способ производства древесного угля и установка для производства древесного угля

Формула изобретения

1. Способ производства древесного угля, включающий сушку, пиролиз древесины и прокалку угля путем подачи к сырью горячих дымовых газов, отвод образующейся парогазовой смеси, охлаждение угля, отличающийся тем, что образующиеся горячие парогазы пиролиза отводят из зоны активного разложения и направляют в топочную камеру одновременно с поступающим воздухом, необходимым для сжигания парогазов, при этом образовавшиеся при горении парогазов топочные газы распределяют на два потока, один сразу поступает в зону пиролиза древесины на раскаленный уголь, другой поток направляют для смешения и формирования теплоносителя сушки.

2. Установка для производства древесного угля, содержащая вертикально установленный корпус, разделенный пережимами на камеру сушки, камеру пиролиза древесины и прокалки угля, смонтированные в верхней и нижней частях корпуса устройства для загрузки древесины и выгрузки угля, топочную камеру и первый газовый контур в виде газохода с газодувкой для подачи парогазов из камеры пиролиза древесины и прокалки угля в топочную камеру, отличающаяся тем, что топочная камера расположена в зоне пиролиза древесины и прокалки угля, при этом установка дополнительно снабжена камерой смешения для формирования теплоносителя сушки, связанной через газовый контур с топочной камерой, и вторым газовым контуром в виде газохода с регулирующей заслонкой для подачи дымовых газов из топочной камеры в нижнюю часть зоны сушки древесины.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена третьим газовым контуром в виде газохода с регулирующей заслонкой и газодувкой для рециркуляции дымовых газов, отходящих из верхней части зоны сушки в ее нижнюю часть.

4. Установка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что разгрузочное устройство для выгрузки угля выполнено в виде шнекового привода и герметичного устройства для выгрузки угля в емкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к лесоперерабатывающей промышленности и могут быть использованы для производства древесного угля из крупнокусковой древесины и ее отходов в виде крупномерной щепы.

Известен способ получения древесного угля (RU N 2088632, приоритет 16.03.94, C 10 B 53/02). Способ включает сушку, термическое разложение при 200-400^oC, пиролиз сырья путем подачи к сырью горячих дымовых газов, отвод избытка образующейся парогазовой смеси, охлаждение древесного угля и отличается тем, что парогазовую смесь и горячие дымовые газы в процессе сушки и термического разложения рециркулируют, причем все стадии процесса осуществляют в одной камере, а охлаждение угля осуществляют путем пропуска атмосферного воздуха между кожухом и стенками камеры.

Известен способ термической переработки древесины (RU N 2083633, приоритет 24.11.95 г. , C 10 B 53/02). Способ включает предварительную сушку древесины и последующую термическую обработку в присутствии газообразного теплоносителя в непрерывном процессе с прохождением последовательно зон досушивания, пиролиза с образованием древесного угля его прокалки и охлаждения при противоточной подаче охлаждающего агента, в качестве которого используют дымовые газы от полного сгорания топлива с содержанием в них кислорода 1,5-7,0%, при этом указанные газы после прохождения ими зоны охлаждения используют в качестве теплоносителя в зонах прокалки, пиролиза и подсушки.

Описанные выше способы являются низкопроизводительными, требуют дополнительного топлива, и не позволяют перерабатывать древесину с влажностью выше 25%.

Известна установка для пиролиза древесины - вертикальная непрерывно действующая реторта (Выродов В. А., Кислицын А.Н. Технология лесохимических производств. М.: Лесная промышленность, 1987, с. 216-218).

Она представляет собой стальную цилиндрическую камеру с внутренним обогревом, устанавливаемую вертикально и содержащую распределительные конуса для ввода теплоносителя и отбора парогазов, устройство для загрузки древесины и отбора угля, конденсационную систему для обработки парогазов. Камера по высоте условно разделена на три зоны: досушки древесины, пиролиза и прокалки угля, охлаждения угля. Парогазы приролиза подвергаются обработке в конденсационной системе с целью удаления жидких продуктов пиролиза. Оставшиеся неконденсируемые газы, разбавленные теплоносителем (дымовыми газами), подаются в смеси с дополнительным топливом на сжигание и формирование теплоносителя для пиролиза в специальное топочное устройство.

