Устройство для получения активного угля

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Павлечко Владимир Никифорович Гуляев Владимир Николаевич Плехов Иван Максимович Ламоткин Александр Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Устройство для получения активного угля, включающее вертикальный корпус с патрубками для загрузки исходного и выгрузки активного угля, подвода водяного пара и отвода газов активации, при этом корпус охватывает греющая рубашка с патрубками для подвода топлива, воздуха и отвода дымовых газов, отличающееся тем, что греющая рубашка содержит по всей высоте две вертикальные, противоположно расположенные перегородки, делящие ее на две части, соединенные между собой расположенными в вертикальном корпусе по высоте рядами трубок, при этом в соседних по высоте рядах трубки повернуты относительно друг друга на некоторый угол, патрубок подвода водяного пара расположен перед зоной выгрузки активного угля, а патрубок отвода газов активации соединен с патрубком подачи топлива. 13875 1 2010.12.30 Изобретение относится к лесохимической промышленности, в частности к устройствам получения активных углей в движущемся слое. Известно устройство для активации угля 1 в движущемся слое, включающее вертикальный цилиндрический корпус, патрубки для загрузки исходного и выгрузки активного угля, подвода водяного пара, парового теплоносителя и отвода смеси топочных газов и газов активации, подаваемых прямотоком. Недостатком данной конструкции является разбавление газов активации продуктами неполного сгорания топлива, что ухудшает состав газов и качество активного угля. Кроме того, производительность процесса ограничивается максимально допустимым количеством воздуха, подаваемым в активатор, т.к. при содержании свободного кислорода в рабочей зоне происходит горение угля и снижается выход готового продукта. Наиболее близким к предложенному является активатор 2, включающий вертикальный корпус, охватывающую его греющую рубашку, патрубки для загрузки исходного и выгрузки активного угля, подвода водяного пара и отвода газов активации, топку с патрубками для топлива, воздуха и отвода газов активации, в котором нагрев движущегося слоя угля осуществляется через стенку и контактом парогогазового теплоносителя, подаваемого противотоком к углю. Недостатками данного активатора являются низкая интенсивность процесса и качество активации, обусловленное при внешнем обогреве температурой газов, обогреваемых стенками активатора, относительно низкой теплопроводностью пористого активируемого угля, слабым перемешиванием активируемого угля в слое, ограниченной поверхностью теплообмена, а следовательно, неравномерностью температур в поперечном сечении слоя угля, что снижает эффективность процесса и качество активного угля. Задача изобретения - повышение эффективности процесса и качества активного угля. Поставленная задача осуществляется тем, что в устройстве для получения активного угля, включающем вертикальный корпус с патрубками для загрузки исходного и выгрузки активного угля, подвода водяного пара и отвода газов активации, при этом корпус охватывает греющая рубашка с патрубками для подвода топлива, воздуха и отвода дымовых газов, греющая рубашка содержит по всей высоте две вертикальные, противоположно расположенные перегородки, делящие ее на две части, соединенные между собой расположенными в вертикальном корпусе по высоте рядами трубок, при этом в соседних по высоте рядах трубки повернуты относительно друг друга на некоторый угол, патрубок подвода водяного пара расположен перед зоной выгрузки активного угля, а патрубок отвода газов активации соединен с патрубком подачи топлива. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное решение предусматривает снабжение греющей рубашки по всей высоте двумя вертикальными,противоположно расположенными перегородками, делящими ее на две части, соединенные между собой расположенными в вертикальном корпусе по высоте рядами трубок, при этом в соседних по высоте корпуса рядах трубки повернуты относительно друг друга на некоторый угол, патрубок подвода водяного пара расположен перед зоной выгрузки активного угля, а патрубок отвода газов активации соединен с патрубком подачи топлива. Разделение греющей рубашки двумя противоположно расположенными перегородками и снабжение корпуса дополнительными трубками, расположенными рядами по его высоте и соединяющими обе части рубашки, обеспечивает равномерный прогрев дымовыми газами движущегося внутри корпуса активируемого угля за счет подвода тепла не только через стенку корпуса, но и непосредственно в слое движущегося угля от расположенных внутри него трубок, по которым проходят дымовые газы из одной части рубашки в другую, которые разделены вертикальными перегородками. Установка дополнительных трубок, которые в соседних по высоте корпуса рядах повернуты относительно друг друга,обеспечивает хорошее перемешивание слоя активируемого угля при его движении, увеличивает теплообменную поверхность