RU2151785C1

RU2151785C1 - Charcoal kiln

Info

Publication number: RU2151785C1
Application number: RU98121494/12A
Authority: RU
Inventors: В.А. Соловьев; Ю.В. Рубцов; В.В. Бакаев; А.Г. Селезнев
Original assignee: Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1998-11-24
Publication date: 2000-06-27

Abstract

FIELD: wood chemistry, in particular, production of charcoal. SUBSTANCE: charcoal kiln has outer heat-insulating housing and inner casing which are separated by cavity. Inner housing is manufactured from metal having increased heat conductivity and is provided with charging door. Charcoal kiln has detachable container mounted on cart. Side walls of container are provided with elliptical slits and immovable screens positioned above slits at an angle to them. Movable screens are mounted on inner casing walls. Concave closure is fixed on inner casing cover above container. EFFECT: increased efficiency and reduced charcoal production costs. 5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области получения древесного угля в лесохимическом производстве. The invention relates to the field of production of charcoal in the wood-chemical industry.

Известна углевыжигательная печь, включающая разделенные воздушной полостью корпус, снабженный в нижней части закрываемыми отверстиями и в торце загрузочной дверью, и наружный теплоизолирующий кожух, отверстия в корпусе у пода печи оборудованы устройствами для переключения поступления атмосферного воздуха на поступление воздуха из полости между корпусом и наружным кожухом, печь снабжена устройствами принудительной тяги (патент N 2012590, C 10 B 53/02, 15.05.94, Б. N 9). A well-known charcoal kiln, comprising a housing separated by an air cavity, provided at the bottom with lockable openings and at the end of the loading door, and an external heat-insulating casing, openings in the casing at the hearth of the furnace are equipped with devices for switching atmospheric air into the air from the cavity between the casing and the outer casing , the furnace is equipped with forced draft devices (patent N 2012590, C 10 B 53/02, 05.15.94, B. N 9).

В известных устройствах разжигание и переугливание древесины осуществляется при ограниченном доступе атмосферного воздуха, а теплопередача происходит за счет естественной конвекции, что приводит к повышенным расходам теплоносителя и затрудняет управляемость процесса пиролиза. Неравномерное распределение температуры в верхней и нижней частях печи приводит к ухудшению качества угля и большим потерям на зольность. Использование принудительной тяги не решает проблемы равномерности распределения тепла по объему среды сугливания. In known devices, the kindling and carbonization of wood is carried out with limited access to atmospheric air, and heat transfer occurs due to natural convection, which leads to increased coolant costs and complicates the controllability of the pyrolysis process. Uneven temperature distribution in the upper and lower parts of the furnace leads to a deterioration in the quality of coal and large losses in ash. The use of forced traction does not solve the problem of uniform distribution of heat over the volume of the medium of coagulation.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение экономичности процесса получения древесного угля. The task of the invention is to increase the efficiency of the process of obtaining charcoal.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении качества угля. The technical result achieved in the process of solving the problem is to improve the quality of coal.

Требуемый технический результат достигается тем, что разжигание и переугливание древесины осуществляется при ограниченном доступе атмосферного воздуха при управлении процессом конвекции газов, обеспечивающем его интенсификацию и охватывание всего объема древесины. Излишки тепла отходящих газов используются для предварительной подсушки древесины в смежной печи. The required technical result is achieved by the fact that the kindling and carbonization of wood is carried out with limited access to atmospheric air while controlling the process of convection of gases, ensuring its intensification and covering the entire volume of wood. Excess heat from the exhaust gases is used to pre-dry the wood in an adjacent furnace.

