Установка для получения активированного угля из углеродосодержащего сырья

Предполагаемая полезная модель - Установка для получения активированного угля из углеродосодержащего сырья - относится к области производства активированного угля из углеродосодержащего сырья.
Известна крупнотоннажная пиролизная установка Выродов В.А., Кислицын А.Н., Глухарева М.И. и др. "Технология лесохимических производств". Учебник для ВУЗов. М., Лесная промышленность, 1987 г. как наиболее эффективно работающая на лесохимических заводах. Реторта представляет собой стальной цилиндр внутренним диаметром 2,7 м, полезная высота 15:18 м. Реторта имеет верхнее загрузочное устройство для загрузки после предварительной сушки чурок древесины, внизу - конусное устройство для выгрузки угля. Реторта имеет четыре штуцера: для выхода парогазовой смеси, для ввода в реторту теплоносителя, для вывода газов, охлаждающих уголь, и для ввода в реторту холодных газов, охлаждающих уголь, и для ввода в реторту холодных газов для охлаждения угля. Для улучшения распределения теплоносителя в реторте и обеспечения более равномерной прокалки угля в середине реторты установлен опрокинутый конус. На расстоянии 1,2 м от него установлен второй конус, из-под которого газы, охлаждающие уголь и нагревающиеся при этом, отводятся газодувкой в топку. Стальной конус, обращенный основанием вниз, задерживает, регулирует спуск центральной части столба древесины, уменьшает давление на выгрузочный затвор.
Однако эта установка спроектирована для промышленной переработки в древесный активированный уголь специально готовящихся чурок одного размера (как правило, их длина 200…300 мм). Для работы с другими, сильно отличающимися размерами твердой фракции, эта установка не пригодна. При работе с опилками и мелкой щепой в этой установке происходит частое "зависание" сырья, слипание в комья, неравномерный прогрев. Причина подобных явлений в склонности данного сырья к комкуемости, к образованию "сводов" и т.п. Как следствие, слабоуправляемый технологический процесс и низкое качество активированного угля.
Известна установка (RU №2104926, С01В 31/08, опубл. 20.02.1998) для получения активированного угля из древесных опилок и мелкой щепы, принимаемая в качестве прототипа, включающая питательный бункер, колонну пиролиза, имеющую вертикальный вращающийся вал, топку, вентилятор и камеру охлаждения, в колонне пиролиза на вертикальном вращающемся валу закреплены перфорированные и неперфорированные диски с секторным отверстием, делящие колонну на технологические камеры, включающие питающий бункер, камеры сушки, пиролиза и охлаждения угля и коллекторные газовые камеры, между частью дисков и в питающем бункере к корпусу колонны прикреплены радиальные перегородки, делящие пространство технологических камер на равное количество секторов, расположенных друг под другом, подводящие и отводящие газообразный теплоагент штуцера расположены на корпусе колонны между другими дисками, образующими коллекторные камеры, в питающем бункере и в камере сушки к валу крепятся рыхлители, выполненные в виде полос, расположенных под углом атаки 0-45° к горизонту, и два шлюзовых затвора, выполненных в виде секторов диска, в камере сушки между верхним ограничивающим диском и радиальными перегородками на корпусе колонны расположен технологический лючок, при этом в коллекторных камерах секторные отверстия обрамлены обечайками, образующими колодцы, которые смещены друг относительно друга вокруг вертикальной оси колонны на угол, превышающий угловой размер секторного отверстия.
Недостатки данной установки заключаются в сложности изготовления, в большой капиталоемкости и невозможности контролировать процессы пиролиза и активации, из-за чего имеет место получение угля неоднородного качества.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является управляемый непрерывный процесс пиролиза и активации углеродосодержащего сырья, в том числе из древесных опилок и мелкой щепы, дозированная подача сырья, поддержание температурных процессов за счет сжигания пиролизных газов, собственная парогенерация, осуществление процесса в непрерывно перемешивающемся горизонтальном слое и за счет этого получение активированного угля стабильно высокого качества.
