RU2024572C1

RU2024572C1 - Equipment for production of high-performance fuel from wood waste

Info

Publication number: RU2024572C1
Application number: SU914926473A
Authority: RU
Inventors: И.М. Хасанов; Н.Ю. Каримов; С.Н. Гаджиев
Original assignee: Тюменский государственный университет
Priority date: 1991-01-24
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: equipment for production of high-performance fuel from wood waste includes furnace with hopper, centrifugal fan, air-supply and gas-draft tubes, air cooler composed of metal pipes, water cooler, air heater, Archimedean screw, bearing columns, resin collectors, gas burner, pulse discharger, cyclone for gas scrubbing, steam evaporator, water pipe-line for water cooler. EFFECT: increased production efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к использованию вторичных энергетических ресурсов - отходов древесины в народном хозяйстве для получения высококалорийного топлива : древесного угля, горючего газа, смолы, древесного спирта и т.д., являющихся ценным сырьем. The invention relates to the use of secondary energy resources - waste wood in the national economy to produce high-calorific fuel: charcoal, combustible gas, tar, wood alcohol, etc., which are valuable raw materials.

Известно устройство для получения высококалорийного энергетического топлива из отходов древесины, содержащее печь с бункером, центробежный вентилятор, воздухоподводящую и газовыводящую трубы, воздушный холодильник, соединенный с газовыводящей трубой и состоящий из металлических труб, водяной холодильник, расположенный после воздушного холодильника, калориферы, предназначенные для подогрева воздуха, подаваемого центробежным вентилятором, вращаемый электродвигателем архимедов винт, размещенный по дну бункера, опорные стойки, на которых установлено устройство [1]. A device for producing high-calorie energy fuel from wood waste is known, comprising a furnace with a hopper, a centrifugal fan, an air supply and gas outlet pipe, an air cooler connected to a gas outlet pipe and consisting of metal pipes, a water cooler located after the air cooler, heaters for heating air supplied by a centrifugal fan, a screw rotated by an Archimedean electric motor, a screw located on the bottom of the hopper, support legs, on the cat The device [1] is installed.

Основными недостатками данного устройства являются потери тепла с отводимыми газами, получение в качестве конечного продукта только древесного угля, большие трудности демонтажа при транспортировке. The main disadvantages of this device are heat loss with exhaust gases, obtaining only charcoal as the final product, and great difficulties in dismantling during transportation.

Целью предложенного устройства является максимальное использование тепла отводимых газов для наиболее эффективной термической обработки древесины, усовершенствование технологии по извлечению из бункера жидкого и твердого топлив, улавливание экологически вредных веществ. The purpose of the proposed device is to maximize the use of heat of exhaust gases for the most effective heat treatment of wood, improve the technology for extracting liquid and solid fuels from the hopper, and capture environmentally harmful substances.

На чертеже изображен общий вид устройства для получения высококалорийного энергетического топлива из отходов древесины согласно изобретению. The drawing shows a General view of a device for producing high-calorie energy fuel from waste wood according to the invention.

Устройство содержит печь, состоящую из нижней 28 и верхней 35 секций, расположенный внутри печи металлический бункер 38, центробежный вентилятор 44, воздушный холодильник, состоящий из металлической газовыводящей трубы 1 с теплообменными пластинами 3, которая расположена внутри более широкой воздухоподводящей трубы 2, водяной холодильник 11, калорифер, содержащий газопроводящую трубу 37, сборники жидких продуктов 14, 27, металлическую мешалку 39 с электродвигателем 43, расположенную внутри и по центру бункера 38, вращаемый электродвигателем 8 архимедов винт 34, размещенный по дну бункера 38, газовую горелку 19, расположенную в нижней секции 28 печи, водопровод 7 с пароиспарителем 6, опорные стойки 22, опирающиеся на фундамент 25 из бетона. The device comprises a furnace consisting of a lower 28 and an upper 35 sections, a metal hopper 38 located inside the furnace, a centrifugal fan 44, an air cooler consisting of a metal gas outlet pipe 1 with heat exchange plates 3, which is located inside a wider air supply pipe 2, a water cooler 11 , a heater containing a gas pipe 37, liquid product collectors 14, 27, a metal stirrer 39 with an electric motor 43 located inside and in the center of the hopper 38, rotated by an archim rows screw 34 disposed on the bottom of the hopper 38, the gas burner 19 located in the lower section 28 of the furnace, aqueduct 7 paroisparitelem 6, the support legs 22 resting on a foundation 25 made of concrete.

Данное устройство работает следующим образом. This device operates as follows.

