Результат интеллектуальной деятельности: ТЕРМИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов активирования дробления карбонизованных материалов (в частности древесного угля) в производстве активных углей.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является "Термический модуль для получения углеродных сорбентов" (патент РФ 2092757, кл. F 27 В 7/04, 1995 г. ), включающий вращающуюся печь активации и установленную у печи активации печь дожигания газов активации, соединенной с камерой выгрузки.

Известная конструкция не позволяет полностью использовать теплотворную способность применяемого карбонизованного материала. Кроме того, топка печи является дополнительным объектом потери тепла и требует постоянного сжигания определенного количества топлива. Для охлаждения течки от перегрева применяется вода, которая используется нерационально. Топка печи служит для поддержания температуры внутри печи, что приводит к неравномерному прогреву печи по зонам, а это сказывается на качестве продукта. Использование печи дожигания газов активации требует дополнительного расхода топлива, установки котла утилизации и дымососа, кроме того, на самой печи дожигания происходят потери тепла. Газы активации дожигаются в отдельной печи, установленной на выходе печи активации и их теплотворная способность не используется для поддержания температуры в печи активации.

Задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат достигается тем, что паровые котлы установлены на камере загрузки и выгрузки, а пароперегреватель соединен по материальным и газовым потокам с печью активации и паровыми котлами в единый комплекс, обеспечивающий автономную работу печи активации.

В производстве древесного активного угля БАУ используется в качества сырья древесный уголь марки А, получаемый на лесохимических заводах или в стационарных печах пиролиза. Древесный уголь содержит 10-15% летучих веществ, которые удаляются при температуре выше 650^oС. Основной состав выделяемых летучих веществ по данным физико-химических исследований - это водород и метан. Т.е. летучие вещества древесного угля имеют высокую теплотворную способность.

Отличие заявляемого модуля от прототипа заключается в том, что непосредственно в печи активации дожигаются газы пиролиза (выделяемые летучие вещества) и активации, выделяющееся тепло позволяет поддерживать температуру в печи в заданном режиме за счет регулирования тяги, использовать топку печи только для запуска печи активации и за счет дожигания летучих веществ и газов активации получать пар из воды в паровых котлах низкого давления, а в пароперегревателе высококачественный пар для активации с температурой 240-260^oC.

На фиг. 1 изображена печь активации. Печь активации содержит топку 1 с горелкой 2 и камерой разбавления 3, внутри которой смонтирована загрузочная течка 4, паровой котел низкого давления для получения пара из воды 5, вращающийся барабан 6 печи активации с паровоздухоподающими трубками 7, на которых закреплен паровоздухораспределитель 8, выгрузочную камеру 9, паровой котел низкого давления 10, пароперегреватель 11 и циклон для улавливания порошкообразного продукта 12.

При запуске топливо (жидкое или газообразное), подаваемое через горелку 2 в топку 1 сгорает и образующиеся дымовые газы (теплоноситель) поступают в камеру разбавления и далее во вращающийся барабан 6, двигаясь по которому, они прогревают его.

Вода, подаваемая на охлаждение загрузочной течки, нагревается и подается на паровые котлы низкого давления 5, 10, с которого затем на пароперегреватель 11, откуда перегретый пар (температура пара 240-260^oC) подается по трубам 7 в печь активации. После прогрева печи активации по загрузочной течке 3 начинают подавать древесный уголь с содержанием летучих веществ 10-15 мас. %. При выходе из загрузочной течки древесный уголь нагревается до температуры >650^oC и здесь происходит выделение газов пиролиза (преимущественно Н₂ и СН₄). Далее древесный уголь, двигаясь по печи активации, взаимодействует с водяным паром и активируется.

По трубам 7, находящимся в верхней части барабана, подают воздух для дожигания газов пиролиза и активации. В результате выделяется большое количество тепла, позволяющее поддерживать равномерно температуру по всей печи активации, нагревать воду в паровых котлах 5, 10 за счет теплоты газов пиролиза и активации, получать перегретый пар с температурой 240-260^oC на пароперегревателе 11 и подавать в печь активации. Выделяющиеся газы пиролиза дожигаются и за счет тяги через паровой котел 5 в загрузочной течке 3 устанавливается постоянная требуемая температура, топка печи активации при этом отключается. Уголь выгружается через выгрузочную камеру 9. На входе в паровой котел 10 установлена дополнительно дуговая искра для полного сгорания газов активации. Температура газов после пароперегревателя составляет 300^oC. После перегревателя установлен циклон 12, в котором улавливается пыль, уносимая тягой из печи активации. Улавливаемая пыль по своим свойствам соответствует древесным порошкообразным активным углям. На выходе дополнительно можно устанавливать экономайзер для понижения температуры отходящих газов до 150^oC, что даст дополнительно горячую воду до 80^oC для использования в хозяйственно-бытовых целях.

Использование заявляемого модуля позволяет:
- применять топку печи активации только для запуска;
- полностью использовать теплотворную способность газов пиролиза и активации за счет регулирования тяги в прямом и обратном направлениях, что позволяет поддерживать равномерно температуру по всей печи активации;
- перейти на собственный высококачественный пар (240-260^oC);
- за счет параметров пара улучшить качество получаемого активного угля и увеличить ресурс работы паровоздухоподающих труб;
- повысить производительность печи активации.

Термический модуль позволяет полностью использовать теплотворную способность газов пиролиза и активации для поддержания равномерной температуры в печи активации, получать высококачественный перегретый пар для активирования угля, является экологически чистым объектом и практически в рабочем режиме полностью работает на тепле, выделяемом при активировании древесного угля.