RU2791027C2 - Multi-hearth furnace containing levers carrying mixing teeth of an optimized profile, application for firing biomass - Google Patents
Multi-hearth furnace containing levers carrying mixing teeth of an optimized profile, application for firing biomass Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791027C2 RU2791027C2 RU2021108037A RU2021108037A RU2791027C2 RU 2791027 C2 RU2791027 C2 RU 2791027C2 RU 2021108037 A RU2021108037 A RU 2021108037A RU 2021108037 A RU2021108037 A RU 2021108037A RU 2791027 C2 RU2791027 C2 RU 2791027C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hearth
- leading edge
- tooth
- biomass
- furnace
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Настоящее изобретение относится к многоподовой печи, также называемой многоярусной печью (известной под аббревиатурой MHF).The present invention relates to a multi-hearth oven, also referred to as a deck oven (known by the abbreviation MHF).
Изобретение направлено на улучшение перемешивания шихты материала, подлежащей термической обработке в печи, в частности, для получения равномерного и контролируемого переноса материала.The invention is directed to improving the mixing of the material charge to be heat treated in a furnace, in particular to obtain a uniform and controlled material transfer.
В контексте изобретения «перемешивание» означает действие по смешиванию материала, подлежащего термической обработке, его распределению путем деления на части и его прохождению через печь от пода к поду.In the context of the invention, "mixing" means the act of mixing the material to be heat treated, distributing it by dividing it into parts, and passing it through the oven from hearth to hearth.
Предпочтительным применением изобретения является обжиг биомассы, предпочтительно лигноцеллюлозной биомассы.A preferred application of the invention is the roasting of biomass, preferably lignocellulosic biomass.
«Биомасса» в контексте изобретения означает любой негомогенный материал растительного или животного происхождения, содержащий углерод, такой как лигноцеллюлозная биомасса, лесные или сельскохозяйственные остатки (солома), которые могут быть квазисухими или водонасыщенными, такими как бытовые отходы."Biomass" in the context of the invention means any inhomogeneous material of plant or animal origin containing carbon, such as lignocellulosic biomass, forest or agricultural residues (straw), which may be quasi-dry or water-saturated, such as household waste.
В частности, биомасса может быть лигноцеллюлозного типа, такая как древесина и сельскохозяйственные материалы, и иметь любое содержание влаги, предпочтительно от 10 до 60% воды, и вводиться в установку согласно изобретению во всех различных формах, таких как щепа, хлопья и т.д.In particular, the biomass may be of the lignocellulosic type such as wood and agricultural materials and have any moisture content, preferably between 10 and 60% water, and be introduced into the plant according to the invention in all different forms such as chips, flakes, etc. .
Несмотря на то, что многоподовая печь описана применительно к обжигу биомассы, многоподовая печь согласно настоящему изобретению может использоваться для многих других применений, среди которых можно назвать термическую обработку минеральных руд (кокса, шамота и т.д.), угля, шламов на очистных станциях.Although the multi-hearth kiln has been described in relation to biomass roasting, the multi-hearth kiln according to the present invention can be used for many other applications, among which are the thermal treatment of mineral ores (coke, chamotte, etc.), coal, sludge in sewage treatment plants .
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
В контексте, когда потребление никогда не перестает расти, рассматривается возможность повышения ценности биомассы для диверсификации энергетических ресурсов. В частности, рассматриваются линии термической конверсии, основанные на газификации и сжигании.In a context where consumption never stops growing, the possibility of increasing the value of biomass for the diversification of energy resources is being considered. In particular, thermal reforming lines based on gasification and combustion are considered.
Так называемые установки «Биомасса в жидкость», обозначаемые аббревиатурой BtL, представляют собой установки, предназначенные для реализации процесса термохимического преобразования биомассы путем газификации с целью производства жидкого топлива. Данные установки BtL уже были подробно описаны с большим количеством экономических данных как с точки зрения инвестиций, так и с точки зрения производственных затрат: [1], [2]. Установки BtL, в более общем плане установки, предназначенные для производства газообразного или жидкого топлива из биомассы, которые разрабатываются в настоящее время, представляют собой демонстрационные проекты, которые направлены на тестирование и валидацию всей технологической цепочки процесса термохимической конверсии. Первый реализованный или выполняемый шаг полностью состоит в сушке влажной биомассы. Фактически, степень влажности вновь собранной биомассы обычно находится между 30 и 50%, причем данная первоначальная степень влажности варьируется в зависимости от типа биомассы, периода сбора и места хранения биомассы. Уже было доказано, что вода, содержащаяся в биомассе, значительно снижает эффективность газификации, поскольку это включает в себя образование бесполезного пара и испарение воды, необходимой в реакторе газификации. Более того, сейчас принято считать, что естественная сушка биомассы не может быть действительно предусмотрена в промышленном применении, учитывая необходимое время: [3], [4], [5].The so-called "Biomass to Liquid" plants, abbreviated as BtL, are plants designed for the thermochemical conversion of biomass through gasification to produce liquid fuels. These BtL plants have already been described in detail with a lot of economic data both in terms of investment and operating costs: [1], [2]. BtL plants, more generally plants for the production of gaseous or liquid fuels from biomass, which are currently under development, are demonstration projects that aim to test and validate the entire process chain of the thermochemical conversion process. The first step realized or being carried out consists entirely in drying the wet biomass. In fact, the moisture content of newly harvested biomass is typically between 30 and 50%, with this initial moisture content varying depending on the type of biomass, the collection period, and where the biomass is stored. It has already been proven that the water contained in the biomass significantly reduces the efficiency of the gasification, since this includes the generation of useless steam and the evaporation of the water needed in the gasification reactor. Moreover, it is now generally accepted that the natural drying of biomass cannot really be envisaged in an industrial application, given the time required: [3], [4], [5].
