и, в частности, конструкция охлаждающего средства 14, а также его различные контуры.
Предпочтительно и для того чтобы оптимизировать термический КПД блока 1, будет создаваться абсорбционное охлаждающее средство 14. Это средство хорошо известно специалистам.
Оно является реализацией контура циркуляции Са жидкости, позволяющей поглощать тепло бойлером от источника тепла (чаще всего такой жидкостью является раствор аммиака). Контур этой жидкости соединен с испарителем, вызывающим изменение состояния этой жидкости и тем самым получение холода.
В соответствии с изобретением топка 6 будет использоваться как источник тепла. Таким образом, например, бойлер 35 будет располагаться вокруг коллектора 7 газов сгорания. Таким образом бойлер 35 будет образован группами трубопроводов, окружающими коллектор 7.
Теплопроводный контур Са (показан пунктирными линиями) является контуром жидкости, позволяющей отбирать тепло (например, раствор аммиака). Этот контур Са связан с одним или несколькими теплообменниками 36, которые будут обеспечивать испарение раствора аммиака. Средой, обеспечивающей испарение, является воздух, который вводится в охлаждающее средство 14 посредством вентилятора 37.
Воздух, который выходит из охлаждающего средства 14, был нагрет жидкостью из теплопроводного контура Са; этот нагретый воздух улавливается трубопроводом 38 и направляется к горелке 5 и/или к топке 6. Этот нагретый воздух позволяет сделать более эффективным горение горелки 5.
Теплопроводная жидкость испаряется при температуре около 5°С (для аммиака). Один или несколько охлаждающих контуров связаны с теплопроводным контуром Са посредством одного или двух теплообменников. Эти контуры являются, например, водными контурами. Охлажденная вода доставляется по контуру Т11 к первому конденсатору 11 и обеспечивает (как было объяснено выше) удаление воды и частиц пыли, содержащихся в газах сгорания.
Необходимая скорость водяного потока обеспечивается благодаря ускорителю 39. Другой ускоритель 40 может дополнительно обеспечиваться на контуре Са для улучшения эффективности теплового обмена.
Этот контур охлажденной воды может включать в себя другие ответвления, которые будут описаны ниже.
Как показано на Фиг.1, блок 1 включает в себя второй конденсатор 41, расположенный у выхода печи 4.
Газы G сгорания, которые выходят из печи 4, содержат влагу и летучие органические соединения, экстрагированные из древесины во время термообработки. Эти летучие компоненты по существу включают в себя конденсируемые углеводороды, а именно метан и ацетон.
Конденсатор 41 позволяет удалить воду, содержащуюся в газах, у выхода печи, а также пыль и другие твердые остатки.
Декантирующее средство 42 позволяет отделить твердую и/или жидкую фракцию от самого газа, образующегося при сгорании топлива.
Остатки возвращаются в резервуар 44 для последующей обработки и удаления (вместе с остатками, извлеченными средством 13).
Вентилятор 43 позволяет регулировать скорость потока газов в печи 4. Трубопровод 45 таким образом только переносит охлажденный газ сгорания, содержащий летучие органические соединения, которые являются горючими.
Этот газ смешивается с воздухом во время этапа смешивания, включающего трехходовой клапан 46, и затем направляется к горелке 5 (или топке 6).
Открытием клапана 46 управляет регулирующее средство 47, которое управляет степенью открытия клапана 46 как функцией замера уровня содержания по меньшей мере одного горючего компонента, введенного в газы сгорания.
Этот замер проводится с использованием датчика 48. Будет предпочтительно измеряться уровень содержания метана, так как он является наиболее реакционноспособным газом.
Также может обеспечиваться другой клапан 49, который позволит удалить все газы или часть газов во внешнюю среду или в газовый резервуар 50 (газометр) для обеспечения их временного хранения в случае избыточного получения летучих компонентов.
Используемый воздух предпочтительно является воздухом, который предварительно нагревался охлаждающим средством 14.
Можно видеть на Фиг.1 и 2, что в генератор 17 горячих газов подается газ вентилятором 51, который связан с замкнутым контуром клапаном 52. Таким образом можно добавлять газ (вообще воздух) в контур для компенсации любых потерь и поддержания объема газа, необходимого для хорошей теплопередачи.