Установка предусматривает загрузку древесины в камеру, где осуществляется процесс ее пиролиза. Камера для лучшей теплоизоляции от внешней среды имеет внутренний корпус и наружный кожух, между которыми образована воздушная полость. Древесина загружается внутрь печи в металлическом контейнере с эллипсоидными прорезями для уменьшения влияния теплопроводности на переугливание древесины. Стенки контейнера имеют неподвижные шторы, дно выполнено открывающимся. На внутренней стороне корпуса по периметру установлены подвижные шторы, регулирующие потоки горячих топочных газов. Под кожухом установлен сборник жижки, а над контейнером - крышка. The installation provides for loading wood into the chamber, where the process of its pyrolysis is carried out. The camera for better thermal insulation from the external environment has an inner case and an outer casing, between which an air cavity is formed. The wood is loaded inside the furnace in a metal container with ellipsoidal slots to reduce the effect of thermal conductivity on the carbonization of wood. The walls of the container have fixed curtains, the bottom is made opening. On the inner side of the housing, movable curtains are installed around the perimeter, regulating the flows of hot flue gases. A collector of the slurry is installed under the casing, and a lid is above the container.

Тепло для нагрева древесины и обеспечения процесса переугливания древесины в контейнере получают от газообразных продуктов сгорания топлива в топке. Разжигание топлива ведут при герметизации внутреннего корпуса от пода печи. Излишнее тепло при переугливании древесины используется для предварительной подсушки древесины в смежной печи. Heat for heating wood and ensuring the process of wood charring in the container is obtained from the gaseous products of combustion of fuel in the furnace. The fuel is ignited when the inner housing is sealed from the hearth of the furnace. Excessive heat during wood carbonization is used for preliminary drying of wood in an adjacent furnace.

По окончанию процесса переугливания и охлаждения угля печь открывают, а контейнер на тележке выкатывают для разгрузки. At the end of the process of carbonization and cooling of coal, the furnace is opened, and the container on a trolley is rolled out for unloading.

Предлагаемое изобретение характеризуется следующими существенными признаками:
а) ограничительные - наружный кожух, внутренний корпус, выполненный из металла высокой теплопроводности и снабженный загрузочной дверью;
б) отличительные - наличие контейнера на подвижной тележке, оборудованного неподвижными шторами и поворотные шторы, закрепленные на внутренней поверхности внутреннего корпуса; наличие вогнутой крышки, подвешенной над контейнером; наличие системы контроля за ходом процесса; наличие управляемого электропривода; наличие устройства утилизации побочных продуктов пиролиза.The present invention is characterized by the following essential features:
a) restrictive - the outer casing, the inner case, made of metal with high thermal conductivity and equipped with a loading door;
b) distinctive - the presence of a container on a movable trolley equipped with fixed curtains and swing curtains fixed on the inner surface of the inner case; the presence of a concave lid suspended above the container; the presence of a process control system; the presence of a controlled electric drive; the presence of a device for the disposal of by-products of pyrolysis.

Конструктивное исполнение установки позволяет производить процесс пиролиза как на базе одной печи, так и на нескольких. The design of the installation allows the pyrolysis process to be carried out both on the basis of one furnace, and on several.

На фиг. 1 изображен общий вид установки; на фиг. 2 - вид установки в разрезе по линии А-А; на фиг. 3 - вид установки в разрезе по линии Б-Б; на фиг. 4 - вид установки в разрезе по линии В-В; на фиг. 5 - общий наружный вид установки, вариант с двумя печами; на фиг. 6 - элемент конструкции подвижной шторы в увеличенном масштабе; на фиг. 7 - запорный замок дна контейнера. In FIG. 1 shows a general view of the installation; in FIG. 2 is a sectional view of the installation along line AA; in FIG. 3 is a sectional view of the installation along the BB line; in FIG. 4 is a sectional view of the installation along the line BB; in FIG. 5 is a general external view of the installation, a variant with two furnaces; in FIG. 6 is a structural element of a movable curtain on an enlarged scale; in FIG. 7 - locking lock of the bottom of the container.