Другими словами, в промышленных масштабах можно предусмотреть только принудительную сушку биомассы. Точно так же можно согласиться с тем, что сушка лигноцеллюлозной биомассы ниже влажности порядка 15% оказывается бессмысленной, потому что ниже этого значения древесина оказывается очень гигроскопичной и реабсорбирует воду при контакте с воздухом во время ее переноса в реактор газификации и его промежуточное хранилище. Кроме того, извлечение конечного содержания влаги значительно увеличивает потребление энергии. Таким образом, кажется общепринятым, что сушка биомассы до содержания влаги около 15% перед ее газификацией является хорошим компромиссом с точки зрения эффективности преобразования и требуемого энергопотребления.In other words, on an industrial scale, only forced drying of biomass can be envisaged. Similarly, it can be agreed that drying lignocellulosic biomass below a moisture content of about 15% is meaningless, because below this value the wood is very hygroscopic and reabsorbs water on contact with air during its transfer to the gasification reactor and its intermediate storage. In addition, extracting the final moisture content significantly increases energy consumption. Thus, it seems generally accepted that drying biomass to a moisture content of about 15% before gasifying it is a good compromise in terms of conversion efficiency and required energy consumption.
Обжиг биомассы, предпочтительно лигноцеллюлозной биомассы, представляет собой этап предварительной обработки биомассы для ее инжектирования в виде порошка в реактор с управляемым потоком (реактор газификации) или в так называемый реактор совместного сжигания биомассы и угля в углесжигающей электростанции или для его формования в гранулы. Фактически, волокнистая и эластичная структура биомассы делает ее тонкое измельчение энергоемким и придает измельченному продукту характеристики, не подходящие для инжекции в форме порошка. Обжиг - это мягкая термическая обработка биомассы на границе между сушкой и пиролизом, обычно проводимая при температурах от 200 до 300°C и направленная на удаление воды и изменение части органического материала биомассы, чтобы разорвать его волокна. Другими словами, данная мягкая термическая обработка влияет на волокнистую структуру биомассы, тем самым облегчая ее измельчение и введение в реактор газификации или совместного сжигания.Burning of biomass, preferably lignocellulosic biomass, is a pre-treatment step for biomass to be injected as a powder into a controlled flow reactor (gasification reactor) or into a so-called biomass-coal co-combustion reactor in a coal-fired power plant or to form it into pellets. In fact, the fibrous and elastic structure of the biomass makes its fine grinding energy-intensive and gives the ground product characteristics unsuitable for injection in powder form. Roasting is a mild thermal treatment of biomass at the interface between drying and pyrolysis, usually carried out at temperatures between 200 and 300°C, aimed at removing water and altering some of the organic material of the biomass to break its fibers. In other words, this mild heat treatment affects the fibrous structure of the biomass, thereby facilitating its grinding and introduction into the gasification or co-combustion reactor.
Предварительная обработка путем обжига также улучшает свойства биомассы для ее хранения, делая ее, в частности, гидрофобной и устойчивой к биологическому разложению. Гранулирование также является одним из возможных применений после обжига материала.Roasting pre-treatment also improves the storage properties of the biomass, making it particularly hydrophobic and resistant to biodegradation. Granulation is also one of the possible applications after firing the material.
Продукты, полученные при обжиге - это твердые вещества, газы обжига и конденсируемые продукты.Roasting products are solids, roasting gases and condensables.
В известной в настоящее время установке для сушки и обжига лигноцеллюлозной биомассы можно выделить три основных блока:In the currently known installation for drying and roasting lignocellulosic biomass, three main blocks can be distinguished:
- реактор предварительного нагрева/сушки, в котором сырье биомассы нагревается, и часть влаги может испаряться, как объясняется ниже;- a preheating/drying reactor in which the biomass feedstock is heated and part of the moisture can be evaporated, as explained below;
- реактор для обжига, в котором высушенная биомасса нагревается до температуры обжига, остаточная влага полностью удаляется и происходит явление деполимеризации;- the roasting reactor, in which the dried biomass is heated to the roasting temperature, the residual moisture is completely removed and the phenomenon of depolymerization occurs;
- блок охлаждения обожженного продукта, в котором обожженный продукт охлаждается в инертной атмосфере.- a calcined product cooling unit in which the calcined product is cooled in an inert atmosphere.
Существующие реакторы обжига относятся к роторному типу, с несколькими этажами, также называемыми многоподовыми печами (многоподовые печи, сокращенно MHF), с туннелем, насыщенным жидкостью или паром, со шнеком или даже с псевдоожиженным слоем.Existing roasting reactors are of the rotary type, with multiple floors, also called multi-hearth furnaces (multi-hearth furnaces, abbreviated as MHF), with a tunnel saturated with liquid or steam, with a screw or even with a fluidized bed.
Современные многоподовые печи работают при атмосферном давлении, в диапазоне температур между 250°C и приблизительно 1050°C и с возможной большой реакционной поверхностью. Они также имеют то преимущество, что непрерывно перемешивают подлежащий обработке продукт. Помимо обжига биомассы, они используются в области защиты окружающей среды (пиролиз твердых отходов, восстановление угля) и сырья (кальцинация и перекристаллизация промышленных минеральных руд и пирометаллургия).Modern multi-hearth furnaces operate at atmospheric pressure, in a temperature range between 250°C and approximately 1050°C and with a possible large reaction surface. They also have the advantage of continuously mixing the product to be processed. In addition to burning biomass, they are used in the field of environmental protection (pyrolysis of solid waste, coal recovery) and raw materials (calcination and recrystallization of industrial mineral ores and pyrometallurgy).