Третий конденсатор 53 расположен между вентилятором 51 и газовым контуром. Этот конденсатор позволяет осушить используемый наружный воздух, чтобы тем самым избежать получения паров воды в контуре.
Четвертый конденсатор 54, наконец, позволяет удалить воду, извлеченную из древесины сушильной печью 12, из контура 19 горячих газов.
Третий и четвертый конденсаторы оба связаны с охлаждающим средством 14 посредством контуров Т53 и Т54 охлажденной воды.
На Фиг.4-6 показана конструкция печи для термообработки, используемой блоком в соответствии с изобретением.
Печь 4 образована в виде блока параллелепипедной формы, имеющего две боковые стенки 55а и 55b, расположенные одна против другой, а также верхнюю стенку 56. Печь 4, кроме того, включает в себя две двери 67е и 67s, водо- и газонепроницаемые и теплоизолированные, обеспечивающие прохождении тележек, груженных древесиной.
Эти стенки изготовлены из листового металла и имеют форму полых коробчатых структур, каждая из которых ограничивает объем, в котором могут циркулировать газы сгорания.
Как более подробно показано на Фиг.4а и 4b, в верхней коробчатой структуре 56 находится трубопровод 8f, который подводит газы (Ge) сгорания, а также трубопровод 9, который удаляет газы (Gs) после их циркуляции в печи 4.
Эти газы Gs (как описано выше) содержат летучие органические соединения.
Как можно видеть на Фиг.4а, 4b, 5а, 5b, в боковых коробчатых структурах 55а и 55b выполнены перфорации 65, которые обеспечивают прохождение газов из упомянутой боковой структуры 55а или 55b во внутренний объем печи 4.
Таким образом газы вводятся в печь 4 посредством одной из боковых коробчатых структур (55а или 55b) и удаляются из печи через другую боковую коробчатую структуру.
Верхняя коробчатая структура дополнительно делится перегородками на две полуструктуры.
Как можно более подробно видеть на Фиг.6а и 6b, верхняя коробчатая структура 56 делится на четыре отделения 57а, 57b, 58а и 58b двумя перегородками 59 и 60, проходящими диагонально.
Первое отделение 57а связано со впускным трубопроводом 8f для газов Ge сгорания.
Второе отделение 57b связано с отводящим трубопроводом 9 для газов Gs сгорания.
Два других отделения 58а и 58b каждое связано с одной из боковых стенок/коробчатых структур 55а или 55b.
Таким образом можно видеть на Фигурах, что отделение 58а связано с боковой коробчатой структурой 55а и что отделение 58b связано с коробчатой структурой 55b (см. также Фиг.5а и 5b).
В соответствии с одной характеристикой изобретения каждая перегородка 59 и 60 прерывается у своей средней части средней поворотной створкой 61.
Эта створка управляется мотором 62 и может избирательно размещаться в продолжении одной или другой из перегородок 59 или 60.
Таким образом можно использовать створку 61 для разделения верхней коробчатой структуры 56 на две полуструктуры двумя различными способами.
Таким образом на Фиг.6а показана верхняя коробчатая структура 56 в положении, в котором средняя створка 61 находится на продолжении перегородки 59.
В этом положении:
первая полуструктура включает в себя два отделения 57а и 58а,
вторая полуструктура включает в себя два отделения 57b и 58b.
В такой конфигурации газы, вводимые в печь по трубопроводу 8f, направляются в сторону боковой коробчатой структуры 55а, и они выводятся боковой коробчатой структурой 55b после прохождения через печь 4.
Движение газов в печи 4 показано на Фиг.5а, и оно происходит слева направо.
Наоборот, на Фиг.6b показана верхняя коробчатая структура 56 в положении, в котором средняя створка 61 находится на продолжении перегородки 60.
В этом положении:
первая полуструктура включает в себя два отделения 57а и 58b,
вторая полуструктура включает в себя два отделения 57b и 58а.
В такой конфигурации газы, вводимые в печь по трубопроводу 8f, направляются в сторону боковой коробчатой структуры 55b и они выводятся боковой коробчатой структурой 55а после прохождения через печь 4.
