УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ

Предлагаемая полезная модель относится к деревоперерабатывающей промышленности, а именно к производству древесного угля и может быть использована в качестве дополнительного источника тепловой энергии.
Известно устройство для получения древесного угля, включающее топочную камеру с топкой, сообщающейся с пиролизной камерой, содержащей выемные реторты и снабженной поддерживающими свод элементами, газосборниками. Между топкой и пиролизно-сушильной камерой расположена переходная камера, снабженная шиберами, перегородка которой выполнена в виде рассеивателя (см. RU 74914, C10B 1/04, C10B 53/02, 20.07.2008).
Известно устройство для получения древесного угля, включающее топку, промежуточную камеру, пиролизную камеру, содержащую выемные реторты и снабженную направляющими поток газа элементами. Устройство снабжено сушильной камерой с направляющими поток газа элементами, представляющими собой вертикальные колонны. Сушильная камера последовательно соединена с пиролизной камерой посредством стенки с воздуховодами (см. RU 66334, C10B 1/04, C10B 53/02, 10.09.2007).
Однако в известных устройствах при сушке в сушильных камерах пар выбрасывается в атмосферу и невозможно определить момент окончания паровыделения и начала процесса пиролиза, что приводит к потерям горючего газа. Расположение газоотводных устройств в нижней части реторты приводит к попаданию мелкой фракции сырья в газоотводы, что приводит к их забиванию и как следствие необходимости частого обслуживания установки. Также к недостаткам указанных устройств являются сложность в прочистке газосборных труб, забиваемых побочными продуктами процесса пиролиза - древесной смолой, отсутствие возможности демонтажа и транспортировки.
Известно устройство для производства древесного угля, состоящее из печной камеры с топочным устройством, над которым установлена реторта с отверстиями для выхода парогазов, расположенными в нижней части реторты и сообщенными с печной камерой (см. RU 2177975, C10B 1/04, 10.01.2002).
Недостатками данного устройства являются сложность в горизонтальной загрузке и выгрузке реторты, невозможность контроля за процессом обжига без дополнительной пароустановки, отсутствие устройств, позволяющих контролировать объем газа подаваемого в топку.
Известное устройство для получения древесного угля, состоящее из блок-камеры пиролиза, представляющего собой герметичный цельнометаллический цилиндрический корпус, прикрепленный непосредственно сверху топочного устройства с загрузочным люком, расположенным на передней торцевой части (см. RU 76912, C10B 1/04, 10.10.2008).
Недостатками данной модели являются возможность загрузки и выгрузки блок - камеры только вручную и только при полностью остывшей камере, отсутствие возможности аварийного сброса пиролизного газа, невозможность прочистки газоотводного канала.
Все вышеописанные известные устройства обладают одним существенным недостатком, а именно: расположение отверстий для сбора пиролизного газа в нижней части реторты, что делает невозможным их замену до полного остывания всей печи, так как воспламенение сухого древесного угля возможно при температуре 50-70°C при доступе кислорода. А применяемые колосники не предотвращают попадание кислорода. Данное обстоятельство резко снижает производительность известных моделей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой полезной модели является устройство для получения древесного, содержащее установленную в корпусе топочную камеру с топкой, дымовую трубу. Над топкой вертикально установлены реторты с крышками. Между верхней частью реторты и крышкой корпуса имеется герметичная полость для сбора продуктов пиролиза из всех реторт. Герметичная полость соединена трубой для подвода продуктов пиролиза к горелочному устройству (см. SU 1826983 A3, C10B 1/04, 53/02, опубл. 07.07.1993).
Недостатками взятого за прототип устройства являются недостаточно высокая производительность устройства, невысокий выход готовой продукции. В известном устройстве отсутствует на трубе для подвода пиролизного газа запорноое устройство, что не обеспечивает регулирование объема подачи пиролизного газа к горелочному устройству и контроля температуры в топочной камере, что может привести к расплавлению топочной камеры при высоких температурах. Кроме того, в известном устройстве отсутствуют системы отбора избытков пиролизного газа, аварийного сброса избытков пиролизного газа из герметичной полости, возможность экстренной остановки устройства.