Недостатками установки являются: необходимость обработки парогазов, что усложняет ее эксплуатацию, потребность в дополнительном топливе, отсутствие возможности переработки древесины с влажностью выше 25%.

Известна установка для пиролиза древесины - реторта фирмы Ламбистт (Выродов В.А., Кислицын А.Н. Технология лесохимических производств. М.: Лесная промышленность, 1987, с. 218-220). Она представляет собой цилиндрическую камеру, устанавливаемую вертикально, с переходом в нижней части в конус. Условно реторту по высоте можно разделить на 3 части: верхнюю, предназначенную для сушки древесины, среднюю (расширенную), где происходит пиролиз и прокалка угля, нижнюю - зону охлаждения угля. В промежутке между верхней и средней зонами располагается топочное устройство, куда при помощи газодувки, через специальные штуцера, подают горячие парогазы пиролиза, отбираемые с низа средней части реторты (зоны пиролиза), а также воздух для горения парогазов. В верхней части установка снабжена устройством для загрузки древесины, в нижней - устройством для выгрузки угля. Таким образом в реторте "Ламбиотт" исключается необходимость применения конденсационной системы для улавливания жидких продуктов. Тепло от сжигания необработанных парогазов достаточно для обеспечения теплового режима сушки и пиролиза древесины с влажностью до 35% и в этом случае дополнительного топлива не требуется.

Недостатком реторты "Ламбиотт" является расположение топочного устройства в промежутке между зоной пиролиза и зоной сушки древесины. Частично сгоревшие парогазы из топочного устройства подаются в реторту на слой древесины, прогретый лишь до 100^oC, что исключает продолжение горения и приводит к погасанию факела. Температура в зоне пиролиза реторты поэтому не превышает 500^oC что снижает производительность установки, не позволяет получить качественный уголь из-за недостаточного его прокаливания и исключает возможность переработки древесины с влажностью выше 35%. Отходящий из зоны сушки теплоноситель содержит несгоревшую смолу и другие трудносгораемые ингредиенты, что приводит к безвозвратным потерям тепла и выбросу в атмосферу рабочей зоны. Распределение газовых потоков в реторте "Ламбиотт" не поддается регулированию.

Задачи, на решение которых направлены предлагаемые изобретения, заключаются в повышении удельной производительности способа и установки, повышении качества угля, обеспечении экологии за счет полного сгорания парогазов в установке.

Поставленные задачи решены в способе следующим образом. Способ производства древесного угля, включает сушку, пиролиз древесины и прокалку угля путем подачи к сырью горячих дымовых газов, отвод образующейся парогазовой смеси, охлаждение угля и отличается тем, что, образующиеся горячив парогазы пиролиза отводят из зоны активного разложения и направляют в топочную камеру одновременно с поступающим воздухом, необходимым для сжигания парогазов, при этом образовавшиеся при горении парогазов топочные газы распределяют на два потока, один сразу поступает в зону пиролиза древесины на раскаленный уголь, другой поток направляют для смешения и формирования теплоносителя сушки.

Поставленные задачи решены в устройстве следующим образом. Установка для производства древесного угля, содержит вертикально установленный корпус, разделенный пережимами на камеру сушки, камеру пиролиза древесины и прокалки угля, смонтированные в верхней и нижней частях корпуса устройства для загрузки древесины и выгрузки угля, топочную камеру и первый газовый контур в виде газохода с газодувкой для подачи парогазов из камеры пиролиза древесины и прокалки угля в топочную камеру, и отличается тем, что, топочная камера расположена в зоне пиролиза древесины и прокалки угля, а установка дополнительно снабжена вторым газовым контуром в виде газохода с регулирующей заслонкой для подачи дымовых газов из топочной камеры в нижнюю часть зоны сушки древесины. Кроме того, установка дополнительно снабжена третьим газовым контуром в виде газохода с регулирующей заслонкой и газодувкой для рециркуляции дымовых газов, отходящих из верхней части зоны сушки в ее нижнюю часть. Разгрузочное устройство для выгрузки угля выполнено в виде шнекового привода и герметичного устройства для выгрузки угля в емкости.