Установка для получения активированного угля из углеродосодержащего сырья приведена на фиг. 1, где обозначено
1. Вентилятор
2. Питательный бункер
3. Узел выгрузки активированного угля
4. Рама
5. Камера нагрева с корпусом
6. Топка
7. Парогенератор
8. Цилиндрическая колонна пиролиза для парогазовой обработки с кожухом
9. Выхлопная труба
10. Кран отбора жижки в отдельную ёмкость
11. Кран отбора пиролизных газов
12. Нагнетатель пиролизных газов в топку
13. Газгольдер
14. Привод верхнего загрузочного устройства
15. Верхнее загрузочное устройство для подачи сырья
16. Барабанный узел загрузки измельченного углеродосодержащего сырья
17. Привод колонны пиролиза
18. Водоохлаждаемая камера охлаждения узла выгрузки активированного угля с системой водоохлаждения
19. Отдельная ёмкость для жижки.
Сущность Установки для получения активированного угля из углеродосодержащего сырья поясняется следующим.
Установка для получения активированного угля из углеродосодержащего сырья, содержащая 1. Вентилятор, 2. Питательный бункер, 6. Топку, 8. Цилиндрическую колонну пиролиза для парогазовой обработки с кожухом, 18. Водоохлаждаемую камеру охлаждения узла выгрузки активированного угля с системой водоохлаждения, характеризующаяся 16. Барабанным узлом загрузки измельченного углеродосодержащего сырья, 14. Приводом верхнего загрузочного устройства, заключенными в 15. Верхнее загрузочное устройство для подачи сырья для загрузки исходного углеродосодержащего сырья в 8. Цилиндрическую колонну пиролиза для парогазовой обработки с кожухом, в которую подается пар из 7. Парогенератора.
В 6. Топку 12. Нагнетателем пиролизных газов в топку подается часть газов для сжигания и тепло от сжигания используется для нагрева сырья в смонтированной внутри 5. Камеры нагрева с корпусом вращающейся 8. Цилиндрической колонне пиролиза для парогазовой обработки с кожухом.
Вращение 8. Цилиндрической колонны пиролиза для парогазовой обработки с кожухом осуществляется электромеханическим 17. Приводом колонны пиролиза.
Продукты горения удаляются из 5. Камеры нагрева с корпусом 1. Вентилятором в 9. Выхлопную трубу, при этом проходя через 7. Парогенератор и отдавая часть своего тепла на парогенерацию.
Каркас 5. Камеры нагрева с корпусом исполнен из листовой стали и профилированного проката в виде уголков и швеллеров. Каркас в верхней части имеет съемные поперечные элементы из уголков для возможности монтажа 8. Цилиндрической колонны пиролиза для парогазовой обработки с кожухом или демонтажа при ремонте.
Огнеупорный и теплоизоляционный слои футеровки 5. Камеры нагрева с корпусом выполнены из современных материалов, включая волокнистые.
Базовым узлом, служащим для сборки и установки 15. Верхнего загрузочного устройства для подачи сырья, 5. Камеры нагрева с корпусом и других элементов конструкции, а также для наклона 5. Камеры нагрева с корпусом, является опорная сварная 4. Рама.
Углеродосодержащее сырье во время работы установки последовательно проходит все рабочие полости упомянутых выше узлов, превращаясь из щепы в активированный уголь, выгружаемый через 3. Узел выгрузки активированного угля.
Система водоохлаждения обеспечивает подачу воды в 18. Водоохлаждаемую камеру охлаждения узла выгрузки активированного угля с системой водоохлаждения, для охлаждения продуктов - активированного угля и пиролизных газов. При охлаждении пиролизных газов, высококипящие вещества конденсируются в так называемую жижку, которая через 10. Кран отбора жижки в отдельную ёмкость удаляется в 19. Отдельную ёмкость для жижки, а газообразные составляющие пиролизных газов удаляются через 11. Кран отбора пиролизных газов в 13. Газгольдер.
