UA34794A - Пристрій для швидкісного піролізу - Google Patents

Abstract

Винахід стосується комплексної енерготехнологічної переробки сировини. Пристрій містить циліндричний корпус, центральну трубу в формі зрізаного конусу, вершина якого звернута догори, і розташовану між ними гвинтову пластину, що формує гвинтовий канал всередині корпуса і нагрівник. Між циліндричним корпусом і центральною трубою встановлено ряд гвинтових пластин з утворенням не менше двох гвинтових каналів для сировини з кутом нахилу на 1-3° вище природного і не менше двох каналів для теплоносія, причому канали виконані з можливістю забезпечення протитечії сировини і газу, а в центральній трубі розташована одна гвинтова пластина з утворенням гвинтового каналу для вихідного газу, і містить конденсатор і осушник, які виконані у вигляді тепломасообмінних апаратів, при цьому конденсатор має систему охолодження піропаливом, а осушник - водою.

Description

Винахід стосується комплексної енерготехнологічної переробки сировини шляхом швидкісного піропізу для одержання високого виходу рідкого піропалива (смол), а також твердого палива (вуглистої речовини) і горючого газу і може знайти застосування, наприклад, в енергетиці.

Відома конструкція пристрою для піролізу твердого палива, що включає циліндричний корпус з засобами подання палива і відведення продуктів піролізу, конічну трубу з тангенціальними прорізями і гвинтовим завихрювачем (див. а. с. СРСР Мо 1333684, МПК С10В 49/16, бюл. Мо 32,1987р.).

Суттєвими недоліками відомого пристрою для швидкісного піролізу є те, що: 1) нагрівання вихідної сировини до 200"С, а потім нагрівання Ті гарячим повітрям з температурою 700"С не забезпечує достатньо високий темп нагрівання часток сировини, внаслідок чого знижується частка виходу рідких продуктів піропалива; 2) використання гарячого повітря з температурою 700"С для нагрівання часток сировини збільшує вихід вуглекислого газу; 3) складно відділити газ від повітря. Відома конструкція пристрою для швидкісного піролізу, вибраного в якості протопипу, що включає циліндричний корпус, центральну трубу в формі зрізаного конусу, вершина якого звернута догори, і розташовану між ними гвинтову пластину, що формує гвинтовий канал всередині корпуса, і нагрівник (див. а.с. СРСР М» 1663010. МПК С10В 53/02, бюл, Мо 5, 1991 р.).

Суттєвими недоліками відомого пристою для швидкісного піролізу є те, що: 1) через організацію нагрівання в два етапи (у середовищі пари до температури 280-300"С, а потім від нагрівача через стінку корпуса до температури 470"С) не вдається забезпечити достатньо високий темп нагрівання часток сировини, внаслідок чого знижується частка виходу рідких продуктів і. відповідно, підвищується частка виходу вуглистої речовини; 2) максимально припустимий розмір часток сировини не перевищує 5 мм, що підвищує витрати на подрібнення сировини; 3) необхідне додаткове джерело тепла для нагрівання стінки реактора і теплоносія; 4) використання пари в якості теплоносія призводить до утворення значної кількості води в системі конденсації з частково розчиненими в ній смолами, що створює екологічну проблему.

В основу винаходу поставлена задача удосконалення пристрою для швидкісного піролізу, в якому шляхом утворення не менше двох гвинтових каналів для сировини з кутом на 1-37 вище природного і підвищення нагрівання сировини з усіх сторін в невеликому об'ємі, забезпечення одночасно оптимальних темпів нагрівання для усіх часток сировини і наступного охолодження піролізного газу для процесу нагрівання сировини, забезпечується. зростання енергетичного ККД установки, збільшення виходу рідкого піропалива.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пристрої швидкісного піролізу, який містить циліндричний корпус, центральну трубу в формі зрізаного конусу, вершина якого звернута догори, і розташовану між ними гвинтову пластину, що формує гвинтовий канал всередині корпуса, і нагрівник, згідно з винаходом між циліндричним корпусом і центральною трубою встановлено ряд гвинтових пластин з утворенням не менше двох гвинтових каналів для сировини з кутом на 1-37 вище природного і не менше двох каналів для теплоносія, причому канали виконані з можливістю забезпечення протитечії сировини і газу, а в центральній трубі розташована одна гвинтова пластина з утворенням гвинтового каналу для вихідного газу, і містить конденсатор і осушник, які виконані у вигляді тепломасообмінних апаратів, при цьому конденсатор мас систему охолодження піропаливом, а осушник - водою.

Запропонована конструкція пристрою для швидкісного піролізу дозволяє: 1) утворення не менше двох гвинтових каналів для сировини з кутом нахилу на 1-3" вище природного, забезпечується інтенсифікація руху часток сировини до дна пристрою; 2) застосування не менше двох каналів для теплоносія підвищує темп нагрівання сировини з усіх сторін в невеликому об'ємі; 3) підігрів вихідної сировини в пристрої завантаження продуктами згоряння, а також забезпечення процесу піролізу теплом за рахунок піролізного газу, підвищує енергетичний ККД установки в цілому; 4) виконання конденсатора і осушника у вигляді контакних тепломасообмінних апаратів, конденсатора системою охолодження піропаливом, а осушника водою, дозволяє підвищити ступень уловлювання піропалива внаслідок доброї розчинності крапель піропалива. що конденсуються, в шарі рідкого піропалива. а також підвищити якість одержуваного піропалива (зменшити його вологість), одержати після промивки водою газ з малим вмістом розчинених смол. що знижує екологічну небезпеку при його скиданні в навколишнє середовище.

