ТРУБЧАТЫЙ РЕАКТОР С ВРАЩАЮЩЕЙСЯ КАМЕРОЙ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ БИОМАССЫ
TUBULAR REACTOR WITH ROTARY CHAMBER FOR BIOMASS HEAT TREATMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к трубчатому реактору с вращающейся камерой для термообработки биомассы.
Уровень техники
Такого типа реакторы известны как подогреваемые барабанные реакторы. При термообработке биомассы, например торрификации, для равномерной обработки помимо контроля и регулирования температуры процесса требуется также регулировать время выдержки в трубчатом реакторе. Для получения по возможности однородного продукта распределение времен выдержки должно быть как можно более узким. Однако в известных барабанных реакторах спектр времен выдержки, в зависимости от длины и числа оборотов, очень широк.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в создании барабанного или трубчатого реактора, производящего по возможности однородный продукт.
Решение вышеуказанной задачи в настоящем изобретении достигается тем, что реакторная камера разделена на зоны кольцеобразными листами. Благодаря наличию этих зон частицы удерживаются в определенной области и перемешиваются там, т.е. происходит выравнивание обрабатываемых частиц. И только по достижении внутреннего диаметра листового кольца материал может (частицы могут) пройти в следующую камеру или на выпуск.
Одна из предпочтительных дальнейших разработок настоящего изобретения отличается тем, что, по меньшей мере, к одному листу прикреплен подающий инструмент, причем этот подающий инструмент может перемещаться механически. Благодаря этому материал равномерно, в зависимости от числа оборотов реактора, подается в следующую камеру, и при этом выравниваются также времена выдержки всех частиц в камере.
Если, по меньшей мере, на одном листе предусмотрены подающие инструменты для различных направлений вращения, то, в зависимости от направления вращения, инструменты подают материал или не подают материал. Благодаря этому после смены направления вращения возможно ускоренное опорожнение реактора. Таким образом удается избежать припекания и/или перегрева частиц при остановке реактора.
Одна из полезных дальнейших разработок настоящего изобретения отличается тем, что на оболочке внутреннего реакторного барабана предусмотрена подающая спираль. Такого рода спираль, предпочтительно небольшой высоты, способствует полному опорожнению реактора. А при вращении в противоположном направлении в процессе нормальной работы эта спираль обеспечивает дополнительное перемешивание внутри зоны.
Один из полезных вариантов осуществления настоящего изобретения отличается тем, что в реакторной камере предусмотрены идущие в продольном (осевом) направлении трубчатые нагреватели, причем эти трубчатые нагреватели могут быть расположены в нескольких, предпочтительно в двух, кольцевых рядах у оболочки внутреннего барабана реактора. Благодаря этим трубам, сквозь которые пропускается теплоноситель, например дымовой газ, достигается, во-первых, равномерный нагрев, а во-вторых, - также и хорошее перемешивание частиц.
Если окружить вращающуюся камеру внешним барабаном реактора и предусмотреть между вращающейся камерой и внешним барабаном реактора кольцевой зазор, причем так, чтобы внешний барабан реактора мог вращаться вместе с вращающейся камерой, то при большой площади теплопередачи возможен еще лучший разогрев частиц.
Краткое описание графических материалов
Ниже настоящее изобретение описывается на примерах со ссылками на чертежи, на которых:
на ФИГ.1 представлена аксонометрическая проекция трубчатого реактора согласно настоящему изобретению,
на ФИГ.2 представлено схематическое изображение трубчатого реактора согласно настоящему изобретению, и
на ФИГ.3 представлен разрез по III-III на ФИГ.2.
Осуществление изобретения
На ФИГ.1 представлен трубчатый реактор согласно настоящему изобретению. Он выполнен как барабанный реактор 1 с непрямым подогревом. Предназначенная к обработке биомасса, например щепа, подается через загрузочный фланец 2 подогреваемым загрузочным шнеком 3 и, далее, во вращающуюся камеру (здесь не видна). Теплоноситель, в данном случае дымовой газ с температурой примерно 360-450°, вводится через патрубок 4 в реакторную камеру и в зазор между реакторной камерой и внешним барабаном 6 реактора. В качестве атмосферного уплотнения на входе и выходе реактора или охлаждающего шнека используются шлюзовые затворы барабанного типа.
