Устройство непрерывного действия для пиролиза измельченных материалов

Предложено устройство для пиролиза измельченных углеродсодержащих материалов, содержащее загрузчик, пиролизную камеру (реторту) и устройство выгрузки. Реторта выполнена в виде длинной стальной трубы, располагаемой горизонтально, и подвергаемой внешнему нагреву. Внутри трубы по всей ее длине расположен шнек, посредством которого осуществляется плавное перемещение обрабатываемого материла от зоны загрузки к участку выгрузки. Загрузчик расположен в верхней части трубы реторты близ одного из ее концов, и представляет собой систему из питающего бункера, горизонтальной трубы с коротким шнеком, и вертикальной трубы-подвода, соединенной непосредственно с ретортой. Устройство выгрузки располагается в противоположном от загрузчика конце реторты в ее нижней части, и состоит из короткого вертикального отвода, бункера для получаемого угля, и разгрузочного шнека. В верхней части трубы реторты по всей ее длине располагается система отверстий-газоходов, необходимых для отвода образующихся пиролизных газов для их дальнейшей конденсации или сжигания. Непрерывная работа установки обеспечивается за счет организации непрерывного процесса подачи обрабатываемого материала шнековым питателем, пиролиза материала, его перемещения к участку выгрузки, собственно выгрузки, и сбора полученного угля в приемном бункере. Получение угля и жидких продуктов пиролиза происходит в непрерывном процессе без остановки устройства и каких-либо его частей. Устройство предназначено для получения угля и жидких компонентов из измельченной древесины, а также прочих отходов растительного происхождения, резины, полимерных и композитных материалов, отходов каменного и бурого угля, торфа. Устройство может быть использовано на предприятиях лесопереработки, сельского хозяйства, угольной отрасли, в коммунальной сфере и т.п. 1 илл, 1 н.п.ф.

Полезная модель предназначена для получения угля и жидких продуктов из измельченных органических материалов, прежде всего древесины и прочих отходов растительного происхождения (соломы, костры, скорлупы орехов, лузги, шелухи, гузапаи и т.п.), измельченных древесных плит, а также резины, полимерных и композитных материалов, отходов каменного и бурого угля, торфа, бытового мусора методом пиролиза и может быть использована на предприятиях лесопереработки, сельского хозяйства, угольной отрасли, в коммунальной сфере и т.п.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является «Установка непрерывного действия для пиролиза углеродсодержащих материалов», включающая реторту со шнековым питателем (патент РФ N 2408654). Процесс получения угля в известном устройстве осуществляется без доступа кислорода воздуха путем нагрева реторты внешним нагревателем, при этом перемещение обрабатываемого материала внутри реторты от зоны загрузки к зоне выгрузки осуществляется шнеком, расположенным внутри трубы. Загрузка материала внутрь реторты осуществляется шнековым питателем, посредством которого в переходной зоне между питателем и ретортой создается пробка из загружаемого материала, препятствующая попаданию наружного воздуха в реторту и неконтролируемому выходу пиролизных газов из реторты. Зона выгрузки реализована в виде сужения в сечении трубы реторты в противоположном от питателя конце, где главным шнеком создается пробка из твердых продуктов пиролиза (угля), которая также препятствует попаданию наружного воздуха в реторту и неконтролируемому выходу пиролизных газов из нее. Под воздействием тепла от внешних источников происходит сушка обрабатываемого материала, а затем его термическое разложение до образования углеродистого остатка. В процессе пиролиза образуются газы, которые выходят через отверстия в верхней части реторты и через газоходы поступают в конденсатор.

Известное устройство для получения угля имеет ограниченную производительность, относительно небольшой диапазон регулировки скорости загрузки, обработки и выгрузки готового продукта. Кроме того, конструкция устройства предполагает наличие двух переходных зон специальной формы, а также шнеков силовой конструкции, необходимой для создания и проталкивания пробки из обрабатываемого материала или угля. Отмеченные особенности делают установку сложной в изготовлении, требуют периодической замены отдельных ее частей вследствие интенсивного износа, что увеличивает стоимость устройства и себестоимость получаемой продукции.

Задачей предложенной полезной модели является упрощение конструкции, увеличение производительности за счет увеличения скорости загрузки, уменьшение затрат на эксплуатацию.

Технический результат достигается тем, что устройство для получения угля, содержащее шнековую реторту 1, включает загрузочную систему из питающего бункера 2, горизонтальной трубы с коротким шнеком 3, и вертикальной трубы-подвода 4, сообщающейся непосредственно с ретортой. Устройство выгрузки располагается в противоположном от загрузчика конце реторты в ее нижней части, и состоит из короткого вертикального отвода 5, бункера для получаемого угля 6, и разгрузочного шнека 7. В верхней части трубы реторты по всей ее длине располагается система отверстий-газоходов 8, необходимых для отвода образующихся пиролизных газов для их дальнейшей конденсации или сжигания. Таким образом, реализована единая конструкция устройства для осуществления непрерывного процесса загрузки исходного сырья, пиролиза и выгрузки получаемого угля с возможностью отвода пиролизных газов для их утилизации или переработки.

На Фиг.1 представлена схема устройства для получения угля.