Установка (фиг. 1-5) содержит разделенные воздушной полостью 1 наружный кожух 2 и внутренний корпус 3, сваренные из стальных листов, причем корпус выполнен независимо от кожуха для уменьшения тепловых деформаций в процессе эксплуатации. С торцевой стороны корпуса в пазах укреплена подъемная дверь 4 из пористого огнеупора, обшитого стальными листами. Дверь поднимается с помощью подъемного устройства 5, которое приводится в действие электродвигателем 6, и блокируется пальцами 7 с обеих сторон. На потолке внутреннего корпуса на цепях укреплена вогнутая крышка 8, а по периметру корпуса - подвижные шторы 9, вращающиеся на валу 10 (фиг. 6.). Пространственное расположение штор регулируется с помощью штока 11, приводимого в движение электродвигателем 12. Сверху кожуха 2 располагаются дымовые трубы 13, закрывающиеся заслонками 14, рядом располагаются отверстия для установки газоанализатора 15 и предохранительного клапана 16. Наружный кожух 1 имеют ряд технологических отверстий для штока перемещения штор и установки термопар 17 и металлического стержня 18. В нерабочем состоянии отверстия закрываются резьбовыми пробками. На уровне пода уложены шпалы под рельсы, по которым перемещается тележка 19 (фиг. 3). Тележка оборудована стойками 20, внутрь которых устанавливается съемный контейнер 21 с древесиной. The installation (Fig. 1-5) contains the outer casing 2 separated by the air cavity 1 and the inner casing 3, welded from steel sheets, the casing being made independent of the casing to reduce thermal deformations during operation. On the front side of the body in the grooves is fixed a lifting door 4 of a porous refractory sheathed with steel sheets. The door is lifted using a lifting device 5, which is driven by an electric motor 6, and is locked by fingers 7 on both sides. On the ceiling of the inner case, the concave cover 8 is fixed on the chains, and around the perimeter of the case there are movable curtains 9, rotating on the shaft 10 (Fig. 6.). The spatial arrangement of the curtains is regulated using the rod 11, driven by an electric motor 12. On top of the casing 2 there are chimneys 13 closed by shutters 14, nearby are holes for installing a gas analyzer 15 and a safety valve 16. The outer casing 1 has a number of technological holes for the rod for moving the curtains and installation of thermocouples 17 and a metal rod 18. In the inoperative state, the holes are closed with screw plugs. At the hearth level, sleepers are laid under the rails along which the trolley 19 moves (Fig. 3). The cart is equipped with racks 20, inside of which a removable container 21 with wood is installed.

По периметру стенок контейнера выполнены технологические эллипсоидные щели 22, а над ними - неподвижные шторы 23 под углом к горизонту. Дно контейнера выполнено открывающимся и закрепляется замком 24 (фиг. 7). В дне имеются прорези армированные стальными пластинами 25, обеспечивающие свободный доступ топочных газов и слива конденсата. Между стенками камеры в нижней ее части установлен накопительный резервуар (сборник) 26 для сбора конденсата (жижки). В боковой стенке сборника выполнено отверстие, в которое вварена дымовая труба 27 от топки 28. В нижней части сборника имеется сливное отверстие, снабженное задвижкой 29, а сбоку - отверстие для отвода по трубе топочных газов 30 рядом расположенной печи 31 для подсушки древесины, оборудованной тележкой с контейнером (фиг. 5) такими же как и в основной печи. Интенсивность отвода газов регулируется задвижкой 32. Technological ellipsoid slots 22 are made along the perimeter of the container walls, and above them are fixed curtains 23 at an angle to the horizontal. The bottom of the container is made opening and secured by a lock 24 (Fig. 7). At the bottom there are slots reinforced with steel plates 25, providing free access to the flue gases and condensate drain. Between the walls of the chamber in its lower part there is a storage tank (collector) 26 for collecting condensate (slurry). A hole is made in the side wall of the collector into which a chimney 27 is welded from the firebox 28. At the bottom of the collector there is a drain hole equipped with a valve 29, and on the side there is a hole for exhausting the flue gas pipe 30 near the wood drying oven 31 equipped with a trolley with the container (Fig. 5) the same as in the main oven. The intensity of the exhaust gas is regulated by a valve 32.