При этом полость 5. Камеры нагрева с корпусом соединяется с полостью кожуха 7. Парогенератора, а 3. Узел выгрузки активированного угля и 18. Водоохлаждаемая камера охлаждения узла выгрузки активированного угля с системой водоохлаждения, служащие для охлаждения пиролизных газов и разделения их на летучие и тяжелые фракции, размещены в кожухе, охватывающем 8. Цилиндрическую колонну пиролиза для парогазовой обработки с кожухом со стороны выходного торца, причем полость кожуха 3. Узла выгрузки активированного угля сообщена с полостью корпуса 6. Топки, а 4. Рама выполнена с возможностью изменения угла наклона 5. Камеры нагрева с корпусом по продольным осям для изменения скорости перемещения углеродосодержащего сырья.
Дополнительные пояснения.
1. Вентилятор - предназначен для удаления продуктов сгорания.
2. Питательный бункер - предназначен для регулируемой подачи углеродосодержащего сырья, которая осуществляется вращением 16. Барабанного узла загрузки измельченного углеродосодержащего сырья, 14. Приводом верхнего загрузочного устройства.
3. Узел выгрузки активированного угля - предназначен для выгрузки и охлаждения готового активированного угля, а также для охлаждения пиролизных газов, разделения их на летучую фракцию (для последующего сжигания) и тяжелую (так называемую жижку), отвода жижки через 10. Кран отбора жижки в отдельную ёмкость и отвода летучей фракции пиролизных газов через 11. Кран отбора пиролизных газов в 13. Газгольдер.
4. Рама - предназначена для установки всех узлов и агрегатов, а также для регулировки угла наклона 5. Камеры нагрева с корпусом.
5. Камера нагрева с корпусом (с футеровкой) - предназначена для размещения 8. Цилиндрической колонны пиролиза для парогазовой обработки с кожухом и ее нагрева.
6. Топка (камера сгорания) - предназначена для первоначального нагрева, запуска Установки для получения активированного угля из углеродосодержащего сырья и дальнейшего поддержания температурного режима, необходимого для парогенерации, процесса пиролиза и активации углеродосодержащего сырья.
7. Парогенератор - предназначен для производства и перегрева пара, необходимого для процесса активации углеродосодержащего сырья.
8. Цилиндрическая колонна пиролиза для парогазовой обработки с кожухом - предназначена для непосредственно пиролиза и активации углеродосодержащего сырья. 8. Цилиндрическая колонна пиролиза для парогазовой обработки с кожухом приводится во вращение 17. Приводом колонны пиролиза.
9. Выхлопная труба - предназначена для отвода дымовых газов.
Установка для получения активированного угля из углеродосодержащего сырья работает следующим образом.
Управляемый непрерывный процесс пиролиза и активации углеродосодержащего сырья, в том числе из древесных опилок и мелкой щепы, осуществляется подачей из 2. Питательного бункера, 16. Барабанным узлом загрузки измельченного углеродосодержащего сырья, приводимым во вращение 14. Приводом верхнего загрузочного устройства, заключенными в 15. Верхнее загрузочное устройство для подачи сырья, в 8. Цилиндрическую колонну пиролиза для парогазовой обработки с кожухом, в которую подается пар из 7. Парогенератора. В 6. Топку установки 12. Нагнетателем пиролизных газов в топку подается часть пиролизных газов для сжигания и тепло от сжигания используется для нагрева сырья в смонтированной внутри 5. Камеры нагрева с корпусом вращающейся 8. Цилиндрической колонне пиролиза для парогазовой обработки с кожухом. Вращение 8. Цилиндрической колонны пиролиза для парогазовой обработки с кожухом осуществляется электромеханическим 17. Приводом колонны пиролиза. Продукты горения удаляются из 6. Топки 1. Вентилятором в 9. Выхлопную трубу, проходя через 5. Камеру нагрева с корпусом и 7. Парогенератор.
Каркас 5. Камеры нагрева с корпусом в верхней части имеет съемные поперечные элементы из уголков для возможности монтажа 8. Цилиндрической колонны пиролиза для парогазовой обработки с кожухом или демонтажа ее при ремонте.
Огнеупорный и теплоизоляционный слои футеровки 5. Камеры нагрева с корпусом выполнены из современных материалов, включая волокнистые.