Технический результат заявляемой полезной модели - повышение производительности и выхода готовой продукции, уменьшение теплозатарат, улучшение характеристик (времени горения) древесного угля, предотвращение создания в пиролизной камере избыточного давления путем перераспределения пиролизного газа, возможность управления процессом пиролиза на любой стадии.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для получения древесного угля, содержащей установленную в корпусе обжиговую печь с дымоотводом и топочной камерой, над которой вертикально установлена съемная реторта с крышкой, между верхней частью реторты и крышкой корпуса имеется герметичная камера для сбора пиролизного газа, соединенная посредством газохода с топочной камерой, согласно полезной модели установка содержит по меньшей мере четыре обжиговые печи, соединенные между собой системой газоходов для подвода пиролизного газа, идущих от пиролизной камеры одной печи в топочную камеру следующей печи, съемная реторта каждой печи зафиксирована в корпусе герметичным консольным устройством с песчаным замком, на крышке реторты имеются предохранительные клапана, оснащенные задвижками, к пиролизной камере каждой печи закреплены снабженные запорной арматурой три газохода для отвода пиролизного газа в топочную камеру, в топочную камеру следующей печи или в общую газосборочную камеру и для аварийного сброса избытков пиролизного газа в систему дымоотвода или экстренного прекращения процесса обжига.
Отличительными признаками заявляемой полезной модели являются наличие по меньшей мере четырех обжиговых печей, соединенных между собой системой газоходов, снабжение реторты предохранительными клапанами с задвижками и фиксация ее герметичным консольным устройством, а также закрепление к пиролизной камере каждой печи трех газоходов с запорной арматурой для отвода пиролизного газа.
Наличие в заявляемой установке по меньшей мере четырех обжиговых печей, соединенных газоходами, способствует перераспределению образовавшихся избытков пиролизного газа на другие печи, что предотвращает создание избыточного давления в пиролизной камере и обеспечивает бесперебойную работу установки с высокой производительностью, а также уменьшение теплозатрат.
Снабжение реторты предохранительными клапанами с задвижками позволяет сократить время нахождения реторты в обжиговой печи в течение одного производственного цикла за счет предотвращения доступа кислорода посредством задвижек к горячему древесному углю после ее извлечения из обжиговой печи для охлаждения.
Закрепление к пиролизной камере каждой печи трех газоходов для отвода пиролизного газа обеспечивает предотвращение создания в пиролизной камере избыточного давления путем перераспределения пиролизного газа. А снабжение газоходов запорной арматурой обеспечивает возможность управления процессом пиролиза на любой стадии, тем самым улучшение характеристик (времени горения) древесного угля, повышение выхода готовой продукции.
Таким образом, выявленные отличительные признаки заявляемой полезной модели обеспечивают достижение указанного выше технического результата.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображена одна обжиговая печь установки для получения древесного угля, на фиг.2 - схема соединения обжиговых печей заявляемой установки, на фиг.3 - то же самое, вид сверху.
Установка для получения древесного угля содержит по крайней мере четыре установленные в корпусе 1 обжиговые печи 2 с топочной камерой 3. Обжиговые печи 2 соединены между собой системой газоходов для подвода пиролизного газа (см. фиг..2 и 3). Корпус 1 снабжен крышкой 4 с песчаным замком консольного типа. Над топочной камерой 3 вертикально установлена съемная реторта 5 с крышкой 6, зафиксированная в корпусе 1 герметичным консольным устройством 7 с песчаным замком для фиксации реторты 5 при обжиге (см. фиг..1). Крышка 6 реторты 5 снабжена предохранительным клапанами 8, снабженными задвижками (на фиг. не показаны). Между крышкой 6 реторты 5 и крышкой 4 корпуса 1 находится герметичная камера для сбора пиролизного газа - пиролизная камера 9. К пиролизной камере 9 каждой печи 2 закреплены три газохода 10, 11, 12, снабженные запорной арматурой 13, 14, 15 соответственно. Газоход 10 предназначен для отвода пиролизного газа в топочную камеру 3, газоход 11 - для отвода пиролизного газа в топочную камеру следующей печи 2 или в общую газосборочную камеру 16, газоход 12 - для аварийного сброса избытков пиролизного газа в систему дымоотвода 17 или экстренного прекращения процесса обжига и предотвращения создания избыточного давления (см. фиг.2). Запорные арматуры 13, 14, 15 газоходов предназначены для регулирования объема проходящего через газоходы пиролизного газа и слива (сбора) побочного продукта - древесной смолы.
Установка для получения древесного угля работает следующим образом.