На фиг. 1-4 схематично представлена многоподовая печь из уровня техники, в целом обозначенная номером позиции 1, с ее различными компонентами. Печь 1 содержит кожух 2, внутри которого закреплен ряд подов или варочных плит 3 круглого сечения, расположенных параллельно друг над другом. Поды 3 и кожух 2 могут быть выполнены из стали, покрытой огнеупорным материалом. Поворотный вал 4 расположен вертикально на центральной оси Z печи. Поворотный вал 4 может вращаться посредством установки 40 редукторного двигателя. Поворотный вал 4 содержит рычаги 5, называемые перемешивающими рычагами, которые закреплены на нем за счет расположения над каждым подом 3. Например, над каждым подом 3 закреплены четыре перемешивающих рычага 5, равномерно разнесенных на 90° друг относительно друга. Функция каждого из перемешивающих рычагов 5 состоит в том, чтобы размешивать шихту M, такую как биомасса, подавать в печь через верхнее открывающееся отверстие 20 кожуха 2 и перемещать ее через каждый под 3 по спиральной траектории к нижнему открывающемуся отверстию 21 кожуха 2, через которое выпускается материал.In FIG. 1-4 are schematic representations of a prior art multiple hearth furnace, generally designated 1, with its various components. The furnace 1 comprises a
Как показано на фиг. 2, каждый перемешивающий рычаг 5 содержит профиль 6, к которому прикреплено множество идентичных зубцов 7, называемых перемешивающими зубцами, с прямоугольным сечением, расположенных параллельно друг другу, под прямыми углами к профилю, но все они наклонены под углом α наклона, отличающимся от 90°, относительно продольной оси X профиля 6.As shown in FIG. 2, each
Кроме того, все перемешивающие зубцы 7 центрированы на оси X профиля 6, то есть ширина L каждого зубца равномерно распределена по обе стороны от оси X.In addition, all mixing
Перемешивающие зубцы 7 с их опорным профилем 6 образуют инструмент в виде грабли, который позволяет переносить шихту M от одного пода 3 к смежному поду внизу наиболее равномерным образом при перемешивании их как можно больше, чтобы каждая частица шихты получала одинаковое количество тепла при прохождении через печь. Это позволяет добиться максимально однородного термического превращения, например обжига по всей шихте (уменьшение количества непровара и переваренных кусков и т.д.).The mixing
Таким образом, как схематично показано на фиг.3, материал М смещается в двух смежных подах 3 в противоположных направлениях, соответственно, к центру и наружу печи и наоборот.Thus, as schematically shown in figure 3, the material M is displaced in two
Для этого каждый из двух смежных подов 3 снабжен одним или более отрывающимися отверстиями 30, 31 переноса, выполненными соответственно вблизи, предпочтительно вокруг поворотного вала 4 и на внешней периферии подов 3.To do this, each of the two
В примере, показанном на фиг. 1, расположение различных подов 3 и их отрывающихся отверстий 30, 31 переноса приводит к окончательному выпуску материала M на периферии кожуха 3, тогда как в примере с фиг. 3 окончательное извлечение материала M происходит по центру вокруг поворотного вала 4.In the example shown in FIG. 1, the arrangement of the
Другими словами, в печи 1 шихта материала М подается в верхний под 3 и перемешивается, чтобы проходить через последний через одно или более отверстий 30, 31 переноса, выходящих на под 3 непосредственно внизу, и так далее. Таким образом, материал М проходит через каждый под 3 к нижнему отверстию 21, откуда выпускается материал.In other words, in the furnace 1, the charge of material M is fed into the
Как показано на фиг. 1, горячие газы G, например дымовые газы, обычно циркулирующие противотоком к шихте, доводят печь до требуемой температуры и вызывают требуемую реакцию или реакции термообработки (сильная сушка, обжиг и т.д.) шихты. Таким образом, тепло вырабатывается при сгорании либо компонентов самой шихты, либо специального топлива. Например, горелки 12 на жидком топливе могут быть размещены сквозь кожух 2 на некоторых подах 3. Водяной пар также может быть инжектирован в печь, чтобы улучшить ее контроль. Печь обычно работает в контролируемой атмосфере и содержит средства для регулирования температуры и времени пребывания шихты в печи. Подачу шихты можно регулировать непрерывно, чтобы поддерживать постоянную толщину перемешиваемого слоя внутри печи. Такая печь, работающая непрерывно, раскрыта, в частности, в установке для сжигания осадка на очистной станции: [6].As shown in FIG. 1, the hot gases G, such as flue gases, generally circulating in countercurrent to the charge, bring the furnace to the desired temperature and cause the desired heat treatment reaction or reactions (strong drying, calcining, etc.) of the charge. Thus, heat is generated during the combustion of either the components of the charge itself or a special fuel. For example,
Когда изобретатели реализовали такую печь для обжига лигноцеллюлозной биомассы, они смогли выявить различные проблемы, связанные с формой и расположением зубцов, как описано выше.When the inventors implemented such a lignocellulosic biomass kiln, they were able to identify various problems associated with the shape and arrangement of the teeth as described above.