Процесс получения древесного угля в рассматриваемой установке осуществляется следующим образом. Контейнер 21 с предварительно загруженной и подсушенной древесиной устанавливается на площадку тележки 19 таким образом, чтобы неподвижные шторы 23 располагались между стойками 20. Подвижные шторы 9 устанавливаются в вертикальное положение. Дверь поднимается с помощью подъемных устройств 5 и фиксируется в направляющих 33 пальцами 7, а тележка по рельсовому пути перемещается внутрь корпуса 3. Перемещение тележки ограничивается тормозным устройством, включаемым конечным выключателем. The process of obtaining charcoal in this installation is as follows. The container 21 with pre-loaded and dried wood is installed on the platform of the cart 19 so that the fixed curtains 23 are located between the racks 20. The movable curtains 9 are installed in a vertical position. The door is lifted with the help of lifting devices 5 and fixed in the guides 33 with fingers 7, and the trolley moves along the rail into the housing 3. The movement of the trolley is limited by the braking device, which is activated by the limit switch.

Дверь 4 опускается и притягивается штурвалами 34, вворачиваемых в отверстия в корпусе, после чего дверь обмазывается по периметру глиной с асбестом. Открываются дымовые трубы, затем через топочную дверцу топки 28 производится загрузка и розжиг топлива. После того как топливо разгорится, топочную дверцу и дверцу поддувала закрывают и герметизируют (обмазывая глиной с асбестом). The door 4 is lowered and attracted by the helms 34, screwed into the holes in the housing, after which the door is coated on the perimeter with clay and asbestos. Chimneys are opened, then through the furnace door of the furnace 28, fuel is loaded and fired. After the fuel ignites, the furnace door and the blower door are closed and sealed (coated with asbestos clay).

Начальная стадия процесса переугливания идет с поглощением тепла, выделяемого печью. После того, как древесина разогреется до температуры 120 - 150 град. произойдет потеря воды, связанной с древесиной, и начнется процесс разложения менее стойких органических веществ с образованием углекислого газа, окиси углерода, уксусной кислоты. Дальнейшее нагревание древесины в контейнере 21 до температуры 150 - 275 град. вызовет процесс переугливания. По мере протекания процесса переугливания последовательно закрывают и герметизируют дымовые и газоотводные трубы задвижками 14 и 32. Ход процесса переугливания контролируется по температуре в верхней и нижней частях печи, измеряемой термопарами 17, что позволяет прослеживать неравномерность температуры, которая в обычных условиях весьма существенна (порядка 50%) и приводит к пережогу вверху камеры и недожогу внизу. В ходе процесса происходит поддержание разности температуры в верхней и нижней части камеры на заданном уровне, что обеспечивает равномерность протекания процесса пиролиза по всему объему, осуществляется с помощью изменения положения подвижных штор 9 и регулирования открывания дымовых труб. The initial stage of the carbonization process involves the absorption of heat generated by the furnace. After the wood is heated to a temperature of 120 - 150 degrees. there will be a loss of water associated with wood, and the process of decomposition of less stable organic substances will begin with the formation of carbon dioxide, carbon monoxide, acetic acid. Further heating of the wood in the container 21 to a temperature of 150 - 275 degrees. will cause the process of carbonization. As the carbonization process proceeds, the chimneys and exhaust pipes are sequentially closed and sealed with valves 14 and 32. The process of carbonization is controlled by the temperature in the upper and lower parts of the furnace, measured by thermocouples 17, which makes it possible to trace the temperature irregularity, which is very significant under normal conditions (about 50 %) and leads to a burn at the top of the camera and a burn at the bottom. During the process, the temperature difference in the upper and lower parts of the chamber is maintained at a predetermined level, which ensures uniformity of the pyrolysis process throughout the volume, carried out by changing the position of the movable curtains 9 and controlling the opening of the chimneys.

