УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИРОЛИЗА ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к области пиролиза древесины, а именно к получению угля, и может быть использована в лесной и деревообрабатывающей промышленности для переработки технологической древесины и ее отходов.
Известно устройство для получения древесного угля [1], включающее печь, камеру и дымовую трубу. Камера соединена каналами с печью и дымовой трубой. Камера в верхней части имеет люки с крышками. В камере расположены реторты. Реторты имеют в нижней части отверстия. Реторты соединены каналами с печью.
Печь топят дровами или древесными отходами и пиролизными газами. Пиролизные газы образуются в процессе пиролиза сырья, находящегося в ретортах. Пиролизные газы попадают в печь через каналы, соединяющие реторты с печью. Реторты с древесными отходами загружают в камеру и выгружают по окончании процесса пиролиза. Для выгрузки реторты крышку над ретортой открывают и реторту извлекают из печи. На место извлеченной реторты ставят холодную реторту с сырьем, крышку над ретортой закрывают.
Недостатками известного устройства являются: большие энергетические затраты ввиду потери тепла при открывании крышек печи, невозможность использования тепла остывающих реторт и значительное вертикальное перемещение реторт при их загрузке и выгрузке.
Наиболее близким по технической сущности и получаемому результату является устройство [2], позволяющее несколько уменьшить потери тепла за счет закрывания шиберов на каналах, соединяющих
камеры между собой, включающее печи, камеры и дымовую трубу. Камеры соединены между собой каналами с шиберами. Каждая камера соединена каналами с шиберами с печью и дымовой трубой. В камерах размещены реторты. Реторты имеют в нижней части отверстия. В верхней части камер расположены люки с крышками.
Устройство работает следующим образом. Печь топят дровами или древесными отходами. Образующиеся дымовые газы направляют в несколько последовательно соединенных каналами камер. Из последней камеры дымовые газы через канал и открытый шибер подают в дымовую трубу. Реторты, расположенные в камерах, нагревают, происходит сушка, а затем пиролиз дров или древесных отходов, находящихся в них. Пиролизные газы подают в топки и сжигают. После окончания процесса пиролиза прекращается подача пиролизных газов в печь и дымовых газов в камеру. Шиберы на каналах, соединяющих камеру с другими камерами, закрывают. Крышку камеры открывают, извлекают горячую реторту с готовым углем, загружают холодную реторту с сырьем и закрывают крышку. Загрузку и выгрузку реторт производят с помощью кранового оборудования.
Недостатками наиболее близкого аналога являются большой расход энергии вследствие потери тепла остывающих камер и реторт, потери энергии в результате неполного сгорания топлива в охлаждаемой входящим холодным воздухом печи, потери энергии на нагревание излишнего воздуха, подаваемого в печь, а также расхода энергии на значительные перемещения реторт в вертикальном направлении при загрузке и выгрузке.
Задачей предполагаемой полезной модели является снижение энергетических затрат.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для пиролиза древесных отходов, включающем камеры, соединенные
между собой каналами с шиберами, установленные в них реторты, печь, соединенную каналами с шиберами, камерами и ретортами, дымовую трубу, соединенную каналами с шиберами и камерами, согласно полезной модели, в верхней части камер выполнен канал нагретого воздуха с шиберами, соединяющий их с нижней частью печи, в нижней части камер расположены шиберы холодного воздуха, а на боковой поверхности камер размещены люки с крышками.
То, что в верхней части камер выполнен канал нагретого воздуха с шиберами, соединяющий их с нижней частью печи, а в нижней части камер расположены шиберы холодного воздуха, позволяет управлять потоком воздуха в устройстве. Внешний воздух попадает в камеру и нагревается за счет остывания камеры и находящейся в ней реторты. Подогрев входящего воздуха позволяет повысить температуру внутри печи и ускорить процесс горения. Экономия энергии является результатом более полного сгорания топлива в печи, использования меньшего количества воздуха и использования тепла остывающей камеры и реторты. Использование одновременно одного открытого шибера холодного воздуха позволяет эффективно регулировать коэффициент избытка кислорода в печи, не допускать неполного сгорания пиролизных газов и таким образом экономить энергию. Использование люков с крышкой на боковой поверхности камер позволяет выгружать и загружать реторты без значительного перемещения в вертикальном направлении, т.е. снизить затраты энергии.