Прежде всего, поворотное смещение R прямых прямоугольных зубцов имеет большую тенденцию толкать материал вперед, вместо того, чтобы разделять его и проводить в центральном или наружном направлении. Другими словами, зубцы создают своего рода кластер материала, который формирует стенку на конце зубца, причем последний вращается R вместе с движением рычагов. Это обозначено на фиг. 4 и 6, где можно видеть, что кластер материала M сформирован на конце вертикального ведущего края 70 перемешивающего зубца 7. Таким образом, кластер материала M толкается ведущим краем 70 в соответствии с поворотом R перемешивающего рычага 7.First of all, the rotational displacement R of the straight rectangular teeth tends to push the material forward instead of separating it and guiding it in a central or outward direction. In other words, the prongs create a sort of cluster of material that forms a wall at the end of the prong, with the latter rotating R along with the movement of the levers. This is indicated in FIG. 4 and 6, where it can be seen that a cluster of material M is formed at the end of the vertical leading
Данная стенка частиц имеет тенденцию к усилению под углом α наклона зубцов. Таким образом, с нынешними зубцами, чем больше увеличивается значение α для корректировки параметров переноса печи, тем сильнее уменьшается пространство между двумя смежными зубцами, что вызывает закупорку и усиление стенки частиц шихты, толкаемой концом зубцов и, следовательно, не смещаемой вбок.This wall of particles tends to be reinforced at the angle α of the inclination of the teeth. Thus, with the current tines, the more the α value is increased to adjust the furnace transfer parameters, the more the space between two adjacent tines is reduced, causing clogging and strengthening of the charge particle wall pushed by the end of the tines and therefore not shifted laterally.
Как показано на фиг.6, идентичные зубцы 7 одного и того же рычага, центрированные на его оси X и все наклоненные под одним и тем же углом α, образуют кластер или стенку материала M по всей длине рычага.As shown in FIG. 6,
Следовательно, существует потребность в усовершенствовании многоподовых печей, в частности, для того, чтобы избежать или по меньшей мере минимизировать скопления шихты, которые создаются перемешивающими зубцами, и которые мешают равномерному и контролируемому переносу шихты циркулирующего материала, который должен подвергаться термической обработке.Therefore, there is a need for improvements in multiple hearth furnaces, in particular in order to avoid or at least minimize charge accumulations which are created by the stirring teeth and which interfere with uniform and controlled charge transfer of the circulating material to be heat treated.
Задачей изобретения является по меньшей мере частичное удовлетворение данной потребности.The object of the invention is to at least partially satisfy this need.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
Для этого объектом изобретения является многоподовая печь, предназначенная для термической обработки шихты материала М, содержащая:For this purpose, the object of the invention is a multi-hearth furnace designed for heat treatment of a charge of material M, containing:
- кожух центральной оси, содержащий:- a casing of the central axis, containing:
• верхнее открывающееся отверстие, предназначенное для подачи в него шихты материала, подлежащего обработке,• upper opening opening designed to feed into it the charge of the material to be processed,
нижнее открывающееся отверстие, через которое обеспечена возможность выпуска обработанной шихты материала,the lower opening opening through which the possibility of discharging the processed material charge is provided,
- вал, монтированный с возможностью вращения вокруг центральной оси внутри корпуса,- a shaft mounted for rotation around a central axis inside the housing,
- множество подов, закрепленных внутри кожуха параллельно друг другу, каждый из подов содержит одно или более открывающихся отверстий, подходящих для переноса перемешанного материала M к поду, расположенному непосредственно ниже, причем отверстие переноса или отверстия одного пода расположены вблизи поворотного вала, в то время как отверстие или отверстия смежного пода расположено или расположены на внешней периферии указанного смежного пода,a plurality of hearths fixed inside the casing parallel to each other, each of the hearths having one or more opening holes suitable for transferring the mixed material M to the hearth immediately below, the transfer hole or holes of one hearth being located near the rotary shaft, while the hole or holes of the adjacent hearth is or are located on the outer periphery of said adjacent hearth,
- по меньшей мере один перемешивающий рычаг, прикрепленный к поворотному валу над каждым подом и содержащий перемешивающие зубцы, закрепленные под прямыми углами к рычагу.- at least one stirring arm attached to the rotary shaft above each hearth and containing stirring teeth fixed at right angles to the arm.
В такой печи поворот вала позволяет термически обрабатывать и переносить материал М, перемешанный зубцами, по спиральной траектории по высоте кожуха между его верхним и нижним отверстиями.In such a furnace, the rotation of the shaft makes it possible to thermally process and transfer the material M, mixed with teeth, along a spiral path along the height of the casing between its upper and lower openings.
Согласно изобретению, каждый перемешивающий зубец имеет передний край, наклоненный снизу вверх, причем наклонный передний край образует ведущий край для материала М, подлежащего перемешиванию.According to the invention, each mixing tooth has a leading edge inclined from bottom to top, the inclined leading edge forming a leading edge for the material M to be mixed.
Таким образом, изобретение, по существу, состоит в определении нового профиля зубца для перемешивания подлежащего термической обработке материала, с ведущим краем для материала, который больше не является вертикальным, как в уровне техники, а наклонен.Thus, the invention essentially consists in defining a new tooth profile for mixing the material to be cooked, with a leading edge for the material that is no longer vertical, as in the prior art, but inclined.
За счет своего наклона ведущий край зубцов будет способствовать разделению частиц материала и, следовательно, обеспечивать более равномерное распределение и перенос материала по самой большой площади поверхности каждого пода.By its inclination, the leading edge of the teeth will assist in the separation of the material particles and hence provide a more uniform distribution and transport of the material over the largest surface area of each hearth.
Следует уточнить, что ведущий край зубца - это край, который первым контактирует с поступающим материалом, подлежащим перемешиванию.It should be clarified that the leading edge of the tooth is the edge that first contacts the incoming material to be mixed.
Таким образом, когда материал, подлежащий перемешиванию, достигает периферии данного пода, ведущий край зубца является внешним боковым краем, тогда как, когда материал поступает в центральную часть пода, ведущий край является внутренним боковым краем.Thus, when the material to be mixed reaches the periphery of the hearth, the leading edge of the tooth is the outer side edge, while when the material enters the center of the hearth, the leading edge is the inner side edge.
Согласно предпочтительному варианту осуществления ведущий край каждого перемешивающего зубца наклонен так, что ширина нижней части зубца больше, чем ширина верхней части.According to a preferred embodiment, the leading edge of each agitating tooth is inclined such that the width of the lower part of the tooth is greater than the width of the upper part.
