RU2237699C1

RU2237699C1 - Charcoal production apparatus

Info

Publication number: RU2237699C1
Application number: RU2003122150/15A
Authority: RU
Inventors: Ю.Д. Юдкевич (RU); Ю.Д. Юдкевич; В.И. Коршиков (RU); В.И. Коршиков; В.В. Викторовский (RU); В.В. Викторовский
Original assignee: Юдкевич Юрий Давидович; Коршиков Владимир Иванович; Викторовский Владимир Вадимович
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2004-10-10
Also published as: RU2003122150A

Abstract

FIELD: pyrolysis equipment for wood and wood wastes, as well as for other kinds of raw materials containing organic substances.

SUBSTANCE: apparatus has combustion chamber communicated with pyrolysis chamber comprising cylindrical retorts. Gas flow guiding members arranged in pyrolysis chamber between dome and hearth are made in the form of vertical columns having concave cylindrical surfaces facing outer cylindrical surfaces of retorts and arranged in equally spaced relation with respect to surfaces of retorts.

EFFECT: uniform heating of retorts and, accordingly, increased efficiency of apparatus owing to intensified operation.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области пиролиза древесины и ее отходов, а также других видов сырья, содержащих органические вещества.The invention relates to the field of pyrolysis of wood and its waste, as well as other types of raw materials containing organic substances.

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.A device for producing charcoal is known, including a furnace with a furnace, ducts, chimneys and heated chambers with openings in which removable retorts are vertically installed, while the lower part of the retort is made in the form of a grate open to the heated chamber, the latter having at least three holes for retort installation, and air ducts and chimneys are equipped with gates; the furnace furnace is installed outside the heated chamber and connected to it by flues, moreover, the walls of adjacent heated chambers form the walls of the furnace; in the wall between the heated chamber and the furnace, the main gas duct is made in the upper part of the furnace and the auxiliary gas duct in the lower part of the furnace for ignition in the chamber of combustible combined-cycle gases, see RU 2115689.

Процесс получения древесного угля в известном устройстве осуществляется в стальных ретортах без доступа кислорода воздуха путем нагрева до температуры около 450°С 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.The process of obtaining charcoal in a known device is carried out in steel retorts without access to oxygen by heating to a temperature of about 450 ° C with flue gases entering the pyrolysis chamber from the furnace. Under the influence of heat, wood is first dried, and then it is thermally decomposed to carbon - pyrolysis. In the process of pyrolysis, vapor gases are formed that exit through the holes in the bottom of the retort and burn in the pyrolysis chamber with the release of additional heat.

Известное устройство имеет следующие недостатки. Для получения температуры внутри реторты 450°С дымовые газы внутри пиролизной камеры должны иметь температуру 600-650°С. При высокой температуре внутри пиролизной камеры и существующих требованиях техники безопасности, ограничивающих температуру наружных стенок аппаратов 55°С, 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.The known device has the following disadvantages. To obtain a temperature inside the retort of 450 ° C, the flue gases inside the pyrolysis chamber must have a temperature of 600-650 ° C. At a high temperature inside the pyrolysis chamber and existing safety requirements that limit the temperature of the outer walls of the apparatus to 55 ° C, the walls of the pyrolysis chamber have a complex structure and developed thermal insulation to prevent heat loss. Drying the wood inside the retort in the same chamber in which the pyrolysis is carried out significantly reduces the productivity of the device, since the drying time exceeds the pyrolysis time.

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.A more efficient device for producing coal, including a furnace that is isolated from the surrounding space by two drying chambers, a pyrolysis chamber with removable retorts, drying chambers have common walls with a pyrolysis chamber and are connected to it and to each other by a chimney, see RU 2150483 C1.

Эффективность использования тепла при реализации этого технического решения недостаточна; кроме того, имеют место излишние расходы, обусловленные наличием второй сушильной камеры.The efficiency of heat use in the implementation of this technical solution is insufficient; in addition, there are excessive costs due to the presence of a second drying chamber.

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.A device for producing coal is known, including a furnace, as well as a pyrolysis and drying chamber with removable retorts interconnected by a gas duct, while the drying chamber has a common wall with a pyrolysis chamber, the drying chamber has an additional section adjacent to the furnace; a steam boiler is included in the flue.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.This technical solution is taken as a prototype of the present invention.