и обновляет контакт угля с греющей поверхностью 2 13875 1 2010.12.30 трубок, предотвращает спекание угля и образование застойных зон при его контакте с газами активации. Далее дымовые газы выводятся из греющей камеры. Расположение патрубка подачи водяного пара перед зоной выгрузки активного угля обеспечивает перегрев пара до необходимой температуры активации за счет теплоты охлаждения выгружаемого активного угля. Далее перегретый пар, движущийся навстречу активируемому углю, взаимодействует с ним, активирует его, обогащается газообразными продуктами активации и, двигаясь в зоне нагрева, догревает уголь до температуры активации, обеспечивая тем самым рекуперацию тепла отходящих газов. Соединение патрубка отвода газов активации с патрубком подвода топлива обеспечивает сжигание газов активации в топке. Таким образом, предложенное устройство обеспечивает повышение эффективности и качества активного угля. Устройство для получения активного угля поясняется фигурами. На фиг. 1 изображен вертикальный разрез устройства, на фиг. 2 - горизонтальное сечение устройства. Устройство для получения активного угля состоит из корпуса 1 и охватывающей его рубашки 2. Вверху корпуса размещены патрубки для ввода исходного угля 3 и вывода газов активации 4, внизу корпуса - патрубки для вывода активного угля 5 и ввода водяного пара 6. Причем патрубок 6 размещен перед зоной выгрузки активного угля. Рубашка 2 оборудована патрубками для подачи топлива 7, воздуха 8 и отвода дымовых газов 9. Греющая рубашка снабжена двумя вертикальными, противоположно расположенными перегородками 10, которые соединены с корпусом 1 и делят рубашку на две части. В корпусе 1 встроены дополнительные трубки 11, которые расположены рядами по его высоте и соединяют обе части рубашки 2. В соседних по высоте корпуса рядах трубки повернуты относительно друг друга на некоторый угол. Патрубок 4 для отвода газов активации трубопроводом соединен с патрубком 7 для ввода топлива. Устройство для получения активного угля работает следующим образом. Исходное сырье, например древесный уголь, полученный при пиролизе древесины твердых лиственных пород (береза, бук, ясень, граб, вяз, дуб, клен), измельченный до размеров 2-5 мм,загружается в активатор 1 через патрубок 3, в котором он опускается вниз под действием силы тяжести. Первоначально уголь нагревается до температуры 650-750 при прямом контакте с газами активации, далее уголь по мере своего движения нагревается в зоне нагрева до температуры активации 800-900 топочными газами через стенки корпуса 1 и дополнительных трубок 11. В зоне активации при дальнейшем движении вниз уголь контактирует с водяным паром, поднимающимся вверх, и подвергается активации. При контакте раскаленного угля и водяного пара образуются газы активации диоксид и оксид углерода, водород, метан и др. Прошедший активацию древесный уголь охлаждается в зоне выгрузки водяным паром, поступающим по патрубку 6, до температуры 150 и далее удаляется из активатора по патрубку 5. Водяной пар с температурой 100 вводится в активатор через патрубок 6 в зоне выгрузки активного угля и нагревается до температуры 280 , охлаждая при этом активный уголь. Далее водяной пар перегревается до температуры активации 800-900 топочными газами через стенки активатора 1 и дополнительных трубок 11 и начинает реагировать с нагретым углем, и почти полностью расходуется с образованием газов активации. Полученные газы активации отводятся из активатора вверху через патрубок 4, смешиваются с топливом и направляются в горелку топки для сжигания и получения теплоты,используемой для нагрева угля и осуществления процесса активации. Количество теплоты, образующееся при сгорании газов активации в период нормальной работы, достаточно для осуществления процесса активации. Дополнительное топливо используется в устройстве только в период пуска, когда количество газов активации недостаточно для полного обеспечения теплом процесса активации. 13875 1 2010.12.30 Испытания опытно-промышленной установки активации древесного угля производительностью 2 кг/ч показали ее работоспособность при получении активного угля марки БАУ и других с большими сорбционными характеристиками. При этом достигнуты следующие показатели. При активации 1 кг угля-сырца расходовался 1 кг водяного пара и было получено 0,5 кг активного угля и парогазовая смесь состава 2 - 0,458 кг 0,58 кг 4 - 0,165 кг 2 - 0,042 кг водяной пар - 0,25 кг. Приведенные технологические параметры могут колебаться в некоторых пределах в зависимости от исходного сырья и требуемых качественных показателей активного угля. Реализация предлагаемого способа получения активного угля возможна в лесохимической промышленности, отдельных леспромхозах, имеющих производство древесного угля, других предприятиях, занимающихся пиролизом древесины. Источники информации 1. А.с. СССР 389013, МПК 01 31/08 // БИ 29. - 1973. 2. Патент Великобритании 745150, НКИ 55(1), 1956 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4