Предпочтительно, ведущий край каждого перемешивающего зубца наклонен под углом, лежащим между 5° и 70° относительно продольной оси (X) рычага.Preferably, the leading edge of each agitating tooth is inclined at an angle between 5° and 70° with respect to the longitudinal axis (X) of the arm.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления каждый перемешивающий зубец имеет, если смотреть спереди, треугольную или трапециевидную, предпочтительно прямоугольную, форму.According to another preferred embodiment, each stirring bar is triangular or trapezoidal, preferably rectangular, when viewed from the front.
Предпочтительно, каждый перемешивающий зубец имеет высоту между 100 и 500 мм и длину между 100 и 800 мм.Preferably, each stirring bar has a height between 100 and 500 mm and a length between 100 and 800 mm.
В соответствии с первой предпочтительной конфигурацией каждый перемешивающий зубец может быть плоским.In accordance with the first preferred configuration, each mixing tooth may be flat.
Согласно второй предпочтительной конфигурации каждый перемешивающий зубец образован из плоской части, содержащей ведущий край для материала, и отклоненной части на протяженности плоской части, причем плоская часть ортогональна продольной оси рычага, тогда как отклоненная часть наклонена под одним или более наклонов, отличных от 90°, относительно продольной оси рычага.According to a second preferred configuration, each agitating tooth is formed from a flat portion containing a material leading edge and a deflected portion along the extent of the flat portion, wherein the flat portion is orthogonal to the longitudinal axis of the arm, while the deflected portion is inclined at one or more inclinations other than 90°, relative to the longitudinal axis of the lever.
Отклоненная часть может быть образована из другой плоской части, формирующей ненулевой угол с плоской частью с ведущим краем или изогнутой частью.The deflected portion may be formed from another flat portion forming a non-zero angle with the leading edge flat portion or the curved portion.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере некоторые зубцы, поддерживаемые одним и тем же рычагом, смещены в боковом направлении относительно продольной оси (X) рычага, тогда как их задние края, называемые хвостовыми краями, отделены друг от друга одинаковым шагом (P) по длине рычага.According to a preferred embodiment, at least some of the teeth supported by the same arm are laterally offset relative to the longitudinal axis (X) of the arm, while their rear edges, called tail edges, are separated from each other by an equal pitch (P) along lever length.
Когда печь согласно изобретению предназначена для обжига биомассы, температура предпочтительно находится между 200 и 300°C. Температура более предпочтительно лежит между 250 и 300°C для древесной биомассы и между 220 и 280°C для биомассы сельскохозяйственного типа. Фактически древесина реагирует на более высокие температуры, чем сельскохозяйственная биомасса.When the furnace according to the invention is intended for burning biomass, the temperature is preferably between 200 and 300°C. The temperature is more preferably between 250 and 300°C for woody biomass and between 220 and 280°C for agricultural type biomass. In fact, wood responds to higher temperatures than agricultural biomass.
Многоподовая печь согласно настоящему изобретению может быть включена в установку для термохимического преобразования биомассы в синтез-газ, широко известный как сингаз, путем газификации в реакторе газификации с целью производства горючего или топлива, в частности жидкого топлива, или другого продукта синтеза. Синтез можно проводить по методу Фишера-Тропша для получения сжиженного газойля или другого топлива.The multiple hearth furnace according to the present invention can be incorporated into a plant for thermochemically converting biomass into synthesis gas, commonly known as syngas, by gasification in a gasification reactor to produce a fuel or fuel, in particular liquid fuel, or another synthesis product. Synthesis can be carried out according to the Fischer-Tropsch method to obtain liquefied gas oil or other fuel.
Изобретение также относится к применению описанной выше печи для обжига лигноцеллюлозной биомассы или для любой термической обработки минеральных руд (кокс, шамот и т.д.), угля, шламов очистных станций или для производства топлива-заменителя для угля ископаемого происхождения и др.The invention also relates to the use of the above-described kiln for burning lignocellulosic biomass or for any heat treatment of mineral ores (coke, chamotte, etc.), coal, sewage treatment plant sludge or for the production of substitute fuel for coal of fossil origin, etc.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Другие преимущества и признаки изобретения станут более понятыми при прочтении следующего ниже иллюстративного и неограничивающего подробного описания изобретения, приведенного со ссылками на чертежи, на которых:Other advantages and features of the invention will become better understood upon reading the following illustrative and non-limiting detailed description of the invention, given with reference to the drawings, in which:
- фиг. 1 - схематический вид в продольном сечении примера многоподовой печи из уровня техники;- fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an example of a prior art multiple hearth furnace;
- фиг. 2 - схематический вид в аксонометрии перемешивающего рычага для материала, подлежащего обработке, в печи с фиг. 1;- fig. 2 is a schematic perspective view of a mixing arm for the material to be processed in the furnace of FIG. 1;
- фиг. 3 - схематический вид в частичном продольном сечении другого примера многоподовой печи из уровня техники;- fig. 3 is a schematic partial longitudinal sectional view of another example of a prior art multiple hearth furnace;
- фиг. 4 - схематический вид спереди перемешивающего зубца прямоугольной формы из уровня техники, поддерживаемого рычагом в печи из уровня техники, на фиг. 4 показан кластер материала M, сформированный на ведущем вертикальном краю для материала;- fig. 4 is a schematic front view of a prior art rectangular stirring bar supported by a lever in a prior art furnace, FIG. 4 shows a cluster of material M formed at a leading vertical material edge;
- фиг. 5 - вид сверху прямоугольного перемешивающего зубца из уровня техники, на фиг.5 показан угол наклона зубца относительно продольной оси рычага;- fig. 5 is a plan view of a prior art rectangular agitating tooth, FIG. 5 shows the angle of the tooth with respect to the longitudinal axis of the arm;
- фиг. 6 - вид сверху перемешивающего рычага из уровня техники, поддерживающего множество прямоугольных зубцов, причем все они центрированы на продольной оси рычага и наклонены под одинаковым наклоном;- fig. 6 is a plan view of a prior art stirring arm supporting a plurality of rectangular teeth, all centered on the longitudinal axis of the arm and inclined at the same angle;
