УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУКОКСОВАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к устройству для моделирования процесса полукоксования твердых топлив может быть использована для исследования технологии нагрева топлива твердым теплоносителем.
Известна лабораторная печь для моделирования процесса слоевого коксования, содержащая камеру коксования с греющими простенками, разделенную перегородками на секции с термопарами (см. патент РФ №2105031, опубл. 20.02.1998, кл. С10В 1/00, F27B 17/02)
Недостатками такого устройства является то, что оно предназначено для исследования только изменений угольной массы без вывода парогазовой смеси. Нагрев исследуемого образца ведут через стенку и не учитывает специфику термопереработки топлива за счет нагрева твердым теплоносителем.
Известно устройство для моделирования процесса полукоксования и определения выхода продуктов полукоксовании (реторта Фишера). Устройство содержит герметичную реторту с термопарой и выводом парогазовой смеси, которую помещают в печь с электрообогревом. (см. Межгосударственный стандарт. Топливо твердое миниральное. Методы определения выхода продуктов полукоксования. ГОСТ 3168-93. (ИСО 647-74), дата введения 1.01.95).
Основной недостаток реторты Фишера - невозможность ее использования для моделирования процесса полукоксования с нагревом твердым теплоносителем, так как нагревание исследуемого образца в ней осуществляют
через стенку в алюминиевой реторте. Не учитывается возможное физико-химическое взаимодействие твердого теплоносителя с топливом и с парогазовой смесью.
Предлагаемое устройство предназначено для устранения этого недостатка и решает задачу обеспечить идентичность условий протекания процесса пиролиза при тестировании топлива и при реализации промышленной технологии пиролиза топлива с твердым теплоносителем.
Для решения поставленной задачи устройство для моделирования процесса полукоксования твердого топлива включает бункер топлива, снабженный выпускным патрубком с клапаном, вертикальную камеру нагрева твердого теплоносителя, помещенную в печь с электрическим обогревом и снабженную загрузочным патрубком для твердого теплоносителя, воронкой с клапаном для выгрузки, загрузочной воронкой для топлива, выходной конец которой расположен в воронке клапана для выгрузки, и зоной, смешения с перегородками, расположенной под клапаном для выгрузки, герметичный пиролизер, помещенный в печь с электрическим обогревом, расположенный под камерой нагрева и снабженный термопарами, выводом парогазовых продуктов, мешалкой и разгрузочным патрубком с запорным устройством, причем клапан бункера расположен в загрузочной воронке камеры нагрева и установлен с клапаном для выгрузки камеры нагрева на общем вертикальном штоке, снабженным пружиной, с возможностью их одновременного вертикального перемещения.
На фиг.1 приведено устройство для моделирования процесса полукоксования твердого топлива.
Устройство содержит бункер топлива 1. Выпускной патрубок 2 бункера 1 перекрывает клапан 3. В двухсекционную печь 4 с электрическим обогревом помещены вертикальная камера нагрева 5 твердого теплоносителя и герметичный пиролизер 6, установленный под ней. Камера нагрева 5 твердого теплоносителя снабжена загрузочным патрубком 7 для твердого теплоносителя, воронкой 8 с клапаном 9 для выгрузки, загрузочной воронкой
10 для топлива, выходной конец 11 которой расположен в воронке 8, клапана 9 для выгрузки, и зоной смешения 12 с перегородками 13, расположенной под клапаном 9 для выгрузки. Пиролизер 6 снабжен термопарами 14, выводом парогазовых продуктов 15, мешалкой 16 и разгрузочным патрубком 17 с запорным устройством 18. Клапан 3 бункера 1 расположен в загрузочной воронке 10 для топлива камеры нагрева 5. Клапан для выгрузки 9 камеры нагрева 5 и клапан 3 бункера 1 установлены на общем вертикальном штоке 19, снабженным пружиной 20, с возможностью их одновременного вертикального перемещения. Пружина 20 обеспечивает плотное прилегание клапанов 3 и 9 к отверстиям.
Устройство работает следующим образом.
В бункер 1 при закрытом клапане 3 загружают испытуемое топливо, а в камеру нагрева 5 при закрытом клапане 9 - твердый теплоноситель, в количестве в 3-4 раза превышающем по массе количество топлива. Затем включают секции печи 4 и производят нагрев теплоносителя в камере нагрева 5 до заданной температуры (500-700°С) и нагрев пиролизера 6 до расчетной температуры процесса (450-550°С). Печь 4 снабжена средствами контроля и регулирования температуры. Затем с помощью штока 19 одновременно открывают клапаны 3 и 9 для подачи топлива и теплоносителя через зону смешения 12 и в пиролизер 6, заранее нагретый до заданной температуры пиролиза. Смесь топлива и теплоносителя выдерживают в пиролизере 6 заданное время, в течение которого происходит термическое разложение топлива, а образующиеся парогазовые продукты через вывод 15 направляют на конденсацию.
После завершения процесса пиролиза пиролизер разгружают через разгрузочный патрубок 17. При необходимости используют мешалку 16.
Практически при термопереработке твердых топлив с твердым теплоносителем в качестве теплоносителя используют золу или коксозольный остаток процесса переработки топлива. При ее смешивании с топливом может происходить химическое взаимодействие этих материалов, которое
может существенно влиять на состав, а также выход получаемых продуктов пиролиза.
Для выявления этого влияния дополнительно проводят опыт при одинаковых условиях полукоксования топлива с использованием в качестве твердого теплоносителя инертного огнеупорного дисперсного материала, например кварцевого песка, и полученные результаты сравнивают.