Предлагаемое устройство проиллюстрировано фиг.1-2.
На фиг.1 изображена схема устройства, на фиг.2 изображен горизонтальный разрез камеры.
Устройство состоит из печи 1 и трех камер 2, 3, 4. В камерах 2, 3 и 4 расположены реторты 5. Шиберы 6, 7 и 8 расположены в нижней части камер 2, 3 и 4. Шиберы 9, 10 и 11 расположены под ретортами 5.
Шиберы 12, 13 и 14 расположены в нижней части камер 2, 3 и 4. Шиберы 15, 16 и 17 и шиберы 18, 19 и 20 холодного воздуха расположены в нижней части камер 2, 3 и 4. Шиберы 21, 22 и 23 расположены в верхней части камер 2, 3 и 4. Каналы 24, 25, 26, 27 расположены в нижней части камер 2, 3, 4. Канал 28 нагретого воздуха размещен в верхней части камер 2, 3, 4 и соединяет их с печью 1. Дымовая труба 29 размещена рядом с камерами 2, 3, 4 и соединена с ними каналом 27. На боковой поверхности камер 2, 3 и 4 выполнены люки. На люках закреплены крышки 30. По периметру люков выполнено жаростойкое уплотнение 31. Каждая крышка имеет петли 32. Петли 32 прикреплены к крышке 30 и соответствующей камере. На камере подвижно закреплены откидные болты 33.
Устройство работает следующим образом. В реторты 5 загружают древесные отходы. Реторты 5 устанавливают в камеры 2, 3 и 4 по мере надобности. Печь 1 топят дровами или древесными отходами и пиролизными газами, образующимися в процессе пиролиза древесины в ретортах 5. При проведении процесса пиролиза в реторте 5, расположенной в камере 2, открывают шиберы 6, 9, 10, 12, 13, 16, 20 и 23, дымовые газы поступают из печи 1 через канал 24 и открытый шибер 6 в камеру 2. Дымовые газы отдают тепловую энергию реторте 5 и камере 2, после чего, через открытый шибер 12 по каналу 26 и открытый шибер 13 они поступают в камеру 3. Дымовые газы отдают тепловую энергию камере 3 и реторте. Через открытый шибер 16 они поступают в канал 27 и в дымовую трубу 29. Холодный воздух через открытый шибер 20 холодного воздуха поступает в камеру 4, где нагревается за счет тепла остывающей реторты 5 и камеры 4. Нагретый воздух через открытый шибер 23 и канал 28 нагретого воздуха поступает в печь 1. В это время шиберы 18, 19 холодного воздуха и шиберы 7, 8, 11, 14, 15, 17, 21, 22 закрыты. Пиролизные газы, образующиеся в
ретортах 5, находящихся в камерах 2 и 3 через открытые шиберы 9, 10 и канал 25 поступают в печь 1, где смешиваются с нагретым воздухом и сгорают. После остывания камеры 4 реторты 5, находящейся в ней, освобождают откидные болты 33. Крышку 30 поворачивают на петлях 32, она выходит из соединения с уплотнением 31 и открывает доступ к люку камеры. Через открытый люк камеры 4 реторту с готовым углем выгружают и загружают реторту с сырьем. Закрывают крышку 30. Накидные болты 33 вводят в соприкосновение с крышкой и затягивают. Крышка 30 соприкасается с жаростойким уплотнением 31 и герметизирует камеру 4. В это время процессы низкотемпературного пиролиза и пиролиза в других камерах продолжаются. Устройство работает в непрерывно-периодическом режиме. Когда в реторте 5 камеры 2 происходит пиролиз, в реторте 5 камеры 3 происходит сушка и низкотемпературный пиролиз, а в камере 4 происходит охлаждение реторты 5 с готовым продуктом. После выгрузки остывшей реторты 5 с готовым продуктом из камеры 4 и загрузки туда реторты с сырьем в ней начинают процесс сушки и низкотемпературного пиролиза, пиролиз проводят в камере 3 и охлаждение в камере 2. Для этого шиберы 6, 9, 12, 16, 20 и 23 закрывают, а шиберы 7, 11, 14, 17, 18 и 21 открывают. Потом выгружают остывшую реторту с готовым продуктом из камеры 2, загружают туда реторту с сырьем и начинают процесс сушки и низкотемпературного пиролиза, пиролиз в камере 4 и охлаждение в камере 3. Для этого шиберы 7, 10, 13, 17, 18 и 21 закрывают, а шиберы 8, 9, 12, 15, 19 и 22 открывают.