- фиг. 7 - схематический вид спереди перемешивающего зубца прямоугольной трапециевидной формы согласно изобретению, поддерживаемого рычагом в печи; на фиг. 7 показано перемещение материала M зубцом;- fig. 7 is a schematic front view of a rectangular trapezoidal mixing bar according to the invention, supported by a lever in a furnace; in fig. 7 shows the movement of the material M by the tooth;
- фиг. 8 - вид сверху перемешивающего зубца согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения; на фиг.8 показана изогнутая часть зубца в протяженности его плоской части;- fig. 8 is a plan view of a mixing bar according to a preferred embodiment of the invention; figure 8 shows the curved part of the tooth in the extent of its flat part;
- фиг. 9 - вид сверху перемешивающего рычага согласно изобретению с фиг. 7, поддерживающего множество плоских зубцов, каждый из которых смещен в осевом направлении относительно продольной оси рычага;- fig. 9 is a plan view of the stirring arm according to the invention of FIG. 7 supporting a plurality of flat teeth, each of which is axially offset relative to the longitudinal axis of the arm;
- фиг. 10 - вид сверху перемешивающего рычага согласно изобретению с фиг. 8, поддерживающего множество зубцов с плоской частью и изогнутой частью, каждый другой смещен в осевом направлении относительно продольной оси рычага.- fig. 10 is a plan view of the stirring arm according to the invention of FIG. 8 supporting a plurality of teeth with a flat portion and a curved portion each axially offset relative to the longitudinal axis of the arm.
В нижеследующем описании и во всех материалах заявки термины «передний», «задний» используются со ссылкой на направления переноса биомассы в многоподовой печи согласно настоящему изобретению. Таким образом, передний край перемешивающего зубца - это край, который первым воздействует на подлежащий обработке материал в печи, тогда как задний край - это край, который контактирует с материалом, который первым отделен ведущим краем.In the following description and throughout the application, the terms "front", "rear" are used with reference to the directions of biomass transfer in the multiple hearth furnace according to the present invention. Thus, the leading edge of the mixing tooth is the edge that first impacts the material to be processed in the oven, while the trailing edge is the edge that contacts the material that is first separated by the leading edge.
Аналогично, термины «верх», «низ», «сверху», «снизу» относятся к вертикальной рабочей конфигурации печи согласно изобретению. Таким образом, верхнее открывающееся отверстие представляет собой входное отверстие для материала, подлежащего термической обработке, тогда как нижнее отверстие обозначает выходное отверстие для обработанного материала.Likewise, the terms "top", "bottom", "top", "bottom" refer to the vertical operating configuration of the furnace according to the invention. Thus, the top opening is the inlet for the material to be heat treated, while the bottom opening is the outlet for the treated material.
Фиг. 1-6, касающиеся многоподовых печей из уровня техники с перемешивающими рычагами, поддерживающими перемешивающие зубцы, уже обсуждались выше. Поэтому они не будут описаны ниже.Fig. 1-6 relating to prior art multi-hearth furnaces with stirring arms supporting stirring teeth have already been discussed above. Therefore, they will not be described below.
Для ясности, один и тот же элемент из уровня техники и согласно изобретению обозначен одним и тем же номером позиции.For clarity, the same element from the prior art and according to the invention are designated by the same position number.
Следует отметить, что ниже описаны только перемешивающие зубцы согласно изобретению и их расположение на поддерживающем рычаге, причем данные элементы могут быть монтированы как таковые в многоподовой печи, описанной в связи с фиг. 1 и 3, вместо рычага с его перемешивающими зубцами из уровня техники, показанного на фиг. 2, 4, 5 и 6.It should be noted that only the mixing teeth according to the invention and their arrangement on the supporting arm are described below, these elements being able to be mounted as such in the multiple hearth furnace described in connection with FIG. 1 and 3, instead of the prior art arm with its agitating teeth shown in FIGS. 2, 4, 5 and 6.
На фиг.7 показан перемешивающий зубец 7 согласно изобретению.Figure 7 shows a stirring
Данный зубец 7 прямоугольной трапециевидной формы содержит передний край 70, который наклонен снизу вверх, от наибольшей ширины к наименьшей ширине трапеции.This
Данный передний край 70 образует ведущий край для материала М, подвергаемого термической обработке в печи. Данный ведущий край для материала M будет способствовать разделению частиц материала и, таким образом, позволит избежать образования кластера, формирующего стенку, которая вступает во вращение с движением рычагов, как с прямоугольным зубцом из уровня техники.This leading
В качестве рекомендации, перемешивающий зубец 7 с ведущим краем 70 согласно изобретению может иметь высоту между 100 и 500 мм и ширину между 100 и 800 мм. Зубцы согласно изобретению могут быть металлическими.As a guide, the stirring
Согласно варианту осуществления с фиг. 7, перемешивающий зубец 7 согласно изобретению является плоским.According to the embodiment of FIG. 7, the mixing
Согласно другому варианту с фиг. 8, перемешивающий зубец 7 образован из плоской части 71, содержащей ведущий край 70, и отклоненной части 72 на протяженности плоской части. Плоская часть 71 закреплена ортогонально продольной оси X рычага, который поддерживает зубец, тогда как отклоненная часть наклонена под одним или более наклонов, отличных от 90°, относительно продольной оси X рычага. На фиг. 8 отклоненная часть 72 является изогнутой частью.According to another embodiment of FIG. 8, the agitating
Плоская часть 71, расположенная под прямыми углами к оси X, позволит зубцу работать под прямыми углами к поворотному рычагу. Таким образом, плоская часть 71 будет разделять материал M через ведущий край 70, чтобы создать чистую борозду материала, как показано двумя стрелками на фиг. 8.The
С одной стороны борозды (правая стрелка на фиг. 8) разделенный материал может смещаться поверхностью зубца, а с другой стороны борозды (левая стрелка на фиг.8) материал, который останется на месте, и затем отклоненная часть 72 в задней части зубца смещает разделенный материал. Таким образом обеспечивается равномерное разделение и перенос материала по поверхности пода вниз.On one side of the groove (right arrow in FIG. 8) the separated material can be displaced by the tooth surface, and on the other side of the groove (left arrow in FIG. material. This ensures uniform separation and transfer of material down the surface of the hearth.