При помощи транспортера (либо вручную) отходы древесины загружают через люк 42 в металлический бункер 38, представляющий собой толстостенную цилиндрическую трубу. Загружают на 3/4 объема. Предпочтительно, чтобы отходы древесины имели размеры не более 30х15х5 см³. Через люк 33 загружают дрова в верхнюю секцию печи 35. В сборник 14 на 1/4 объема заливается водный раствор 20, настоянный на золе - щелок. Вентиля 9, 10 водопровода 7 и вентиль 21 горелки находятся в закрытом положении. Все люки 15, 16, 23, 26, 31, 42 герметично закрывают. Через водяной холодильник 11 пропускается вода, которая из его верхней части при открытом верхнем вентиле 10 стекает в отведенное место (в яму, канализацию и т.п.).Using a conveyor (or manually), wood waste is loaded through the hatch 42 into a metal hopper 38, which is a thick-walled cylindrical pipe. Download on 3/4 of the volume. It is preferable that the waste wood had a size of not more than 30x15x5 cm ³ . Through the hatch 33, firewood is loaded into the upper section of the furnace 35. In the collector 14, 1/4 of the volume is filled with an aqueous solution 20 infused with ash — lye. The valve 9, 10 of the water supply 7 and the valve 21 of the burner are in the closed position. All hatches 15, 16, 23, 26, 31, 42 are hermetically sealed. Water is passed through the water cooler 11, which flows from its upper part with the upper valve 10 open to the designated place (into the pit, sewer, etc.).

В электрическую сеть включается центробежный вентилятор 44, электродвигатель 43 для вращения мешалки 39, импульсный разрядник 24. Вентилятор 44 подает атмосферный воздух, который проходит по трубам 2, 17, поступает в нижнюю секцию 28 печи, через отверстия колосниковой решетки 29 в верхнюю секцию 35 печи, далее движется через отверстие 40 по трубе 37, воздушный душ 36 в бункер 38. Газообразные продукты процесса, содержащие пары смолы, движутся через газовыводящую трубу 1, водяной холодильник 11, сборник 14, циклон 13 для очистки газа, чеpез трубу 12 в установку для сбора газа либо в топку. A centrifugal fan 44, an electric motor 43 for rotating the mixer 39, and a pulse discharger 24 are included in the electric network. The fan 44 supplies atmospheric air, which passes through pipes 2, 17, enters the lower section 28 of the furnace, through the openings of the grate 29 to the upper section 35 of the furnace , then moves through the opening 40 through the pipe 37, the air shower 36 into the hopper 38. Gaseous products of the process containing resin vapors move through the gas outlet pipe 1, a water cooler 11, a collector 14, a cyclone 13 for gas purification, through the pipe 12 to the installation d To collect gas or to the furnace.

Открывают вентиль 21 и горючий газ поступает под некоторым давлением, превышающим давление подаваемого в устройство воздуха, в газовую горелку 19. Горючий газ поджигается искрой импульсного разрядника 24, работающего периодически через заданный промежуток времени (например, через каждые 5-10 с). От тепла пламени горелки в верхней секции печи, покрытой снаружи теплоизоляционным материалом 41, загораются загруженные через люк 33 дрова. Основными продуктами сгорания дров являются СО₂ и Н₂O_пар. Одна часть тепла, выделяющегося при горении горючего газа и дров, затрачивается на нагрев бункера 38 снаружи, а другая часть - изнутри за счет движения теплового потока вместе с газообразными продуктами во внутрь бункера 38. В бункере 38 происходит термическое разложение древесины. За счет движения мешалки 39 процесс происходит равномерно. Выделяющаяся смола стекает по трубе 30 в смолосборник 27. Выход смол составляет 60-100 кг из 1 т сухой древесины. Твердым продуктом разложения древесины является древесный уголь, который остается в бункере. Выход древесного угля составляет 200-250 кг из 1 т сухой древесины. Газообразные продукты вместе с теплом поступают в газовыводящую трубу 1, к которой приварены теплообменные пластины 3. За счет этого происходит теплообмен во внутрь широкой трубы 2, покрытой теплоизоляционным материалом 4. Таким образом, подаваемый по трубе 2 в установку атмосферный воздух нагревается и не требует дополнительного подогрева из вне. Подогретый воздух служит для просушки дров в верхней секции 35 печи, а также для процесса термического разложения древесины.The valve 21 is opened and the combustible gas enters under a certain pressure, which exceeds the pressure of the air supplied to the device, into the gas burner 19. The combustible gas is ignited by a spark of a pulse arrester 24 operating periodically after a predetermined period of time (for example, every 5-10 s). From the heat of the flame of the burner in the upper section of the furnace, coated on the outside with insulation material 41, the wood loaded through the hatch 33 lights up. The main products of wood combustion are CO ₂ and H ₂ O _steam . One part of the heat generated during the combustion of combustible gas and wood is expended on heating the bunker 38 from the outside, and the other part from the inside due to the movement of the heat flux along with gaseous products into the inside of the bunker 38. In the bunker 38, the wood decomposes thermally. Due to the movement of the mixer 39, the process occurs evenly. The emitted resin flows down the pipe 30 into the sump 27. The resin yield is 60-100 kg from 1 ton of dry wood. The solid decomposition product of wood is charcoal, which remains in the bunker. The output of charcoal is 200-250 kg of 1 ton of dry wood. The gaseous products together with the heat enter the gas outlet pipe 1 to which the heat exchanger plates 3 are welded. Due to this, the heat is exchanged inside the wide pipe 2 covered with the heat-insulating material 4. Thus, the atmospheric air supplied through the pipe 2 to the installation is heated and does not require additional heating out. Heated air is used to dry wood in the upper section 35 of the furnace, as well as for the process of thermal decomposition of wood.