Изготовлено устройство, содержащее печь, сваренную из листовой стали и футерованную с внутренней стороны огнеупорным кирпичом. Печь имеет люк с крышкой шириной 0,4 м и высотой 0,4 м. Размеры печи: ширина 1,2 м, длина, 1,2 м, высота 1,6 м. Три камеры выполнены из листовой стали. Камеры имеют размеры: ширина 1,4 м, длина 1,4 м,
высота 1,5 м. У каждой камеры отсутствует боковая сторона - это люк. Люк закрыт крышкой, закрепленной на камере посредством шарниров. Размеры крышки: ширина 1,4 м и высота 1,5 м. На каждой камере закреплены накидные болты. Камеры установлены на полозьях, выполненных из стальной трубы. В каждой камере установлено по четыре реторты. Реторты имеют размеры: диаметр 0,6 м, высота 0,9 м. В нижней части реторт размещены перфорированные крышки. Канал, соединяющий печь с камерами, выполнен из жести в виде короба 350×350 мм и футерован с внутренней стороны огнеупорным кирпичом. Каналы, соединяющие камеры с дымовой трубой и между собой, выполнены из стальной трубы диаметром 150 мм. Канал нагретого воздуха с шиберами выполнен из стальной трубы диаметром 150 мм и соединяет верхнюю часть камер с нижней частью печи. Шиберы холодного воздуха выполнены из отрезков трубы диаметром 150 мм и длиной 100 мм. Канал, соединяющий реторты с печью, выполнен из стальной трубы диаметром 100 мм. Шиберы выполнены в виде круглых стальных пластин, вращающихся на оси в трубе, приваренной к камере. Для соединения труб, образующих каналы, и шиберов, смонтированных на камерах, использованы фланцевые соединения. Трубы соединены с печью фланцевыми соединениями. Дымовая труба имеет диаметр 200 мм и высоту 8 м. Дымовая труба выполнена из жести. Горячие поверхности установки теплоизолированы с внешней стороны матами из базальтового волокна, а базальтовые маты защищены от внешней среды листовой жестью.
Экономия энергии в результате использования подогретого входящего воздуха, использования тепла остывающих камер и реторт и более точного поддержания коэффициента избытка воздуха в печи составляет более 50% по сравнению с наиболее близким аналогом. Выгрузка реторт через люки, расположенные на боковой поверхности
камер, позволила отказаться от использования кранового оборудования, требующего питания от электрической сети.
Предлагаемое устройство найдет применение в лесной и деревообрабатывающей промышленности для получения древесного угля.
Использованная литература
1. Патент РФ 1790209, Установка для производства древесного угля. С 10 В 1/04, С 10 В 53/02, заявл. 21.09.90, опубл. 11.27.95.
2. Патент РФ 2237699, Устройство для получения угля. С 10 В 53/02, заявл. 07.08.03, опубл. 10.10.04.