RU13795U1 - Установка для получения активного угля - Google Patents

Abstract

( 54 ) Установка для получения активного угля ( 57 ) Полезная модель относится к области термической переработки твердых материалов, содержащих органику с целью получения актившлх углей.

Решаемая техническая задача: улл/чтпение качества активного угля, интенсификация тепло- и массообменных процессов, более полное использование теплового потенциала, увеличение срока службы камеры сгорания.

Установка для получения активного угля содержит последовательно соединенные сушилку, пиролизер и активатор с раздельными узлами ввода и вывода твердой и газообразной фаз, охладитель и классификатор с узлами ввода и вывода твердой фазыи котелутилизатор, снабженный 2-х контурной горелкой. Активатор снабжен установленной на его верхней крьшдке камерой сгорания с горелочным устройством, снабженной расположенной внутри вертикальной полостью верхняя часть которой соединена с сухонарником котла-утилизатора, а нижняя часть открыта в сторону выходного газопровода, являющегося продолжением нижней части камеры сгорания и установленного вертикально. Выход парогазовой смеси из активатора соединен с газопроводом, входящим вертикально в камеру смешения пиролизера, причем нижний срез газопровода расположен на расстоянии 3-х 5-ти калибров от ее дна, а вход твердой фазы и выход пылегазового потока расположены в верхней части камеры смешения, в н11ЖЕ ей части корпуса пиролизера размеп ен паропровод с входным патрубком, соедипенным с сухопарником котла-утилизатора и с выходными паровыми патрубками, открытыми во внутренний объем пиролизера, выход парогазовой смеси из реактора соединен с газовым входом в сушилку, газовый выход из которой соединен с внешним контуром 2-х контурной горелки котла-утилизатора, а нижняя часть активатора снабжена узлом выгрузки, соединенным с узлом загрузки охладителя выход из которого соединен с входом в классификатор.

Оси выходных паровых патрубков во внутреннем объеме пиролизера направлены в сторону узла выгрузки.

Description

Установка для получения активного угля

Полезная модель относится к области термической переработки твердых материалов, содержащих органику с целью получения активных углей.

Установка для получения активного угля содержит последовательно соединенные сушилку, пиролизер и активатор с раздельными узлами ввода и вывода твердой и газообразной фаз, охладитель и классификатор с узлами ввода и вывода твердой фазы и котел-утилизатор, снабженный 2-х контурной горелкой. Активатор снабжен установленной на его верхней крышке камерой сгорания с горелочным устройством, снабженной расположенной внутри вертикальной полостью верхняя часть которой соединена с сухонарником котла-утилизатора, а нижняя часть открыта в сторону выходного газопровода, являющегося продолжением нижней части камеры сгорания и установленного вертикально. Выход парогазовой смеси из активатора соединен с газопроводом, входящим вертикально в камеру смешения пиролизера, причем нижний срез газопровода расположен на расстоянии 3-х - 5-ти калибров от ее дна, а вход твердой фазы и выход пылегазового потока расположеньг в верхней части камеры смешения, в нижней части пиролизера размещен паропровод с входным патрубком, соединенным с сухопарником котла-утилизатора и с выходными паровыми патрубками, открытыми во внутренний объем пиролизера. выход парогазовой смеси из реактора соединен с газовым входом в сушилку, газовый выход из которой соединен с внешним контуром 2-х контурной горелки котла-утилизатора, а нижняя часть активатора снабжена узлом выгрузки, соединенным с узлом загрузки охладителя, выход из которого соединен с входом в классификатор.

Известно устройство для получения углеродных адсорбентов, включающее последовательно соедртненные пневмосепаратор, сушилку, реактор-карбонизатор, камеру активации с узлами загрузки и выгрузки материала и котел-утилизатор / I /.