Предпочтительный вариант фиксации идентичных зубцов 7 плоской формы с наклонным ведущим краем 70 согласно изобретению показан на фиг. 9. Здесь все зубцы смещены в боковом направлении относительно оси X рычага.A preferred variant of fixing identical flat-shaped
Таким образом, первый зубец 7.1 имеет ширину L1, размещенную на одной стороне оси X, которая меньше ширины L2, размещенной на другой стороне оси X.Thus, the first tooth 7.1 has a width L1 located on one side of the X-axis, which is less than a width L2 placed on the other side of the X-axis.
Второй зубец 7.2, смежный с первым зубцом 7.1, в своей части имеет ширину L3, размещенную на одной стороне оси X, которая больше ширины L4, размещенной на другой стороне оси X.The second tooth 7.2, adjacent to the first tooth 7.1, in its part has a width L3, located on one side of the X-axis, which is greater than the width L4, placed on the other side of the X-axis.
Для того, чтобы не создавать закупорки из материала, способствующие сужению, шаг P между задними концами зубцов 7,1-7,4 постоянен по всей длине рычага, независимо от смещения каждого из зубцов.In order not to create blockages from the material, contributing to the narrowing, the pitch P between the rear ends of the teeth 7.1-7.4 is constant along the entire length of the lever, regardless of the displacement of each of the teeth.
На фиг. 10 также показана конфигурация со смещением зубцов 7.1-7.9 согласно изобретению, но с зубцами 7 с плоской частью 71 под прямыми углами к оси, продолженной изогнутой частью 72.In FIG. 10 also shows an offset configuration of teeth 7.1-7.9 according to the invention, but with
Могут быть созданы другие варианты и усовершенствования, никоим образом не выходящие за рамки объема правовой охраны изобретения.Other variations and improvements may be made that in no way go beyond the scope of the invention.
Хотя в проиллюстрированных вариантах осуществления зубец согласно изобретению имеет прямоугольную форму, вместо этого можно создать зубец прямоугольной треугольной формы и, в более общем смысле, любую форму зубца с ведущим краем для материала, который наклонен по высоте зубца.While the barb of the invention is rectangular in the illustrated embodiments, a rectangular triangular barb and, more generally, any barb shape with a leading edge for material that is slanted along the height of the barb can be created instead.
Перемешивающие зубцы предпочтительно изготовлены из металла, но могут быть изготовлены из любого материала, совместимого с условиями, встречающимися в многоподовой печи.The stirring teeth are preferably made of metal, but may be made of any material compatible with the conditions encountered in a multiple hearth furnace.
Изобретение не ограничивается описанными выше примерами; в частности, можно комбинировать друг с другом характеристики проиллюстрированных примеров в вариантах, которые не проиллюстрированы.The invention is not limited to the examples described above; in particular, it is possible to combine with each other the characteristics of the illustrated examples in variants which are not illustrated.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY
[1]: Tijmensen MJA, Faaij APC, Hamelinck CN, Hardeveld MRM. «Изучение возможностей жидкостей и энергии Фишера-Тропша посредством газификации биомассы». Биомасса и биоэнергетика 2002; 23: 129-52.[1]: Tijmensen MJA, Faaij APC, Hamelinck CN, Hardeveld MRM. "Exploring the Possibilities of Fluids and Fischer-Tropsch Energy Through Biomass Gasification". Biomass and bioenergy 2002; 23:129-52.
[2]: Haarlemmer G, Boissonnet G, Imbach J, Setier P-A, Peduzzi E. «Биотопливо второго поколения типа BtL - анализ производственных затрат». Энергетика и экология 2012; 7.[2]: Haarlemmer G, Boissonnet G, Imbach J, Setier P-A, Peduzzi E. "Second Generation Biofuels Type BtL - Production Cost Analysis". Energy and Ecology 2012; 7.
[3]: Simpson WT. «Равновесное содержание влаги в древесине на открытом воздухе в США и во всем мире». ФПЛ-РН-0268. Лаборатория лесных товаров: Мэдисон, Висконсин, 1998 г.[3]: Simpson WT. "Equilibrium moisture content of wood outdoors in the US and worldwide". FPL-RN-0268. Forest Products Lab: Madison, Wisconsin, 1998
[4]: Höldrich A, Hartmann H. «Хранение бревен -« Скорость сушки и потери сухого вещества », 14-я Европейская конференция по биомассе, Париж, Франция, 2005 г.[4]: Höldrich A, Hartmann H. "Log storage - "Drying rate and dry matter loss", 14th European Biomass Conference, Paris, France, 2005.
[5]: Scholz V, Idler C, Daries W «О потере энергии и развитии плесени при хранении древесной щепы в невентилируемых штабелях», 14-я Европейская конференция по биомассе, Париж, Франция, 2005.[5]: Scholz V, Idler C, Daries W "Energy loss and mold development during storage of wood chips in non-ventilated stacks", 14th European Biomass Conference, Paris, France, 2005.