Движение газов в печи 4, показанное на Фиг.5b, происходит справа налево.
Поворотная створка 61 таким образом позволяет избирательно направлять газы сгорания к одной или другой из боковых стенок/коробчатых структур 55а или 55b.
Действительно предпочтительно во время термообработки древесины изменять направление противотока газов сгорания через печь.
Фактически обработка древесины таким образом гомогенизируется. Циклы могут быть программируемыми, и в течение этих циклов газовый поток направляется от одной или от другой стороны загрузки древесины.
Независимо от поперечного направления газового потока внутри печи полезно вводить газы в нижнюю часть печи и регенерировать их в верхней части печи. Таким образом обеспечивается герметичность по отношению к летучим органическим соединениям.
Чтобы получить такой результат, перфорации 65 распределены по всей высоте каждой боковой стенки 55а, 55b.
Каждая стенка, кроме того, снабжена панелью 66, которая скользит вертикально по рельсам 63 посредством электропривода 64.
Панель 66 имеет такие размеры, чтобы она покрывала только одну половину всех перфораций 65 в одной стенке.
Таким образом возможно в зависимости от положения, выбранного для панели 66, блокировать все перфорации 65 верхней половины (см. Фиг.4b) или же все перфорации нижней половины указанной стенки (см. Фиг.4b).
Дополнительно определены средства для управления электроприводом 64 таким образом, чтобы при нахождении панели 66 в своем верхнем положении на стенке, панель другой стенки была бы расположена в нижнем положении.
Эти электроприводы, кроме того, связаны с приводами, управляющими положением створки 61.
Целью всегда является ввод газов внутрь печи 4 из нижнего положения и удаление газов из верхнего положения.
Размещение панелей таким образом должно выбираться так, чтобы всегда обеспечивался поток газов сгорания, которые проходят через печь от нижней части стенки к верхней части другой стенки.
В виде примера видно на Фигурах, что при введении газов Ge сгорания в боковую коробчатую структуру 55а (см. Фиг.6а) панель 66 находится в верхнем положении на этой боковой стенке, тем самым разблокируя перфорации нижней части (Фиг.5а и 4а). И наоборот, панель 66 расположена в нижнем положении на боковой стенке 55b.
Ситуация изменяется на обратную, когда газы Ge сгорания вводятся коробчатой структурой 55b (Фиг.6b). В этом случае панель 66 находится в верхнем положении на этой боковой стенке, тем самым разблокируя перфорации в нижней части (Фиг.5b), и панель 66 расположена в нижнем положении на боковой стенке 55а (Фиг.4b).
Возможен и другой вариант без отступления от объема изобретения.
Возможно реализовать печь другой конструкции, а именно в том случае, если материалы для обработки имеют другую форму и/или объем (например, для гранулированных материалов, таких как стружка).
Также возможно реализовать печь, описанную со ссылкой на Фиг.4-6, с блоком для термообработки другой конструкции. Например, с блоком для термообработки известной конструкции.
Конструкция печи, предложенная изобретением, фактически позволяет легко получить поток газа сгорания, который ориентирован в поперечном направлении и направлен от одной стенки коробчатой структуры к другой стенке с возможностью легко изменить на противоположное направление прохождения газового потока для гомогенизации обработки. Газовый поперечный поток можно также всегда легко ориентировать снизу вверх к верхней части коробчатых структур, даже когда направление потока в печи изменяют на противоположное.
Также возможно реализовать охлаждающее средство другой конструкции, например, с использованием другой жидкости, а не аммиака для теплопередачи. Может быть использована классическая компрессионная охлаждающая установка, питаемая электроэнергией. Однако абсорбционное средство, предложенное изобретением, оптимизирует использование источников тепла на производственном участке.
Однако решение, предложенное в изобретении, позволяет оптимизировать тепловой коэффициент полезного действия одновременно нагревать сушильные печи 12.
И, наконец, возможно использование блока в соответствии с изобретением для выполнения термообработки других типов материала, например органических материалов или растительных материалов, таких как солома.
