устройство для получения угля

Формула изобретения

Устройство для получения древесного угля из растительного сырья, включающее топку, сообщающуюся с пиролизной камерой, содержащей цилиндрические реторты, отличающееся тем, что в пиролизной камере между сводом и подом установлены направляющие поток газа элементы, представляющие собой вертикальные колонны, имеющие вогнутые цилиндрические поверхности, обращенные к наружным цилиндрическим поверхностям реторт и расположенные эквидистантно по отношению к ним.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области пиролиза древесины и ее отходов, а также других видов сырья, содержащих органические вещества.

Известно устройство для получения древесного угля, включающее печь с топкой, воздуховодами, дымоходами и обогреваемыми камерами с отверстиями, в которых вертикально установлены съемные реторты, при этом нижняя часть реторты выполнена в виде колосниковой решетки, открытой в обогреваемую камеру, причем последняя имеет не менее трех отверстий для установки реторт, а воздуховоды и дымоходы снабжены шиберами; топка печи установлена вне обогреваемой камеры и соединена с ней газоходами, причем стенки смежных обогреваемых камер образуют стенки топки; в стенке между обогреваемой камерой и топкой выполнены основной газоход в верхней части топки и вспомогательный газоход в нижней части топки для зажигания в камере горючих парогазов, см. RU 2115689.

Процесс получения древесного угля в известном устройстве осуществляется в стальных ретортах без доступа кислорода воздуха путем нагрева до температуры около 450С дымовыми газами, поступающими в пиролизную камеру из топки. Под воздействием тепла происходит вначале сушка древесины, а затем ее термическое разложение до углерода - пиролиз. В процессе пиролиза образуются парогазы, которые выходят через отверстия в дно реторты и сгорают в пиролизной камере с выделением дополнительного тепла.

Известное устройство имеет следующие недостатки. Для получения температуры внутри реторты 450С дымовые газы внутри пиролизной камеры должны иметь температуру 600-650С. При высокой температуре внутри пиролизной камеры и существующих требованиях техники безопасности, ограничивающих температуру наружных стенок аппаратов 55С, стенки пиролизной камеры имеют сложную конструкцию и развитую теплоизоляцию для предотвращения теплопотерь. Сушка древесины внутри реторты в той же камере, в которой производится пиролиз, значительно снижает производительность устройства, так как продолжительность сушки превышает время пиролиза.

Более эффективно устройство для получения угля, включающее топку, которая изолирована от окружающего пространства двумя сушильными камерами, пиролизную камеру с выемными ретортами, сушильные камеры имеют общие стенки с пиролизной камерой и соединены с ней и между собой гозоходом, см. RU 2150483 C1.

Эффективность использования тепла при реализации этого технического решения недостаточна; кроме того, имеют место излишние расходы, обусловленные наличием второй сушильной камеры.

Известно устройство для получения угля, включающее топку, а также пиролизную и сушильную камеры с выемными ретортами, соединенными между собой газоходом, при этом сушильная камера имеет общую стенку с пиролизной камерой, сушильная камера имеет дополнительный участок, примыкающий к топке; в газоход включен пароводяной котел.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Недостатком прототипа, а также и описанных выше аналогов является то обстоятельство, что газовый поток плохо обтекает реторты, то есть контактирует с ними, практически, только по бокам; горячие газовые потоки поступают из топки в пиролизную камеру, движутся с небольшой скоростью и охватывают почти исключительно лобовые стороны реторт, а за тыльными их сторонами остаются застойные зоны; вследствие этого прогрев сырья в задних частях реторт осуществляется только за счет теплопередачи внутри материала; процесс пиролиза замедляется из-за этого почти в два раза по сравнению с равномерным обогревом реторт со всех сторон; поскольку происходит лишь частичное контактирование газового потока с наружными стенками реторт, часть тепла теряется; кроме того, следует отметить, что в прототипе, равно как и в других известных решениях, ухудшены условия подвода тепла ко второй и последующим ретортам.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения равномерности обогрева реторт и тем самым повышения эффективности работы устройства за счет интенсификации работы устройства.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в устройстве для получения древесного угля из растительного сырья, включающем топку, сообщающуюся с пиролизной камерой, содержащей цилиндрические реторты, в пиролизной камере между сводом и подом установлены направляющие поток газа элементы, представляющие собой вертикальные колонны, имеющие вогнутые цилиндрические поверхности, обращенные к наружным цилиндрическим поверхностям реторт и расположенные эквидистантно по отношению к ним.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию “новизна”.

Реализация отличительных признаков изобретения обеспечивает практически полное обтекание реторт и их равномерный нагрев; потери тепла резко сокращаются, а скорость процесса пиролиза возрастает в 1,5-2 раза.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию “изобретательский уровень”.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - виду сверху;

на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Устройство включает топку 1, промежуточную камеру 2, пиролизную камеру 3 с цилиндрическими ретортами 4, снабженными уплотняющими крышками 5; в пиролизной камере 3 между ее сводом и подом установлены направляющие поток газа элементы 6, представляющие собой вертикальные колонны, имеющие вогнутые цилиндрические поверхности 7, обращенные к наружным цилиндрическим поверхностям 8 реторт 4; поверхности 7 элементов 6 расположены эквидистантно по отношению к поверхностям 8 реторт 4. Из пиролизной камеры выведена дымовая труба 9. Топка 1, промежуточная камера 2 и пиролизная камера 3 соединены между собой газоходами. Реторты в рабочем положении опираются на газосборные конусы 10, снабженные песчаными затворами для уплотнения реторт. Реторты могут располагаться в пиролизной камере в один, два или более рядов, в шахматном порядке или симметричными рядами. Уплотняющие крышки 5 теплоизолированы и снабжены бортами, помещаемыми для уплотнения в песчаные затворы на своде пиролизной камеры.

Устройство работает следующим образом. В топке 1 сжигают топливо, например дрова, и получают топочные газы с температурой около 600-650С. Топочные газы поступают в пиролизную камеру 3 и нагревают реторты 4 с загруженным в них сырьем. По мере достижения внутри реторт температуры 400-450С происходит термическое разложение сырья с получением твердой фракции в виде углеродного остатка и пиролизных газов, которые под избыточным давлением через нижнюю крышку-колосник выходят в газосборные конусы 10 и далее по трубам в топку 1. В топке 1 пиролизные газы сгорают и образуются горячие дымовые газы. Эти газы поступают в пиролизную камеру 3 и передают тепло ретортам 4. Из пиролизной камеры 3 дымовые газы удаляются через дымовую трубу 9 наружу. Поддержание требуемой температуры обеспечивается за счет регулируемого подсоса наружного воздуха. Реторты, где закончился пиролиз, с готовым углем, вынимаются подъемным устройством и устанавливаются в кассету на песчаный затвор для остывания.

Режим работы устройства - непрерывный в целом и периодический по протеканию процесса в каждой реторте. Сдвиг во времени между операциями выемки и закладки реторт равен продолжительности пиролиза, поделенной на количество реторт, одновременно находящихся в пиролизной части.

Изобретение может быть использовано везде, где имеются органические отходы (остатки). Такие отходы формируются, например, в лесопромышленном комплексе при заготовке и переработке древесины, в сельском хозяйстве (тростник, солома, скорлупа от орехов, остатки кукурузной и подсолнечной массы вместе со стеблем и листьями). В качестве сырья могут быть использованы бытовые органические отходы и другие твердые остатки.