На фігурі схематично зображено пристрій для швидкісного ліролізу, а стрілками - напрямок руху газу, піропалива, твердих часток і води.

Пристрій містить в собі корпус піролізатора 1, центральну трубу 2, гвинтові канали З для сировини, гвинтові канали 4 для теплоносія, гвинтовий канал 5 для газу, футерівку 6, циклон 7 з патрубком 8, завантажувальний пристрій 9, трубопровід 10, конденсатор піропалива 11, бак піропалива 12, теплообмінник 13, насос. 14, регулювальний вентиль 15, трубопровід 16, трубопровід 17, осушник газу 18, бак для води 19, теплообмінник 20, насос 21, регулювальний вентиль 22, трубопровід 23, трубопровід 24, вентилятор 25, трубопровід 26, камеру згоряння 27, трубопровід 28, гвинтовий канал 29.

Пристрій для швидкісного піролізу працює наступним чином.

У камеру згоряння 27 через трубопровід 26 за допомогою вентилятора 25 подається повітря, а від стороннього джерела на час запуску - пристрою (на фіг. не показана) в камеру згоряння 27 надходить горючий газ. де він змішується з повітрям, створюючи газоповітряну суміш, що за допомогою іскри від свічі загоряється (на фіг. не показана). Гарячі гази з камери згоряння 27 по трубопроводу 28 надходять у всі гвинтові канали для теплоносія 4 де вони, обертаючись навколо корпуса піролізатора 1, нагрівають стінки гвинтових каналів З для сировини і далі надходять у гвинтовий канал 29. у завантажувальний пристрій 9, де попередньо підігрівають сировину, і виходять за його межі. Для запобігання втрат тепла в навколишнє середовище корпус піролізатора 1 покрито футерівкою 6.

Коли температура стінок гвинтових каналів З для сировини і корпуса піролізатора 1 досягне температури 400- 5507С, тоді підігріта вихідна сировина з завантажувального пристрою 9 рухається гвинтовими каналами 3, нагріваючись одночасно від усіх стінок в невеликому об'ємі швидкими темпами. На виході з корпусу піролізатора 1 продукти піролізу складаються з парогазової суміші і часток вуглистої речовини при температурі 400-5507С, і далі продукти піролізу надходять у циклон 7, в якому відбувається відділення твердих часток від газів і відведення твердих часток через патрубок 8 за межі циклона. Очищений від твердих часток газ із циклона 7 по гвинтовому каналу 5 підіймається угору, де він підігріває сировину і по трубопроводу 10 надходить у конденсатор 11. Одночасно рідке піропаливо з бака 12, пройшовши теплообмінник 13, насос 14, регулювальний вентиль 15 з температурою 40-507"С надходить у конденсатор 11, де воно охолоджує газ до температури 100-1107С (температура нижнього діапазону конденсації піропалива), при цьому, піропаливо конденсується з газу і з високою ефективністю уловлюється шаром рідкого піропалива, причому його надлишок зливається в бак 12 і далі по трубопроводу 16 у збірник піропалива (на фіг.не показаний).

Очищений таким чином від піропалива газ по трубопроводу 17 надходить в осушник 18 для осушення від пари вологи. Одночасно вода з бака 19, пройшовши теплообмінник 20, насос 21, регулювальний вентиль 22 з температурою 20-257"С надходить в осушник 18, де вона охолоджує газ до температури 30-357С і при цьому відбувається конденсація пари вологи, що з високою ефективністю уловлюється шаром води і її надлишок зливається в бак для води 19 і далі по трубопроводу 24 може зливатися в каналізацію. Очищений таким чином від піропалива газ в конденсаторі 11 і осушений від пари і вологи в осушнику газу 18, газ по трубопроводу 23 направляється в камеру згоряння 27. З моменту подачі очищеного газу в камеру 27 вона працює на цьому газі. а подача горючого газу від стороннього джерела припиняється. Пристрій для швидкісного піролізу переходить на автономний режим роботи.

Таким чином, пристрій для швидкісного піролізу забезпечує автономний режим роботи, високий вихід рідкого піропалива, а також одержання піропалива підвищеної якості (з малим вмістом води) і практично виключає забруднення навколишнього середовища продуктами очищення.

І) ;

НІ ' І? 18 зе ПОТ шов 29

НИ 22

З: ше у, т,

І ву ла 5 Х Х у 5 я «о а дао г ВИ са ІЗ

ЗА пі птвння ха ба як ев Шк Я 24 т й ши зо п - вра ши 1 о | ї

З 2в/ 2 - о) 8. кра 26

Claims (1)

1. Пристрій для швидкісного піролізу, який містить циліндричний корпус, центральну трубу в формі зрізаного конусу, вершина якого звернута догори, і розташовану між ними гвинтову пластину, що формує гвинтовий канал всередині корпуса і нагрівник, який відрізняється тим, що між циліндричним корпусом і центральною трубою встановлено ряд гвинтових пластин з утворенням не менше двох гвинтових каналів для сировини з кутом нахилу на 1-37 вище природного і не менше двох каналів для теплоносія, причому канали виконані з можливістю забезпечення протитечії сировини і газу, а в центральній трубі розташована одна гвинтова пластина з утворенням гвинтового каналу для вихідного газу, і містить конденсатор і осушник, які виконані у вигляді тепломасообмінних апаратів, при цьому конденсатор має систему охолодження піропаливом, а осушник - водою.