На Фиг.7 показано другое воплощение блока 1 для термообработки в соответствии с изобретением.
В этом воплощении топка 6 также нагревается горелкой (не показана) и газы сгорания охлаждаются при их выходе из топки 6 первым конденсатором 11. Как и в предшествующем воплощении, конденсация позволяет удалить вместе с водой часть пыли, содержащейся в газах сгорания. Таким образом вода, содержащая пыль, удаляется по трубопроводу 70 к декантирующему средству 13. Вода удаляется коллектором 94 к блоку 95 для обработки.
Как и в предшествующем воплощении, конденсатор 11 охлаждается абсорбционным охлаждающим средством 14 при использовании топки 6 в качестве источника тепла. На Фиг.7 пунктирными линиями показаны трубопроводы Са теплопроводного контура, связывающего охлаждающее средство 14 с котлом 35, который нагревается газами сгорания. И, наконец, на Фиг.7 показан охлаждающий контур Т11, который связывает охлаждающее средство 14 с первым конденсатором 11.
Это воплощение отличается от предшествующего тем, что перегреватель 16 здесь образован теплообменником, расположенном в топке 6, и нагревается самой горелкой.
Таким образом во время нормального функционирования производственного участка газы сгорания, охлажденные конденсатором 11, подводятся по трубопроводу 71 к перегревателю 16. Клапан 72 позволяет изолировать эту ветвь производственного участка. После выхода из перегревателя 16 горячие газы сгорания подводятся к смешивающим клапанам 74 и 75 по трубопроводу 77, который делится на две ветки 77а и 77b.
Датчики скорости потока (не показаны) расположены на различных контурах (датчики скорости потока на контурах 73, 77 и на выходе к конденсатору 11). Датчики температуры (не показаны) также предусмотрены в печах 4, 12. Все эти датчики связаны со средством 23 для регулирования, чтобы обеспечить их функционирование.
Смешивающие клапаны 74, 75 таким образом обеспечивают дозированием смеси горячих и холодных газов и получение требуемой температуры в каждой печи 4 или 12.
Это воплощение изобретения позволяет еще больше улучшить тепловой КПД. Фактически тепловая энергия, получаемая от топки 6, непосредственно используется для перегревания газов сгорания. Клапаны 74, 75 для смешивания позволяют тонко регулировать температуру газов, направляемых в печи, в широком температурном диапазоне регулирования (газ сгорания, циркулирующий в холодном контуре, имеет температуру около 80°С, а горячий газ имеет температуру около 500°С).
Эта гибкость по отношению к регулированию температуры (именно которая позволяет программировать необходимые ступени повышения или уменьшения температуры) дает возможность использовать один источник тепла для питания горячим газом различных печей 4 или сушилок 12, в которых используются очень разные температуры.
В качестве варианта в качестве перегревателя 16 может использоваться группа из нескольких трубопроводов, конструктивно встроенная в генератор горячих газов, например, такой как описан со ссылками на Фиг.1 и 2 и в патентной заявке FR06-05589.
Таким образом возможно использование тепловой энергии от топки 6 для обеспечения как перегревания газов сгорания, так и получения горячего газа отдельно от газа сгорания (который можно использовать для других назначений, таких как отопление помещений и для других сушильных печей).
Регулирование клапанов 74 и 75 для смешивания, однако, приводит к падению давления в различных контурах газа сгорания. Для компенсации таких падений давления и обеспечения тем самым уравновешивания давлений и поддержания отрицательного давления при постоянном значении в топке 6 обеспечивается уравновешивающий контур для каждого контура горячего и холодного газа сгорания.
Этот уравновешивающий контур позволяет повторно инжектировать часть горячих или холодных газов сгорания выше по потоку от насоса в рассматриваемом контуре.
Таким образом в контуре 77 горячего газа имеется отвод 80, 83, который соединен с контуром 77 посредством клапана 81 и трехходового стопорного крана 82. Часть горячих газов, отобранная выше по потоку от клапанов 74, 75, таким образом направляется в другом направлении после выхода из стопорного крана 82 по трубопроводу 83, выше по потоку от насоса 79.