Базовым узлом, служащим для сборки и установки 16. Барабанного узла загрузки измельченного углеродосодержащего сырья, 5. Камеры нагрева с корпусом и других элементов конструкции, а также для наклона 5. Камеры нагрева с корпусом, является опорная сварная 4. Рама.
Углеродосодержащее сырье, во время работы установки, последовательно проходит все рабочие полости упомянутых выше узлов, превращаясь из щепы в активированный уголь, выгружаемый через 3. Узел выгрузки активированного угля.
Система водоохлаждения обеспечивает подачу воды в 18. Водоохлаждаемую камеру охлаждения узла выгрузки активированного угля с системой водоохлаждения, для охлаждения продуктов - активированного угля и пиролизных газов. При охлаждении пиролизных газов высококипящие вещества конденсируются в так называемую жижку, которая через 10. Кран отбора жижки в отдельную ёмкость удаляется в 19. Отдельную ёмкость для жижки, а газообразные составляющие пиролизных газов удаляются через 11. Кран отбора пиролизных газов в 13. Газгольдер.
Установка для получения активированного угля из углеродосодержащего сырья является конструкцией непрерывного действия, поскольку загружаемое в 2. Питательный бункер исходное сырьё вращающимся 16. Барабанным узлом загрузки измельченного углеродосодержащего сырья непрерывно подается во вращающуюся 8. Цилиндрическую колонну пиролиза для парогазовой обработки с кожухом. Постоянно пересыпаясь во время вращения 8. Цилиндрической колонны пиролиза для парогазовой обработки с кожухом пиролиза, углеродосодержащее сырьё получает вместе с тем поступательное движение вдоль её оси. Для этой цели 5. Камера нагрева с корпусом устанавливается в сторону 3. Узла выгрузки активированного угля под углом от 4°до 7° ниже горизонта. Почти вся 8. Цилиндрическая колонна пиролиза для парогазовой обработки с кожухом расположена в 5. Камере нагрева с корпусом. Исходное сырье, перемещаясь в 8. Цилиндрической колонне пиролиза для парогазовой обработки с кожухом, от 16. Барабанного узла загрузки измельченного углеродосодержащего сырья к 3. Узлу выгрузки активированного угля, по мере движения, нагревается, проходя стадии пиролиза, активации под действием высокой температуры и перегретого водяного пара, и, далее, охлаждается, проходя через 3. Узел выгрузки активированного угля и 18. Водоохлаждаемую камеру охлаждения узла выгрузки активированного угля с системой водоохлаждения. Образовавшиеся пиролизные газы и продукты реакции углеродосодержащего сырья с перегретым водяным паром удаляются из 8. Цилиндрической колонны пиролиза для парогазовой обработки с кожухом через 18. Водоохлаждаемую камеру охлаждения узла выгрузки активированного угля с системой водоохлаждения, через 11. Кран отбора пиролизных газов в 13. Газгольдер.
Часть пиролизных газов, необходимая для обеспечения температурного режима подается на сжигание в 6. Топку 12. Нагнетателем пиролизных газов в топку.
Для обеспечения полноты сгорания в 6. Топку подсасывается воздух с коэффициентом избытка 1,03-1,06. Температура в 5. Камере нагрева с корпусом поддерживается в диапазоне 920-1000°С. Качество активированного угля обеспечивается температурным режимом, подачей перегретого водяного пара в зону пиролиза и активации, регулируемым временем пребывания углеродосодержащего сырья в 8. Цилиндрической колонне пиролиза для парогазовой обработки с кожухом, определяемого скоростью вращения 8. Цилиндрической колонны пиролиза для парогазовой обработки с кожухом и углом наклона 8. Цилиндрической колонны пиролиза для парогазовой обработки с кожухом от 4° до 7° ниже горизонта в сторону 3. Узла выгрузки активированного угля и осуществлением процесса в непрерывно перемешивающемся горизонтальном слое.
За счет конструкции полезной модели (фиг. 1), парогазового способа активации углеродосодержащего сырья и осуществления процесса в непрерывно перемешивающемся горизонтальном слое, достигается получение активированного угля стабильно высокого качества.