Установка непрерывного действия для пиролиза измельченных углеродсодержащих материалов

Скурыдин Ю. Г., Скурыдина Е. М., Алтайская государственная педагогическая академия, Барнаул, Россия

Разработана установка для термической утилизации измельченных органических материалов (древесины, соломы, скорлупы орехов, гречневой, просяной, рисовой шелухи, лигнина, резиновой крошки и т. п.) и получения твердых продуктов пиролиза в виде угля, а также жидких и газообразных компонентов. Установка проста в эксплуатации, позволяет повысить произво­дительность процесса пиролиза, не загрязняет окружающую среду, обеспечивает стабильный температурный режим в зоне пиролиза и минимальные потери тепла из реторты, что дает возможность получать качественный уголь-сырец с высоким содержанием углерода.

Сырье (измельченную лигноцеллюлозу в виде древесных опилок, стружки, щепы, крошки и т. п.) подают из бункера в загрузочный узел, откуда шнековым питателем перемещают непосредственно к реторте. За счет особой формы переходной зоны между питателем и ретортой формируется плотная пробка из загружаемого материала, что препятствует обратному выходу пиролизных газов из реторты в загрузочную зону и попаданию наружного воздуха внутрь реторты. Последняя представляет собой горизонтальную толстостенную стальную трубу с расположенным внутри продольным шнеком, плавно подающим сырье от зоны загрузки к зоне выгрузки. Скорость перемещения и, соответственно, продолжительность нахождения перерабатываемого материала в высокотемпературной зоне регулируют изменением скорости вращения основного шнека. Нагревают реторту электрическим устройством, расположенным вдоль трубы снаружи. Газосборник для отвода пиролизных газов выполнен в виде системы труб в верхней части камеры пиролиза. Для минимизации тепловых потерь систему реторта — нагреватель — газосборник изолируют теплозащитным экраном-оболочкой. Температуру процесса поддерживают посредством автоматического программируемого задатчика температуры и электронных датчиков, расположенных в непосредственной близости к рабочей зоне. Узел разгрузки в виде вертикального отвода-накопителя расположен в нижней части камеры пиролиза в противоположном от загрузчика конце реторты, системы заслонок и разъема. На входе в разгрузочную зону установлена переходная муфта, функциональное назначение которой аналогично подобному устройству, размещенному в зоне между питателем и ретортой. Образующийся уголь, непрерывно транспортируемый шнеком, формирует в муфте пробку, структура которой препятствует выходу пиролизных газов в приемное устройство и обратному току наружного воздуха в реторту. После прохода муфты пробка из угольных частиц самопроизвольно разрушается, и они ссыпаются через отвод в приемный бункер. По наполнении емкости производится ручное перекрывание заслонок, отсекающих разъем между отводом-накопителем и бункером, и смена бункера на порожний. Наличие заслонок препятствует попаданию наружного воздуха в накопитель после отсоединения бункера от установки. Наполненный бункер с закрытой заслонкой помещают на открытую площадку до достижения приемлемой температуры и стабилизации продукта, что предотвращает его самовозгорание при контакте с воздухом. Затем продукт выгружают и направляют на склад. При смене бункера процесс пиролиза не прекращается. Образующийся уголь временно сохраняется в отводе-накопителе соответствующего объема. За пределы помещения пиролизные газы отводят через комплекс газоудаления и конденсации, выполненный в виде системы газосборных труб, концентратора, отводящей магистрали, конденсатора и сборной емкости. Наличие постоянного гидрозатвора предотвращает попадание наружного воздуха в реторту. Для дальнейшей переработки жижку собирают в стационарную емкость, неконденсируемые газы отводят для сжигания через верхнюю ее часть.

На схеме представлен общий вид комплекса пиролиза (рис. 1).