В реторту 5 загружают топливные брикеты массой 800-1000 кг. Затем реторту 5 помещают вертикально в первую обжиговую печь 2, фиксируют песчаным консольным замком и закрывают крышкой 6. Обжиговую печь 2 герметично закрывают крышкой 4 и фиксируют песчаным замком.
В топочную камеру 3 закладывают источники тепловой энергии (например, дрова). В процессе горения дров топочные газы, заполняя камеру 3, нагревают реторту 5 до температуры 300-400°C в течение 1,5-2 часа. Разогрев реторты 5 происходит при открытых запорных арматурах 13 и 14 на газоходах 10 и 11 соответственно. Под действием высокой температуры и в условиях недостатка кислорода находящееся в реторте 5 древесное топливо начинает разлагаться на летучую часть - пиролизный газ и твердый остаток - древесный уголь. В результате нагревания в реторте 5 повышается давление и под действием избыточного давления клапана 8 крышки 6 поднимаются и происходит выход газа в пиролизную камеру 9. Дальнейший прогрев реторты 5 происходит в течение 1,5-2 часа за счет подвода пиролизного газа по газоходу 10 из пиролизной камеры 9. После воспламенения пиролизного газа прекращают подачу в топочную камеру 3 топлива. После истечения 1,5-2 часов подача пиролизного газа в топочную камеру 3 прекращается путем перекрывания запорной арматуры 13. Процесс сгорания пиролизного газа при этом длится примерно 1,5-2 часа и таким образом поддерживается температурный режим в топочной камере 3.
Одновременно с выходом пиролизных газов из реторты 5 первой печи 2 при открытой запорной арматуре 14 по газоходу 11 пиролизные газы поступают в общую газосборочную камеру 16 и в топочную камеру второй по циклу обжиговой печи 2, воспламеняются и начинается разогрев реторты второй печи. Процесс пиролиза и отвода пиролизных газов для подачи в топочную камеру второй печи, а затем в топочную камеру третьей по циклу печи аналогичен процессу, происходящему в первой печи. Данный процесс происходит в каждой следующей по производственному циклу обжиговой печи (см. фиг..2 и 3).
После прекращения процесса пиролиза реторту 5 извлекают из первой печи 2 на площадку остывания. Одновременно в печь загружают новую реторту с древесным топливом. И цикл повторяется.
Учитывая, что производственный цикл одной печи составляет 6-8 часов (1.5-2 часа - разогрев; 1,5-2 часа обжиг с использованием пиролизного газа; 1,5-2 часа продолжение процесса пиролиза без дополнительного подогрева;) минимально необходимое количество печей, включенных в единую цепь для обеспечения непрерывной работы установки без использования дополнительных источников тепловой энергии должно быть не менее четырех.
Преимущества предлагаемой полезной модели по сравнению с известными устройствами для получения древесного угля:
3
1. Отсутствие пара и образование избыточного количества пиролизного газа при использовании топливных брикетов, имеющих влажность 5-8% и плотность 1400-1600 кг/м. Использование топливных брикетов в качестве исходного продукта также существенно сокращает время технологического процесса в одной обжиговой печи.
2. Возможность получения древесного угля высокой плотности, т.е. занимающего меньший объем при равной массе (удобство и экономичность при транспортировке).
3. Получение угля равномерного качества во всем объеме реторты.
4. Возможность механизации процесса загрузки и выгрузки реторт с помощью нестационарных подъемных устройств.
5. Сокращение времени нахождения реторты в печи в течение одного производственного цикла за счет предотвращения доступа кислорода к горячему древесному углю после ее извлечения из обжиговой печи.
6. Управление всем процессом пиролиза на любой его стадии путем использования запорной арматуры на газоходах.
7. Остановка, в случае необходимости, работы любой из обжиговых печей установки путем перекрывания запорной арматуры газоходов, подводящих пиролизный газ в топочную камеру и направления его в общую газосборочную камеру.
8. Возможность технического обслуживания любой из печей без остановки производственного процесса.
9. Предотвращение создания избыточного давления путем перераспределения пиролизного газа по точкам потребления.
10. Возможность использования избыточного пиролизного газа для целей, не связанных с производством древесного угля (любое производство с большим потреблением тепловой энергии).
11. Вся установка монтируется из одинаковых обжиговых печей на фланцевые соединения и поэтому может быть легко демонтирована и перевезена в другое место.
12. Простота изготовления и обслуживания.