Патент на изобретение №2186084

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЯ В УГЛЕВЫЖИГАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ, УГЛЕВЫЖИГАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ И КОНТЕЙНЕР ДЛЯ УГЛЕВЫЖИГАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

(57) Реферат:

Группа изобретений относится к области лесохимии, а именно к способам получения древесного угля в углевыжигательных печах периодического действия преимущественно в лесных условиях, к углевыжигательным печам и контейнерам для загрузки распиленной древесины. Способ получения угля в углевыжигательной печи предусматривает переугливание древесины за счет понижения перепада температур в объеме печи путем перемещения в вертикальном направлении крыши печи либо крыши и части стен, а при остывании угля вместе с печью крышу печи поднимают по мере остывания угля. Углевыжигательная печь снабжена подвижной в вертикальном направлении крышей либо крышей и частью стен печи, для чего корпус выполняется составным по высоте, крыша подвешена на грузоподъемном устройстве, а крыша и подвижные части стен снабжены направляющими, взаимодействующими с вертикальными стойками. Контейнер для углевыжигательной печи содержит корпус, выполненный составным по высоте, каждая составная часть выполнена с возможностью свободного перемещения одна относительно другой в вертикальном направлении. Технический результат – повышение производительности способа и качества получаемого угля. 3 с. и 14 з.п.ф-лы, 10 ил.

Группа изобретений относится к области лесохимии, а именно к способам получения древесного угля в углевыжигательных печах периодического действия.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ [1. Патент 2012590 RU. Способ получения древесного угля в лесных условиях в углевыжигательной печи периодического действия и углевыжигательная печь], включающий в себя загрузку распиленной древесины в съемный контейнер с отверстиями, разжигание и переугливание древесины (пиролиз), контролируемое и регулируемое подводом наружного воздуха через отверстия печи, охлаждение угля вместе с печью и выгрузку угля через двери в торце печи.

Недостатком известного способа [1] является относительно низкая производительность получения угля и низкое его качество в силу недостаточной степени выравнивания температуры по высоте печи, что отрицательно влияет на равномерность горения древесины и пиролиз угля. Низкая производительность также связана с тем, что в этом способе используется неплотная укладка древесины в контейнер, что снижает объем загрузки древесины в печь и, соответственно, снижает выход угля.

Заявляемый способ направлен на создание условий выравнивания температуры в объеме печи, в первую очередь по высоте печи.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается в:
– повышении производительности получения угля;
– повышении качества угля.

Заявляемый способ характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: загрузка распиленной древесины в съемный контейнер с отверстиями, разжигание и переугливание древесины, регулируемое подводом наружного воздуха через отверстия печи, охлаждение угля вместе с печью и выгрузка угля через двери в торце печи.

Отличительные признаки: переугливание осуществляют с понижением перепада температур за счет изменения объема печи путем перемещения в вертикальном направлении крыши печи либо крыши и части печи, причем изменение объема печи производят в соответствии с результатами контроля готовности угля, а контроль готовности угля осуществляют посредством забора пробы угля из контейнера через отверстия в стенах печи, преимущественно с помощью шнекового транспортера, в том числе дополнительно о готовности угля судят по данным газоанализатора, переугливание сопровождают размельчением и перемешиванием древесины и угля в контейнере путем введения в отверстия в стенах печи и контейнера обратновращающегося шнека шнекового транспортера, контейнер выполняют составным с возможностью изменения его высоты под действием силы веса его подвижных частей по мере уменьшения объема древесины и угля, древесину в контейнерах располагают преимущественно вертикально, крышу печи поднимают по мере остывания угля с печью.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

После разжигания древесины в печи температура неравномерна и от низа печи до верха изменяется от 150^o до 500^oС. Процесс переугливания (пиролиза) протекает в основном в силу экзотермической реакции древесины. Для более равномерного протекания экзотермической реакции необходима стабильная температура по всему объему печи. Добиться этого затруднительно, но снизить перепад температур по высоте печи и тем самым поднять и стабилизировать температуру можно путем изменения ее объема, а именно высоты, во время переугливания. Это ускорит процесс переугливания и, следовательно, повысит производительность. Если изменение высоты печи производить по результатам контроля готовности угля, то это не только повысит производительность способа, но и повысит качество угля за счет снижения количества перегоревшего угля и перехода его в золу. Контейнер не должен препятствовать опусканию крыши, следовательно, он должен уменьшать свою высоту по мере уменьшения в нем объема древесины и угля. Чтобы ускорить остывание угля вместе с печью и тем самым повысить производительность способа и качество угля, объем печи (ее охлаждаемую поверхность) нужно увеличить путем подъема крыши.