Недостатком данного устройства является недостаточно хорошее качество получаемого активного угля из-за повыщешюй зольности в результате сгорания в реакторе-карбонизаторе мелкой фракции

2000104414

11

МПК7С01 В 31/08

исходного материала, поступающей из сушилки, а также за повышенного обгара крупной фракции на стадии карбонизации.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели по конструктцти, принципу работы и достигаемому результату является установка для получения активного угля, содержащая последовательно соединенные сушилку, реактор-карбонизатор и камеру активации с узлом загрузки полукокса и узлом выгрузкр активного угля и котел утилизатор в котором камера активации снабжена снаружи камерой окислительной газификации, вход которой соединен трубопроводом с выходом топливопарогазовой смеси из сушилки, а выход с входом котла-утилизатора в котором расположен змеевик, причем выход из змеевика через узел выгрузки реактора-карбонизатора соединен с камерой активации трубопроводом, который в верхней части камеры активации установлен вертикально, выход парогазовой смеси из камеры активации соединен с реактором-карбонизатором трубопроводом, который в верхней части реактора-карбонизатора установлен вертикально и выход парогазовой смеси из реакторакарбонизатора соединен с сушилкой трубопроводом, который в верхней части сушилки установлен вертикально / 2 /.

Недостатком данного устройства является то, что догрев материала в активаторе до температуры 850--880 С осуществляется через ее стенки, что предъявляет повышенные требования к их конструктивному оформлению и жаростойкости, активацию осуществляют чистым водяным паром, что вызывает его повышенный расход, а в котел-утилизатор вводятся из камеры окислительной газификации активатора только продукты полного сгорания нарогазовой смеси и мелкой фракции, что снижает его теплопроизводительность.

Настоящяя полезная модель предназначена для интенсификации процесса теплообмена, снижения тепловой нагрузки на стенки активатора, увеличения теплопроизводительности котлаутилизатора и улучшения качества активного угля за счет одновременного нагрева и активации материала смесью водяного пара с продуктами сгорания внептнего топлива, сжигания мелкой фракции исходного сырья совместно с парогазовыми продуюами пиролиза и газификации (активации), и вовлечения в нроцесс смоляных фракций продуктов пиролиза путем их конденсации на частицах исходного сырья.

Указанный технический результат достигается за счет того, что установка для получения активного угля содержит последовательно соединенные сушилку-адсорбер, пиролизер и активатор с раздельными узлами ввода и вывода твердой и газообразной фаз, охладитель и классификатор с узлами ввода и вывода твердой фазы

и котел-утилизатор, снабженный 2-х контурной горелкой. Активатор снабжен расположенной на его верхней крышке камерой сгорания с горелочньтм устройством, снабженной расположенной внутри вертикальной полостью верхняя часть которой соединена с сухонарником котла-утилизатора, а нижняя часть открыта в сторону выходного газопровода, являющегося продолжением нижней части камеры сгорания и установленного вертикалыю. Выход парогазовой смеси из активатора соединен с газопроводом, входящим вертикально в камеру смешения ниролизера, причем нижний срез газопровода расположен на расстоянии 3-х - 5-ти калибров от ее дна, а вход твердой фазы и выход пылегазового потока расположены в верхней части камеры смешения, в нижней части пиролизера размегцен наронровод с входным патрубком, соединенным с сухопарником котла-утилизатора и с выходными паровыми патрубками, открытыми во внутренний объем пиролизера, выход парогазовой смеси из реактора соехцинетт с газовым входом в сушилку, газовый выход из которой соединен с внешним контуром 2-х контурной горелки котла-утилизатора, а нижняя часть активатора снабжена узлом выгрузки, соединенным с узлом загрузки охладителя, выход из которого соединен с входом в классификатор.

Паровые патрубки во внутреннем объеме пиролизера направлены в сторону его узла выгрузки.

Снабжение активатора камерой сгорания с горелочным устройством позволяет получать и вводить в активатор высокотемпературный активирующий агент в виде смеси газообразных продуктов сгорания внешнего топлива с водяным наром. Получение активируюгцего агента, являющегося одновременно и теплоносителем, непосредственно перед активатором снижает тепловые потери и интенсифицирует тенло- и массобменные процессы активации.

Ввод водяного пара в верхнюю часть вертикально расположенной полости внутри камеры сгорания и его выход из нижней части позволяет нагревать пар до высокой температуры одновременно защищая стенки камеры от перегрева.

Установленный вертикально по отношению к слою обрабатываемого материала газопровод обеспечивает внедрение парогазового потока в слой в виде «острой струи, что обеспечивает интенсивный тепло- и массообмен процесса активации.