Предложено устройство для получения угля, содержащее бункер 2, из которого исходный измельченный углеродсодержащий материал поступает в короткую трубу со шнеком 3. При этом в трубе 3 при вращении шнека происходит непрерывное перемещение загружаемого материала к вертикальной трубе-подводу 4, откуда материал попадает непосредственно в реторту 1. Распределение подаваемого материала по всему сечению трубы 3 исключает наличие в ней свободного пространства и гарантирует непопадание наружного воздуха в реторту, а также выход пиролизных газов из нее через загрузочную часть. Собственно реторта реализована в виде длинной стальной трубы с продольным шнеком, посредством которого происходит непрерывно-последовательное перемещение обрабатываемого материала от зоны загрузки к зоне выгрузки. Постоянный подвод тепла извне к реторте, осуществляемый системой газовых горелок или электронагревателей 9, расположенных в ее наружной части по всей длине трубы, позволяет поддерживать температуру в диапазоне, необходимом для осуществления подсушивания исходного сырья, его пиролиза и стабилизации получаемого угля. Верхняя часть трубы реторты оснащена системой отверстий-газоходов, необходимых для свободного отвода образующихся пиролизных газов с целью их дальнейшей конденсации или сжигания. Устройство выгрузки располагается в противоположном от загрузчика конце реторты в ее нижней части, и состоит из короткого вертикального отвода 5, бункера для получаемого угля 6, и разгрузочного шнека 7, используемого для перемещения угля в сменные емкости.

Устройство работает следующим образом. Сырье из питающего бункера 2 под действием силы гравитации непрерывно поступает в загрузчик 3, из которого шнеком перемещается к вертикальному подводу 4, соединенному с верхней частью трубы реторты 1. Шнек, расположенный в реторте, постепенно перемещает материал от зоны загрузки к противоположному концу трубы. С наружной части трубы реторты по всей ее длине расположена система нагревателей 9, посредством которых обрабатываемый материал нагревается в реторте до температуры, обеспечивающей процесс пиролиза с образованием смеси пирогазов и твердого углеродного остатка. Для генерации тепла могут быть использованы электронагревательные элементы, система газовых горелок, работающая, в том числе на неконденсируемой фракции газовой смеси, выходящей из реторты. Отвод пиролизных газов, образующихся в процессе обработки, осуществляется через систему отверстий-газоходов 8, расположенных в верхней части трубы реторты по всей ее длине. За пределами реторты все газоходы объединяются в один коллектор, через который пиролизные газы попадают в конденсатор (на схеме не показан). Неконденсируемая фракция, пройдя гидрозатвор, подвергается сжиганию. Разгрузочная часть системы, предназначенная для выгрузки полученного в процессе обработки угля, расположена в противоположном от загрузчика конце реторты в ее нижней части, и реализована в виде вертикального отвода 5, соединенного непосредственно с ретортой, бункера для угля 6, и разгрузочного шнека 7, при вращении которого весь уголь постепенно выводится наружу в емкости для стабилизации. Непопадание наружного воздуха в реторту и неконтролируемый выход пирогазов из системы через устройства загрузки сырья и выгрузки углеродного остатка обеспечивается за счет формирования пробок из загружаемого материала и получаемого угля соответственно в шнековых частях загрузчика и разгрузчика, в которых происходит распределение материала по всему сечению трубы.

Работа устройства позволяет в безостановочном процессе получать жидкую, твердую и газообразную фракцию пиролиза разнообразных углеродсодержащих материалов, прежде всего отходов производства и потребления в виде древесных опилок, стружки, щепы, а также соломы, костры, лузги, скорлупы, шелухи, измельченных полимерных и композитных материалов, древесных плит, резины, бытового мусора, бурого и каменного угля и т.п. Устройство пригодно для работы в качестве газогенератора, системы для получения жидких топлив, угля, активного угля. При этом гарантируется непрерывность процесса, простота обслуживания, точность установки требуемых параметров работы - прежде всего температуры, скорости в зависимости от вида исходного сырья и конкретных требований к качеству получаемой продукции. Устройство может быть мобильным.

Известное устройство для получения угля, жидких и газообразных продуктов пиролиза имеет ограниченную производительность, относительно небольшой диапазон регулировки скорости загрузки, обработки и выгрузки готового продукта. Кроме того, конструкция устройства предполагает наличие двух переходных зон специальной формы, а также шнеков силовой конструкции, необходимой для создания и проталкивания пробки из обрабатываемого материала или угля. Отмеченные особенности делают установку сложной в изготовлении, требуют периодической замены отдельных ее частей вследствие интенсивного износа, что увеличивает стоимость устройства и себестоимость получаемой продукции. По сравнению с прототипом, предложенная конструкция более проста в изготовлении, более производительна и менее требовательна к фракционному составу исходного сырья, не содержит элементов, подвергающихся в процессе работы значительным механическим нагрузкам, соответственно менее подвержена износу.

Устройство для пиролиза измельченных материалов, содержащее загрузочный бункер, шнековый питатель с вертикальным отводом, сообщающимся с верхней частью трубы-реторты, содержащей шнек для перемещения обрабатываемого материала от зоны загрузки к зоне выгрузки с одновременной реализацией процесса пиролиза за счет подвода тепла от системы нагревателей, расположенных по всей длине реторты, при этом в верхней части трубы-реторты по всей длине выполнена система отверстий-газоходов для отвода газов, образующихся при пиролизе, а в противоположном от загрузчика конце реторты располагается устройство выгрузки получаемого угля, реализованное в виде вертикального отвода, соединенного одним концом непосредственно с трубой реторты в ее нижней части и заканчивающегося приемным бункером, содержащим или не содержащим шнек для сбора и выгрузки получаемого угля.