Сущность изобретений поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки, на фиг. 2 - разрез установки по сечению А-А, на фиг. 3 - разрез установки по сечению В-В.

Установка для производства древесного угля состоит из вертикально расположенных камер, которые условно делят ее на зону сушки древесины - камера 1, зону пиролиза древесины и прокалки угля - камера 2, зону охлаждения угля - камера 3. Установка снабжена устройствами загрузки древесины 4 и устройством охлаждения угля 5. Камеры разделены пережимами 6, 7, 8, которые представляют собой усеченные конусы. В нижней части установки в зоне пиролиза древесины и прокалки угля установлена топочная камера 9. снабженные газоходами 10 с регулирующими заслонками для подачи части топочных газов в зону сушки 1.

В верхней части установка снабжена дополнительным циркуляционным контуром в виде газохода 11 с регулирующими заслонками и газодувками 12 для рециркуляции части отработанного агента, а также выхлопной трубой 13 для сброса его в атмосферу.

Установка работает следующим образом. Через загрузочное устройство 4, которое в период загрузки обеспечивает герметичность установки, древесина поступает в установку, где последовательно проходит зону сушки 1, пиролиза и прокалки угля 2. Прокаленный уголь частично охлаждают в зоне 3 и через разгрузочное устройство 5 выгружают в герметичные емкости 14 (кюбели), которые периодически транспортируются на площадку для охлаждения и стабилизации угля. Разгрузочное устройство 5 выполнено в виде шнекового привода и герметичного устройства для выгрузки угля в емкости.

При работе установки образующиеся горячие парогазы пиролиза отводят из зоны активного разложения (из-под пережима 7) и через газодувки 15, газоходы 16 подают в топочную камеру 9. Туда же при помощи вентилятора 17 нагнетают атмосферный воздух на сжигание парогазов. Образовавшиеся при горении парогазов топочные газы распределяют на два потока: один сразу поступает в зону 2 на раскаленный уголь, другой (оставшаяся часть топочных газов) направляют по газоходам 10 в камеру смешения 18 для формирования теплоносителя сушки.

Внутри установки газовые потоки распределены таким образом, что образующиеся при пиролизе парогазы разбавляют дымовыми газами, поступающими в установку как снизу из топочной камеры, так и сушильным агентом из камеры 1 за счет подсоса газодувками 15. Это позволяет регулировать объемы газовых потоков установленным режимом давлений в зонах установки и поддерживать тем самым необходимый температурный режим. Разбавление парогазов пиролиза необходимо с целью снижения температуры топочных газов до 900-950^oC, так как температура горения неразбавленных парогазов составляет 1300-1450^oC, а это резко усложнило бы эксплуатацию установки. После разогрева установки и выхода на рабочий режим тепла, получаемого от сжигания парогазов, достаточно для обеспечения замкнутого теплового баланса сушки и пиролиза при влажности древесины до 55%.

Расположение топочной камеры в нижней части установки и распределение дымовых газов в зону пиролиза и сушки обеспечивает полное сгорание парогазов. Образовавшиеся дымовые газы из топочной камеры 9 частично поступают в зону с высокой температурой - зону прокалки угля 2, где происходит догорание парогазов. Частично дымовые газы поступают в газоход, где также поддерживается высокая температура, достаточная для дожигания парогазов, прежде чем они поступят в зону сушки. Высокая температура дымовых газов, поступающих на сушку и пиролиз, резко (в 4-6 раз) ускоряет процесс переработки сырья и увеличивает производительность установки, а также способствует получению высокопрокаленного угля с улучшенными потребительскими свойствами. Так как парогазы пиролиза полностью сгорают, выброс их в атмосферу исключается, что не нарушает экологию местности. Исключение типичной зоны охлаждения угля в корпусе установки резко уменьшает ее габариты и упрощает эксплуатацию.

Предлагаемые изобретения найдут применение при производстве древесного угля из крупнокусковой древесины и ее отходов в виде крупномерной щепы.