В контуре 73 холодного газа имеется отвод 84, 85, который соединен с контуром 73 посредством клапана 86 и трехходового стопорного крана 87. Часть холодных газов, отобранная выше по потоку от клапанов 74, 75 для смешивания, таким образом, направляется в другом направлении после выхода из стопорного крана 87 по трубопроводу 85, выше по потоку от насоса 78.
Клапаны 81, 86 и стопорные краны 82, 87 управляются средством регулирования 23 в соответствии с замером отрицательного давления в топке 6, при этом такой замер проводится с использованием подходящего датчика (не показан). На самом деле легче измерить отрицательное давление в топке, чем измерять поток газа, образовавшийся при сгорании топлива, который затем обрабатывается конденсатором 11. В режиме функционирования, описанном таким образом, именно управление отрицательным давлением над топкой обеспечивает скорость сгорания таким образом, чтобы регулировался поток образовавшихся газов.
Эти уравновешивающие контуры позволяют регулировать поток горячих или холодных газов несмотря на любое изменение, проведенное во время функционирования, регулирования клапанов 74, 75 для смешивания.
На Фиг.7 схематично показаны две печи: сушильная печь 12 и печь 4 для обработки.
В каждую печь подается газ сгорания при температуре, которая регулируется с использованием отдельного смешивающего клапана 74 или 75.
В соответствии с этим воплощением изобретения конструкция каждой печи упрощается.
На Фиг.9а и 9b показаны увеличенные изображения конструкции печей 4 и 12.
Такая печь включает в себя две боковые стенки 55а, 55b, расположенные одна против другой. Эти стенки делаются в виде коробчатых структур, в которых циркулируют газы сгорания. Однако здесь каждая боковая стенка разделена на две отдельные полуструктуры 55а1, 55а2 и 55b1 55b2.
Нижняя коробчатая структура 55а1 или 55b1 предназначена для приема газов сгорания, которые подаются посредством клапанов 74 или 75 для смешивания.
Верхняя коробчатая структура 55а2 или 55b2 позволяет собирать газы для их удаления после их прохождения через печь 4, 12.
Чтобы контролировать направление потока газов внутри печи, выше по потоку от нижних коробчатых структур 55а1, 55b1 расположен трехходовой клапан 88 или 89. Другой трехходовой клапан 90 или 91 расположен ниже по потоку от верхних коробчатых структур 55а2, 55b2.
Таким образом, также возможно обеспечить посредством управления двумя клапанами в рассматриваемой печи контроль за направлением, в котором газы (G) проходят от одной перегородки 55а к другой перегородке 55b.
На Фиг.9а таким образом показана печь, в которой газы циркулируют справа налево. Трехходовой клапан 88, 89 управляется так, чтобы он направлял газы сгорания к нижней правой коробчатой структуре 55b1. Газы выходят из этой структуры через перфорации 65, и они двигаются в направлении, показанном стрелками, к верхней левой коробчатой структуре 55а2. На самом деле клапан 90, 91 управлялся так, чтобы изолировать верхнюю правую коробчатую структуру 55b2 и связать верхнюю левую коробчатую структуру с контуром для удаления газа (ко второму конденсатору 41).
Неактивные коробчатые структуры показаны на Фиг.9а, 9b темным цветом. С этим воплощением изобретения больше не нужно обеспечивать скользящую створку для блокирования перфораций в стенках. Газы естественно следует по пути, который сделан доступным для них.
Как показано на Фиг.9b, при инверсии направлений в клапанах 88, 89 и 90, 91 поток газа течет в противоположном направлении: от нижней левой коробчатой структуры 55а1 к верхней правой коробчатой структуре 55b2.
Такое воплощение печей является более простым по конструкции и более надежным, чем воплощение, описанное выше со ссылкой на Фиг.4-6. Оно также позволяет герметизировать печи, чтобы тем самым было легче ограничить любые утечки и потери газа.
На Фиг.7 показаны ниже по потоку от печей вторые конденсаторы 41, которые позволяют удалить воду, находящуюся в газах, после их выхода из печей.