Снабжение пиролизера входящим сверху в камеру смещения вертикальным газопроводом, нижний срез которого расноложен на расстоянии 3-х- 5-ти его калибров от дна камеры смешения, при вводе обрабатываемого материала в камеру и выводе газообразных продуктов сверху, позволяет поддерживать в камере существование

взвешенного, постоянно обновляющегося слоя, что обеспечивает интенсивность тепло- и массообменных процессов.

Организация движения парогазового потока в режиме противотока с движением твердого материала позволяет наиболее полно использовать его тепловой потенциал и сконденсировать на частицах исходного материала при температуре сушки болыпую часть смоляных компонентов парогазовой смеси, что повышает прочностные характеристики активного угля и увеличивает его выход.

Снабжение пиролизера паровыми патрубками во внутреннем объеме, направленными в сторону узла его вмгрузки обеспечивает постоянное существование в его нижней части подвижного слоя твердой фазы, что улучшает условия тепло- и массообмена и тем самым способствует процессам газовыделения и карбонизации и облегчает выгрузку твердой фазы из пиролизера.

Ввод паропылегазового потока во внешний контур 2-х контурной горелки позволяет организовать эффективное сжигание запыленного низкокалорийного газа.

Полезная модель ноясняется чертежом, рис.1, где показапо схематическое изображение установки для получения активного угля.

Установка для получения активного угля содержит последовательно соединенные активатор-1 с узлом выгрузки-2 твердой фазы и выходным газопроводом-3 с установленной на его верхней крышке камерой сгорания-4 с горелочньш устройством-5, снабженной полостью-6 с патрубком-7 для входа водяного пара и открытым кольцевым выходом в сторону выходного газонровода-8, расположенного вертикально; пиролизер-9 с узлами загрузки-10 и выгрузки-11, газопроводом-12, входящим вертикально в камеру смешения-13, снабженную выходным сепаратором-И и выходным газопроводом-15, паропроводом-16 с входным патрубком-17 и выходными наровыми патрубками-18; сушилку-19 с узлами загрузки-20 и выгрузки-21 исходного материала в транспортер-22, газовым входом-23 и газовым выходом-24, соединенным с внешним контуром двухступенчатой горелки-25 котла-утилизатора-26 сухопарник-27 которого наропроводом-28 соединен с входным патрубком-7 камеры сгорания активатора; охладитель-29 с узлом выгрузки-30 и классификатор-31.

Установка работает следующим образом;

В установке организуется два потока в режиме противотока: - крупной фракции твердой фазы в направлении: сушилка пиролизер - активатор - охладитель - классификатор

- гадовой фазы в направлении: сухопарник котла - горелочное

устройство - активатор - пиролизер -- сушилка - горелка котла. Исходное полифракционное сырье подается в сушилку-19 через узел загрузки-20 где подвергается пневмосепарации с одновременной сушкой за счет контакта с парогазовыми продуктами ниролиза, поступающими в сушилку из пиролизера-9 через газопровод-15. Одновременно с сушкой происходит конденсация высококипяших смоляных фракций из парогазовой смеси и их осаждение на частицах. Крупная фракция сухого сырья из сушилки по транспортеру-22,через узел загрузки-10 подается непрерывно сверху в камеру смешения-13 пиролизера. Одновременно в камеру смешения сверху через вертикальный газопровод-12 подается парогазовая смесь из активатора, которая отражаясь от дна камеры смешения организует взвешенный циркулируюший, постоянно обновляюшийся слой в котором одновременно осушествляются процессы нагрева сырья до температуры пиролиза, пиролиз и частичная карбонизация частиц. Потоком газов частицы выносятся из камеры смешения через выходной сепаратор-14 и отделившись от газового потока накапливаются в нижней части пиролизера в течение определенного времени, достаточного для завершения процессов карбонизации и газовыделения, образуя в конечном счете в нижней части ниролизера слой полукокса. В нижнюю часть внутреннего объема пиролизера через выходные паровые патрубки-18 непрерывно подается водяной нар из паропровода-16 куда он поступает через вхо/щой патрубок-17 из сухопарника-27. За счет динамического воздействия струй парав нижней части

ниролизера образуется постоянно обновляюзцийся подвижный слой твердой фазы (полукокса), что способствует процессам газовыделения и карбонизации. Периодически полукокс порциями через узел выгрузки-11 подается в активатор-1.