[6]: C. Brunner «Сжигание биологического осадка», Управление отходами, Том 11, стр 155-162, 1991.[6]: C. Brunner Biosludge Incineration, Waste Management, Volume 11, pp 155-162, 1991.
Claims (16)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1858786 | 2018-09-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021108037A RU2021108037A (en) | 2022-10-26 |
| RU2791027C2 true RU2791027C2 (en) | 2023-03-01 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR536540A (en) * | 1922-05-04 | |||
| GB201216A (en) * | 1922-04-21 | 1923-07-23 | John Gascoigne Squire | Improvements relating to rabbles or rakes for mechanical calcining furnaces |
| DE2221635C3 (en) * | 1971-12-02 | 1975-09-18 | Marathon Oil Co., Findlay, Ohio (V.St.A.) | Rake arms for rotary hearth furnace |
| FR2376391A1 (en) * | 1976-12-30 | 1978-07-28 | Marathon Oil Co | METHOD AND DEVICE FOR HANDLING MISCELLANEOUS MATERIALS, IN PARTICULAR FOR OVENS AND THE LIKE, INCLUDING RINGARDS OF PARTICULAR SHAPE AND LAYOUT |
| RU2365841C2 (en) * | 2004-06-02 | 2009-08-27 | Поль Вурт С.А. | Multiple-bedded furnace |
| US20110132738A1 (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-09 | Barry Louis T | Method and Apparatus for Efficient Production of Activated Carbon |
| RU2443959C2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-02-27 | Поль Вурт С.А. | Multiple-bed furnace |
| RU2453783C2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-06-20 | Поль Вурт С.А. | Multiple-bedded furnace |
| WO2017134075A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | Cockerill Maintenance & Ingenierie S.A. | Multi-shelf furnace for use at low temperature |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR536540A (en) * | 1922-05-04 | |||
| GB201216A (en) * | 1922-04-21 | 1923-07-23 | John Gascoigne Squire | Improvements relating to rabbles or rakes for mechanical calcining furnaces |
| DE2221635C3 (en) * | 1971-12-02 | 1975-09-18 | Marathon Oil Co., Findlay, Ohio (V.St.A.) | Rake arms for rotary hearth furnace |
| FR2376391A1 (en) * | 1976-12-30 | 1978-07-28 | Marathon Oil Co | METHOD AND DEVICE FOR HANDLING MISCELLANEOUS MATERIALS, IN PARTICULAR FOR OVENS AND THE LIKE, INCLUDING RINGARDS OF PARTICULAR SHAPE AND LAYOUT |
| RU2365841C2 (en) * | 2004-06-02 | 2009-08-27 | Поль Вурт С.А. | Multiple-bedded furnace |
| RU2443959C2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-02-27 | Поль Вурт С.А. | Multiple-bed furnace |
| RU2453783C2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-06-20 | Поль Вурт С.А. | Multiple-bedded furnace |
| US20110132738A1 (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-09 | Barry Louis T | Method and Apparatus for Efficient Production of Activated Carbon |
| WO2017134075A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | Cockerill Maintenance & Ingenierie S.A. | Multi-shelf furnace for use at low temperature |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2518120C2 (en) | Method of biomass thermal treatment with help of boiler plant | |
| US9328958B2 (en) | Apparatus and system for manufacturing quality coal products | |
| RU2272064C2 (en) | Method of pyrolysis and gasification of organic agents or mixtures of organic agents and device for realization of this method | |
| US9777238B2 (en) | Reactor for drying and torrefying a biomass, preferably a lignocellulose biomass | |
| CN103649280A (en) | Roasting and partial pyrolysis of materials for fuel pellet production | |
| US20120042567A1 (en) | Method and system for the torrefaction of lignocellulosic material | |
| US20080006519A1 (en) | Method and system for accomplishing flash or fast pyrolysis with carbonaceous materials | |
| CN108587671B (en) | Device and method for rapid catalytic pyrolysis of biomass | |
| EP2789677A1 (en) | Torrefaction plant, its operation and maintenance | |
| CA2779350A1 (en) | Contrivance and process for the production of a fine-grained fuel from solid or pasty energy feedstocks by means of torrefaction and crushing | |
| FI3856870T3 (en) | Multi-shelf furnace comprising arms bearing rabble teeth of optimized profile, application to the roasting of biomass | |
| KR20170067574A (en) | Method for manufacturing biocrude-oil by torrefaction and fast pyrolysis | |
| US4787321A (en) | Solid waste conversion plant | |
| Sun et al. | Review of torrefaction reactor technology | |
| Djurdjevic et al. | Torrefaction: process parameters and reactor design | |
| CN105861080B (en) | The method of biomass down-flow fluidized bed using ECT quick catalysis pyrolysis system and pyrolysis biomass | |
| CN102249225B (en) | System using biomass for heat supply for producing activated carbon by fly ash | |
| RU2717059C2 (en) | Low-temperature multi-way furnace | |
| RU2791027C2 (en) | Multi-hearth furnace containing levers carrying mixing teeth of an optimized profile, application for firing biomass | |
| CA2727638A1 (en) | Optimization of combustion process | |
| RU2725434C1 (en) | Method for thermal decomposition of loose organic matter in a vertical gasification reactor | |
| Desideri et al. | Biomass combustion and chemical looping for carbon capture and storage | |
| PL227338B1 (en) | Method of processing biomasses to renewable fuel and a device for processing biomasses to renewable fuel | |
| KR102556454B1 (en) | Biomass power generation system | |
| CN111334320B (en) | Biomass high temperature pyrolysis gasification device and method |