Эти конденсаторы 41 связаны с охлаждающим средством 14 группами трубопроводов Т41. Вода, содержащая остатки, вводится в резервуары 92, 93. На Фиг.7 видно, что (печь 12 является сушильной печью) газы, выходящие из печи 12, включают в себя только воду, и последнюю можно вывести от выхода резервуара 92 прямо в коллектор 94, который затем отводит воду в установку 95 для обработки.
Печь 4 является печью для термообработки древесины, при этом конденсат газов, выходящих из этой печи, таким образом включает в себя многочисленные летучие органические соединения, такие как конденсируемые углеводороды. Резервуар 93 таким образом связан с декантирующим средством 42 (например, разделяющего типа с переливом масла), которое разделяет воду и масла (или жирные кислоты), которые затем извлекаются в резервуаре 44 для их последующего повторного применения (регенерируются для использования в химической промышленности или применяются в качестве топлива).
Вода от средства 42 удаляется в коллектор 94. Газообразные фракции выводимых отходов могут быть извлечены и подведены к горелке, как было описано со ссылкой на предшествующее воплощение.
На Фиг.7 показано, что вторые конденсаторы 41 связаны ниже по потоку с коллектором 100 для удаления газов в атмосферу. Этот коллектор включает в себя клапанатор 43 (или клапанирующий блок), который позволяет регулировать скорость потока газов в печах 4, 12. Это регулирование завершается посредством сопел Вентури 96 и 97, обеспечивающих небольшое отрицательное давление в печах 4, 12. Величина отрицательного давления подстраивается с использованием клапанов 98 и 99, которые управляются управляющим средством 23.
Кроме того, отвод 73, который делится на два подотвода 73а и 73b, также подводит часть охлажденных газов, выходящих из конденсатора 11, к двум клапанам 74 и 75 для смешивания.
Клапан 76 позволяет изолировать этот отвод, подводящий охлажденные газы.
Блок для обработки в соответствии с этим воплощением таким образом включает в себя два отдельных контура, выводящих газы сгорания из конденсатора 11:
Холодный контур (73, 73а, 73b), показанный прерывчатыми линиями на Фиг.7.
Горячий контур (77, 77а, 77b), показанный сплошными линиями на Фиг.7.
Стрелки позволяют визуально показать направление потока газа в различных контурах во время нормального функционирования блока.
В соответствии с этим воплощением изобретения температура, требующаяся для обработки (или для сушки древесины), будет регулироваться с помощью дозирования посредством смешивающих клапанов 74, 75 смеси холодных газов сгорания и перегретых газов сгорания.
Смешивающие клапаны 74 и 75 связаны с электронным средством 23 регулирования температуры. Средство 23 также используется для управления открытием или закрытием клапанов 72 и 76, что позволяет изолировать различные контуры.
Наконец, средство 23 позволяет управлять двумя насосами 78 и 79. Каждый из этих насосов расположен на отдельном горячем или холодном контуре и позволяет регулировать газовый поток в упомянутом контуре. Насос 78 таким образом расположен на холодном контуре 73, и насос 79 расположен на горячем контуре (но выше по потоку от теплообменника 16).
На самом деле важно, чтобы сумма газовых потоков, циркулирующих в каждом из контуров 73, 77, была равна потоку газа, выходящему из конденсатора 11, чтобы не погасить горение. Тяга из выпускной трубы таким образом обеспечивается поддержанием отрицательного давления в топке.
Кроме того, насос 79 позволяет регулировать скорость потока газов, циркулирующих в теплообменнике 16, чтобы тем самым обеспечить самый высокий из возможных тепловой КПД.
Клапаны 98, 99 таким образом позволяют тонко регулировать скорость потока газа в печах. Фактически предпочтительно, чтобы эта скорость потока была настолько низкой, как это возможно (несколько десятков сантиметров в секунду), для того, чтобы проводимая термообработка сильно напоминала пропаривание, которое позволяет избежать искривления и разрыва обрабатываемых органических материалов (древесины).
Клапаны 98 и 99 могут быть расположены выше по потоку от вторых конденсаторов 41. Таким образом, было бы предпочтительно соединять несколько печей с одним и тем же конденсатором 41. Каждый клапан 98, 99 в этом случае будет отдельно обеспечивать управление газовым потоком в печи, с которой он связан.