Паропылегазовый поток из пиролизера, представляюший из себя смесь водяного пара, продуктов пиролиза, продуктов газификации и мелкой пыли выходит из пиролизера через выходной газопровод15 и через газовый вход-23 непрерывно поступает в сушилку-19 откуда, отдав тепло на сушку исходного материала вместе с мелкой фракцией исходного сырья поступает через газовый выход-24 во внешний контур горелки-25 котла-утилизатора-26.

Выделяюшееся нри сгорании паропылегазовой смеси тепло используется на приготовление водяного пара, который из сухопарника-27 через паропровод-28 поступает во впутреннюю полость камеры сгорания-6, расположенной на верхней крышке активатора-1 и в паропровод-16 пиролизера.

в горелочном устройстве-5 сжигается внешнее топливо (природный газ или дизельное топливо) и газообразные нродукты полного сгорания, смешавшись с водя1-н- 1М паром в нижней части камеры сгорания, через вертикальньн входной газопровод-8 внедряются в виде «острой струи сверху в слой полукокса предварительно карбонизированного в пиролизере и ноданного в активатор в виде определенной порции через узел выгрузки-1 1.

Выеокотемпературный парогазовый поток, внедряясь в слой полукокса переводит его в состояние взвешенного елоя и в этом состоянии в течение заданного отрезка времени с высокой интенеивностью происходят процессы газификации (активации), приводящие в конечном счете к образованию пористой активной структуры частиц, что и является конечной целью процесса.

Готовый активный уголь через узел выгрузки-2 гюстунает в охладитель-29 откуда после охлаждения через узел выгрузки-30 поступает в классификатор-З 1 и далее в виде готовой продукции постунает на расфасовку.

Таким образом совокупность указанных существенных нризнаков снижает тепловые потери и увеличивает срок службы камеры сгорания горелочгюго устройства, позволяет наиболее полно использовать тепловой потенциал парогазового потока и улучшить качеетво конечного продук1а - активного угля, за счет конденсации смол на новерхности частиц исходного сырья, а также дает возможность использования в основных аппаратах установки единого принципа организации тепло- и массообменных процессов - образование слоя материала, взвеше1П1ого «острой струей газа, подаваемого сверху. Этот принцип позволяет принимать простые однотипные конструктивные решения OCHOBFILIX технологических аппаратов, одновременно обеспеНН: ая высокую интенсивность тепло- и массообмеггных процессов.

Источники информации: 1. Carbon, 1989г.,27,,стр.22-23.

2, Патент РФ N 2051094 «Способ получеция активного угля и уетановка для его осуществления Авторы:

Двоскин Г.Р1.

Claims (2)

1. Установка для получения активного угля, содержащая последовательно соединенные сушилку-адсорбер, пиролизер и активатор с раздельными узлами ввода и вывода твердой и газообразной фаз, охладитель и классификатор с узлами ввода и вывода твердой фазы и котел-утилизатор, снабженный 2-х контурной горелкой, отличающаяся тем, что активатор снабжен установленной на его верхней крышке камерой сгорания с горелочным устройством, снабженной расположенной внутри вертикальной полостью, верхняя часть которой соединена с сухопарником котла-утилизатора, а нижняя часть открыта в сторону выходного газопровода, являющегося продолжением нижней части камеры сгорания и установленного вертикально, выход парогазовой смеси из активатора соединен с газопроводом, входящем вертикально в камеру смешения пиролизера, причем нижний срез газопровода расположен на расстоянии 3-х - 5-ти калибров от ее дна, а вход твердой фазы и выход пылегазового потока расположены в верхней части камеры смешения, в нижней части пиролизера размещен паропровод с входным патрубком, соединенным с сухопарником котла-утилизатора и с выходными паровыми патрубками, открытыми во внутренний объем пиролизера, выход парогазовой смеси из реактора соединен с газовым входом в сушилку, газовый выход из которой соединен с внешним контуром 2-х контурной горелки котла-утилизатора, а нижняя конусная часть активатора снабжена узлом выгрузки, соединенным с узлом загрузки охладителя, выход из которого соединен с входом в классификатор.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что оси выходных паровых патрубков во внутреннем объеме пиролизера направлены в сторону узла выгрузки.