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.The disadvantage of the prototype, as well as the analogues described above, is the fact that the gas stream does not flow around the retorts poorly, that is, it contacts them practically only on the sides; hot gas flows from the furnace to the pyrolysis chamber, move at a low speed and cover almost exclusively the frontal sides of the retorts, and behind their backs there are stagnant zones; as a result, the heating of raw materials in the rear parts of the retorts is carried out only due to heat transfer inside the material; the pyrolysis process slows down due to this, almost twice as compared to uniform heating of the retorts from all sides; since there is only a partial contact of the gas stream with the outer walls of the retorts, part of the heat is lost; in addition, it should be noted that in the prototype, as well as in other known solutions, the conditions for supplying heat to the second and subsequent retorts are worsened.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения равномерности обогрева реторт и тем самым повышения эффективности работы устройства за счет интенсификации работы устройства.The present invention is based on the solution of the problem of increasing the uniformity of heating of the retorts and thereby increasing the efficiency of the device by intensifying the operation of the device.

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.According to the invention, this problem is solved due to the fact that in the device for producing charcoal from vegetable raw materials, including a firebox communicating with a pyrolysis chamber containing cylindrical retorts, gas flow guiding elements representing vertical columns are installed between the arch and the hearth in the pyrolysis chamber having concave cylindrical surfaces facing the outer cylindrical surfaces of the retorts and arranged equidistantly with respect to them.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию “новизна”.The applicant has not identified sources containing information on technical solutions identical to the present invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of “novelty”.

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.The implementation of the distinguishing features of the invention provides an almost complete flow around the retorts and their uniform heating; heat losses are sharply reduced, and the speed of the pyrolysis process increases by 1.5-2 times.

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”.The applicant has not found any sources of information containing information about the impact of the claimed distinctive features on the technical result achieved as a result of their implementation. This, according to the applicant, indicates that this technical solution meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - виду сверху;figure 1 is a top view;

на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.figure 2 is a section along aa in figure 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.The device includes a furnace 1, an intermediate chamber 2, a pyrolysis chamber 3 with cylindrical retorts 4 provided with sealing covers 5; in the pyrolysis chamber 3, gas flow guides 6 are installed between its arch and the hearth, which are vertical columns having concave cylindrical surfaces 7 facing the outer cylindrical surfaces 8 of the retort 4; the surfaces of the 7 elements 6 are located equidistant with respect to the surfaces 8 of the retorts 4. A chimney 9 is removed from the pyrolysis chamber. The furnace 1, the intermediate chamber 2, and the pyrolysis chamber 3 are connected by gas ducts. Retorts in the working position are supported by gas collection cones 10 provided with sand gates to seal the retorts. Retorts can be located in a pyrolysis chamber in one, two or more rows, staggered or symmetrical rows. The sealing caps 5 are thermally insulated and provided with sides placed for sealing in the sand gates on the arch of the pyrolysis chamber.

Устройство работает следующим образом. В топке 1 сжигают топливо, например дрова, и получают топочные газы с температурой около 600-650°С. Топочные газы поступают в пиролизную камеру 3 и нагревают реторты 4 с загруженным в них сырьем. По мере достижения внутри реторт температуры 400-450°С 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.The device operates as follows. In furnace 1, fuel is burned, for example firewood, and flue gases with a temperature of about 600-650 ° C are obtained. The flue gases enter the pyrolysis chamber 3 and heat the retorts 4 with the raw materials loaded into them. As the temperature reaches 400-450 ° C inside the retorts, the raw materials are thermally decomposed to produce a solid fraction in the form of a carbon residue and pyrolysis gases, which, under overpressure, exit through the bottom cover-grate to the gas collection cones 10 and then through the pipes to furnace 1. B Firebox 1 pyrolysis gases burn and hot flue gases form. These gases enter the pyrolysis chamber 3 and transfer heat to the retorts 4. From the pyrolysis chamber 3, the flue gases are removed through the chimney 9. Maintaining the required temperature is ensured by an adjustable intake of outside air. Retorts, where the pyrolysis ended, with the finished coal, are removed by a lifting device and installed in a cassette on a sand shutter for cooling.

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.The operating mode of the device is continuous in general and periodic in the course of the process in each retort. The time shift between the operations of extraction and bookmarking retorts is equal to the duration of the pyrolysis divided by the number of retorts simultaneously located in the pyrolysis part.

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.The invention can be used wherever there is organic waste (residues). Such waste is generated, for example, in the forestry complex during the harvesting and processing of wood, in agriculture (reed, straw, nutshells, the remains of corn and sunflower mass along with the stem and leaves). As raw materials, household organic waste and other solid residues can be used.

Claims

A device for producing charcoal from vegetable raw materials, including a furnace communicating with a pyrolysis chamber containing cylindrical retorts, characterized in that gas flow guides are installed in the pyrolysis chamber between the arch and the hearth, which are vertical columns having concave cylindrical surfaces facing the outer cylindrical surfaces of the retorts and located equidistant with respect to them.