Можно заметить из вышеприведенного описания, что это воплощение изобретения особенно экономично и позволяет оптимально использовать тепловую энергию, подаваемую топкой как для получения газа, обедненного кислородом, так и для нагревания и регулирования его температуры и его циркуляции в печах.
Это воплощение, однако, требует специальной пусковой фазы, которая теперь будет описана со ссылкой на Фиг.8.
Во время этой пусковой фазы нужно запустить работу абсорбционного охлаждающего средства 14. Последнее должно достигнуть своего рабочего режима, при котором получают заданную температуру в конденсаторе 11 (между 5 и 20°С), обеспечивающую проведение конденсации загрязнений в газах сгорания.
Пусковая фаза таким образом будет использовать тепловую энергию горелки для запуска работы охлаждающего средства, Фактически это теплообменник 35, который собирает тепловую энергию, требующуюся для охлаждающего средства 14.
Во время этой пусковой фазы печи 4, 12 полностью отсоединяются от газовых контуров.
Клапаны 72 и 76 таким образом закрыты, и газы сгорания не циркулируют в холодном контуре 73. Смешивающие клапаны 74 и 75 находятся, кроме того, в положении, в котором они изолируют печи 4 и 12.
На Фиг.8 показаны активные газовые контуры сплошными линиями, а неактивные газовые контуры - пунктирными линиями.
Насосы 78 и 79 останавливают. Выше по потоку от перегревателя 16 расположен невозвратный клапан 104 между насосом 79 и горячим контуром 77.
Таким образом, газы сгорания, выходящие из топки, отводятся по трубопроводу 103 непосредственно в свободную атмосферу.
Клапан 102 для этого открывался и трехходовой стопорный кран 87 располагался так, чтобы отсоединить уравновешивающий контур 84, 85.
Единственной функцией газов сгорания является таким образом запуск охлаждающего средства посредством теплообменника 35.
Контур перегревателя 16 таким образом не принимает поток газов сгорания во время запускающей фазы. Чтобы избежать его ухудшения во время этой фазы, в нем заставляют циркулировать дегидратированный свежий воздух. Этот воздух подается вентилирующей установкой 106 через невозвратный клапан 105, и он подается в перегреватель 16. Воздух дегидратируется посредством конденсатора 107 и специального охлаждающего средства (обычного компрессорного охлаждающего средства). Конденсированная вода удаляется в декантирующее средство 13.
Невозвратные клапаны 104 и 105 обеспечивают изоляцию контура свежего воздуха запускающей фазы и контура газов сгорания один от другого. Этого достаточно для предотвращения прохождения воздуха, подаваемого вентилирующей установкой 106 в насос 79 (клапан 104), и наоборот для предотвращения возврата газов сгорания от перегревателя 16 к вентилирующей установке во время постоянного функционирования (клапан 105).
Дегидратированный воздух таким образом подводится к перегревателю 16 и проходит через горячий контур 77. Он не может поступать к печам (смешивающие клапаны 74, 75 закрыты), и он поступает в контур 80 через клапан 81, который открыт. Трехходовой стопорный кран 82 расположен таким образом, что этот воздух, нагретый топкой 6, удаляется в свободную атмосферу через трубопровод 103.
Конденсатор 101 расположен на контуре 80. Этот конденсатор связан с абсорбционным охлаждающим средством 14 (параллельно с основным теплообменником или котлом 35). Он обеспечивает дополнительное извлечение тепла, переносимого горячим воздухом. Быстрый запуск охлаждающего средства 14 таким образом облегчается.
Нагретый воздух из контура 80 может подводиться в топку 6 для обеспечения его предварительного нагревания.
Когда температура в конденсаторе 11 достигает заданной величины (между 5 и 20°С), клапаны 72 и 76 постепенно открываются, а клапан 102 постепенно закрывается, и запускаются насосы 78 и 79 (и вентилирующая установка 106 отключается). Различные клапаны и смесители и после этого управляются так, чтобы уравновесить потоки в зависимости от температур, требующихся для печей.
Когда клапан 102 полностью закрывается и вентилирующая установка 106 останавливается, запускающая фаза завершается.