При температуре 275 - 450 град. происходит бурное выделение тепла, образование основного количества продуктов разложения. Прокаливание угля и удаление летучих веществ происходит при температуре 450 - 550 град. At a temperature of 275 - 450 degrees. rapid heat generation occurs, the formation of the main amount of decomposition products. Calcination of coal and the removal of volatile substances occurs at a temperature of 450 - 550 degrees.

Во всех стадиях процесса переугливания древесины жидкий конденсат поступает в сборник 26, и может быть утилизирован открытием задвижки 29. В противном случае конденсат органических продуктов древесины сжигается в пламени от топки. At all stages of the wood carbonization process, liquid condensate enters the collector 26, and can be disposed of by opening the valve 29. Otherwise, the condensate of organic wood products is burned in a flame from the furnace.

Готовность угля определяется прощупыванием продуктов перегуливания в контейнере металлическим стержнем 18 через отверстие в нижней части кожуха по величине сопротивления прокаливанию. The readiness of coal is determined by probing the products of reflux in the container with a metal rod 18 through the hole in the lower part of the casing according to the value of the resistance to calcination.

После остывания продуктов переугливания до температуры 50 град. осуществляется выгрузка угля. Подъемным устройством 5 поднимают дверь 4 и фиксируют пальцами 7. Из печи выдвигается к месту выгрузки тележка с контейнером 21, грузоподъемным механизмом контейнер поднимается и перемещается на склад угля, где дно контейнера открывается и происходит выгрузка угля в накопительную емкость (тушильник). After cooling the products of carbonization to a temperature of 50 degrees. coal is unloaded. With a lifting device 5, the door 4 is lifted and fixed with fingers 7. A truck with a container 21 is pulled out from the furnace to the unloading place, with a lifting mechanism, the container is lifted and moved to the coal warehouse, where the bottom of the container opens and the coal is unloaded into the storage tank (extinguisher).

Использование вышеописанной установки позволяет ожидать следующих технологических преимуществ по сравнению с приведенными аналогами. Using the above installation allows us to expect the following technological advantages compared to the above analogues.

Во-первых, повышение качества получаемого угля за счет более равномерного протекания процесса. Равномерность протекания процесса достигается за счет рационального распределения температуры среды по объему камеры посредством автоматического регулирования газовых потоков перекрытием путей их протекания. Firstly, improving the quality of the obtained coal due to a more uniform process flow. The uniformity of the process is achieved due to the rational distribution of the temperature of the medium throughout the chamber by automatically controlling the gas flows by blocking their paths.

Во-вторых, экономия ресурсов за счет уменьшения потерь на зольность и улучшения распределения тепла. Излишнее тепло идет на подсушку дров. Secondly, saving resources by reducing ash loss and improving heat distribution. Excessive heat goes to the drying of firewood.

Возможности утилизации отхода процесса позволяет успешно решать вопросы экологического состояния данной установки. The possibility of utilizing the process waste allows you to successfully address the environmental status of this installation.

Claims

1. Carbon incinerator, including an outer heat-insulating casing separated by an air cavity and an inner case made of high heat-conductive metal and equipped with a loading door, characterized in that it is equipped with a removable container on a trolley, on whose side walls there are ellipsoidal slots with an angle located above them fixed curtains, and movable curtains are installed on the inner walls of the casing; a concave lid mounted on the lid of the inner casing is located above the container.

2. The charcoal furnace according to claim 1, characterized in that it is equipped with a controlled electric drive, with which the spatial position of the movable curtains is regulated.

3. Coal burning furnace according to claim 1, characterized in that the bottom of the container is made opening.

4. Coal burning furnace according to claim 3, characterized in that the bottom of the container is made with slit-like openings, some of which are finned.

5. Coal burning furnace according to claim 1, characterized in that it is equipped with a collection of slurry for waste disposal.