Охлажденный теплоноситель, в данном случае дымовой газ с температурой около 280-300°C, выходит затем из барабанного реактора 1 через патрубок 7. Образовавшийся в процессе термообработки газ выходит через патрубок 8. Если реактор используется для торрификации, здесь выходит торрификационный газ.
Далее, конструкция трубчатого реактора согласно настоящему изобретению схематически представлена на ФИГ. 2, со ссылкой на которую будет описана его работа. Реакторная камера 9 барабанного реактора 1 разделена на несколько зон кольцеобразными зонирующими листами 10 для обеспечения слабого осевого перемешивания. К исходному материалу в реакторной камере 9 через нагретый дымовым газом внутренний реакторный барабан 11 и нагретые дымовым газом трубчатые нагреватели 12 подводится тепло. Температура процесса составляет при этом около 280-300°C. Отдельные зонирующие листы 10 оснащены, каждый, по меньшей мере, одним подающим инструментом 13. Подающие инструменты 13, в зависимости от исполнения и числа оборотов реактора, подают больше или меньше материала сквозь зонирующие листы 10 в направлении реакторного выхода 15. Скорость вращения составляет при этом примерно от 8 до 20 об/мин.
Подающие инструменты 13 выполнены особым образом, чтобы, в зависимости от направления вращения, подавать или не подавать материал. Для этого монтируется предпочтительно несколько дополнительных подающих инструментов 13', которые подают материал только при противоположном рабочему направлении вращения. Благодаря этому после смены направления вращения возможно ускоренное опорожнение реактора и удается избежать припекания и перегрева материала. Предотвращается также возникновение прижога.
В дополнение к подающим инструментам 13, 13', на оболочке внутреннего реакторного барабана 11 предусмотрена подающая спираль 14 небольшой высоты, способствующая полному опорожнению реактора при вращении в одном направлении. При вращении в противоположном направлении эта спираль обеспечивает дополнительное перемешивание внутри зоны. В соответствии с производительностью подающих инструментов 13 устанавливается определенная степень заполнения внутри одной зоны. Время выдержки материала в барабанном реакторе 1 составляет примерно 20-40 мин.
На выходе 15 реактора смонтирован конический раструб 16, через который, независимо от скорости вращения, материал подается в направлении охлаждающего шнека 17.
В охлаждающем шнеке 17 через форсуночную систему 18, включающую несколько форсунок, на горячий продукт разбрызгиваются мельчайшие брызги воды. Количество воды регулируется подключением и отключением отдельных форсунок. В качестве параметра регулирования используется температура, замеренная на оболочке шнека. Образующийся водяной пар выводится вместе с торрификационным газом через патрубок 8 или через дополнительный патрубок 19.
На ФИГ.3 представлен разрез по III-III на ФИГ.2; направление взгляда - на вход реактора. На разрезе видны зонирующий лист 10 и трубчатые нагреватели 12, которые здесь для примера расположены в два ряда, но возможен и один ряд или несколько рядов. Между оболочкой внутреннего реакторного барабана 11 и внешним барабаном 6 реактора имеется кольцевой зазор 20, сквозь который в данном примере пропускается дымовой газ. Благодаря этому оболочка внутреннего реакторного барабана 11 нагревается, тем самым увеличивается поверхность теплопередачи. Далее, на разрезе можно видеть подающий инструмент 13, который при рабочем направлении вращения 21 подает материал в направлении реакторного выхода 15. Можно, однако, предусмотреть наличие и нескольких таких подающих инструментов. Для быстрого опорожнения реактора направление вращения изменяется на противоположное, и подающие инструменты 13' (здесь изображены три) быстро и полностью выводят материал из соответствующей зоны. И здесь также может быть предусмотрено больше подающих инструментов, однако количество подающих инструментов 13' для опорожнения реактора всегда (это существенно) должно превышать количество подающих инструментов 13 для управления временем выдержки при нормальной работе.