Основная часть парообразных продуктов на выходе из трубы 1 превращается в жидкость и дополнительно охлаждается, поступая в водяной холодильник 11. Далее по трубе 18 жидкие продукты: вода, древесный спирт, уксусная кислота, ацетон, ароматические вещества и т.д. стекают в сборник 14 с водным раствором щелока. Газообразный продукт, проходя по трубе 18 попутно с жидким продуктом, пробулькивает через раствор 20 и поступает в циклон 13. В циклоне 13 газ очищается древесным углем от примесей - сажи, паров летучих веществ и т. д. Очищенный горючий газ поступает по трубе 12 в горелку 19, либо используется для других целей. Однако этот горючий газ имеет низкую калорийность (5500 кДж/м³). Чтобы получить высококалорийный горючий газ (11000 кДж/м³), необходимо повысить концентрацию газов CO, H₂, CH₄. Для этого вентиль 10 водопровода 7, из которого вода поступает на слив, закрывается. Открывается вентиль 9, по которому вода поступает в пароиспаритель 6. За счет нагрева пароиспарителя тепловым потоком печи вода превращается в пар, который поступает через душ 5 в бункер 38 на взаимодействие с нагретым углем. При взаимодействии пара с углем образуется СО и Н₂, повышается калорийность газа.The main part of the vaporous products at the outlet of the pipe 1 turns into a liquid and is cooled further by entering the water cooler 11. Then along the pipe 18 are liquid products: water, wood alcohol, acetic acid, acetone, aromatic substances, etc. drain into the collector 14 with an aqueous solution of liquor. The gaseous product, passing through the pipe 18 along with the liquid product, bubbles through the solution 20 and enters the cyclone 13. In the cyclone 13, the gas is purified by charcoal from impurities - soot, fumes of volatile substances, etc. The purified combustible gas enters through the pipe 12 to burner 19, or used for other purposes. However, this combustible gas has a low calorific value (5500 kJ / m ³ ). To obtain high-calorie combustible gas (11000 kJ / m ³ ), it is necessary to increase the concentration of gases CO, H ₂ , CH ₄ . For this, the valve 10 of the water supply 7, from which water flows to the drain, is closed. Valve 9 opens, through which water enters the steam evaporator 6. By heating the steam evaporator with the heat flow of the furnace, the water turns into steam, which enters through the shower 5 to the hopper 38 to interact with heated coal. The interaction of steam with coal produces CO and H ₂ , increases the calorific value of the gas.

Древесный уголь удаляется из бункера при помощи архимедова винта 34. Включается электродвигатель 8, который приводит во вращение архимедов винт 34. Древесный уголь выгружается по трубе 32 в приемный бункер. Charcoal is removed from the hopper using an Archimedean screw 34. An electric motor 8 is turned on, which drives the screw 34 to rotate the Archimedes. The charcoal is discharged through a pipe 32 into the receiving hopper.

После работы закрывается вентиль 21 газовой горелки 19, отключается электричество, закрывается вентиль 9 водопровода 7, открываются люки 16, 23, 26, 42. Из люка 23 выгружается зола. Производится очистка бункера 38, сборников 14, 27 и других составных частей устройства от продуктов термического разложения древесины. After operation, the valve 21 of the gas burner 19 is closed, the electricity is turned off, the valve 9 of the water supply 7 is closed, the hatches 16, 23, 26, 42 are opened. Ash is unloaded from the hatch 23. The cleaning of the hopper 38, collectors 14, 27 and other components of the device from the products of thermal decomposition of wood.

Технико-экономическими преимуществами устройства являются максимальное использование тепла, выходящего из бункера вместе с отводимыми газами, для вторичной работы, усовершенствованная технология по извлечению из бункера жидкого и твердого топлив, улавливание экологически вредных веществ, значительное уменьшение массы устройства. The technical and economic advantages of the device are the maximum use of heat coming from the hopper together with the exhaust gases for secondary operation, an advanced technology for extracting liquid and solid fuels from the hopper, the capture of environmentally harmful substances, and a significant reduction in the mass of the device.

Claims

DEVICE FOR PRODUCING HIGH-QUALITY POWER FUEL FROM WOOD WASTE, containing a furnace with a hopper, a centrifugal fan, an air supply and gas outlet pipe, an air cooler connected to a gas outlet pipe and consisting of metal pipes, a water cooler located after the air cooler for heating, a heater supplied by a centrifugal fan, a screw rotated by an Archimedes motor mounted on the bottom of the hopper, supporting posts on which A device has been introduced, characterized in that it further comprises a tar sump, one of which is connected to the bottom of the hopper by means of a pipe, the other has a gas burner located inside the furnace and a gas burner and a pulse arrester for partial combustion of the resulting combustible gas for additional heating of the hopper, gas purification cyclone attached to a tar collector located after the water cooler, a steam evaporator located inside the hopper and connected to the water cooler water supply ika.