Для реализации заявляемого способа заявляется углевыжигательная печь и контейнер к ней, уровень техники которых известен [1, 2, 3, 4].

Наиболее близкой к заявляемой углевыжигательной печи является устройство [1. Патент 2012590 RU. Способ получения древесного угля в лесных условиях в углевыжигательной печи периодического действия и углевыжигательная печь], содержащее металлический корпус с отверстиями, в торце которого выполнена загрузочная дверь, съемный (сменный) контейнер с отверстиями в стенах и днище, установленный на передвижной тележке.

Недостатком устройства является относительно невысокая производительность получения угля и низкое его качество. Это прежде всего связано с наличием значительного перепада температур по высоте печи. Так, в нижней ее части температура соизмерима с температурой ( 150^oС) подаваемой среды для розжига древесины, в верхней части из-за протекания экзотермической реакции древесины (сопровождается выделением тепла) температура в три и более раза выше.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемой углевыжигательной печи, заключается в повышении производительности получения угля и повышении его качества за счет обеспечения условий выравнивания температуры в объеме печи, в первую очередь по высоте печи, т.е. заключается в обеспечении условий реализации заявляемого способа.

Заявляемая углевыжигательная печь характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: металлический корпус с отверстиями, в торце которой выполнена загрузочная дверь, съемный контейнер с отверстиями в стенках и днище, установленный на передвижной тележке.

Отличительные признаки: снабжена средством регулирования температуры, которое выполнено в виде подвижной в вертикальном направлении крыши либо крыши и части печи, для чего корпус выполнен составным по высоте, крыша подвешена на грузоподъемном устройстве, преимущественно портального типа, крыша и подвижные части стен снабжены направляющими, взаимодействующими с вертикальными стойками, причем грузоподъемное устройство снабжено управляемым электроприводом, в корпусе выполнены открывающиеся отверстия для ввода устройства забора пробной порции угля из контейнера, которое может быть выполнено в виде шнекового транспортера, содержащего привод вращательного движения, установленный на подвижном основании, снабженном приводом поступательного перемещения, при этом шнековый транспортер при обратном вращении шнека может быть использован для измельчения и перемешивания древесины и угля в контейнере, а устройство забора пробной порции угля в виде шнека с приводом вращательного движения подвешено с возможностью перемещения по всем координатам относительно печи, печь дополнительно снабжена охватывающим защитным кожухом, выполненным из металлических листов и снабженным патрубком отвода продуктов сгорания.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой углевыжигательной печи и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Для реализации заявляемого способа необходимо регулирование температуры путем изменения объема печи за счет изменения высоты. Это обусловливает конструкцию печи, а именно выполнение подвижной крыши либо крыши с частью стен. Для этого крыша исполняется подвешенной на грузоподъемном устройстве, преимущественно портального типа, а крыша и подвижные части стен снабжены направляющими, взаимодействующими со стойками. Для оптимизации температуры в печи и обеспечения соответствующего положения крыши грузоподъемное устройство снабжено управляемым электроприводом. Для контроля степени готовности угля обеспечена возможность забора пробных порций угля из контейнера через отверстия в стенах печи. Эти отверстия могут быть использованы и для ввода шнекового транспортера. В нижней части печи шнековый транспортер может быть стационарным, содержать привод вращения шнека и его поступательного перемещения. В остальных участках печи (большой контейнер, несколько контейнеров) может быть применен подвешенный вращающийся шнек. Задание шнеку обратного вращения позволяет использовать его для измельчения горящей древесины и перемешивания угля. Для улучшения санитарных условий и с позиций экологии печь может быть снабжена охватывающим кожухом с патрубком отвода (сбора) продуктов сгорания.

Предлагаемый способ и печь предназначены в основном для использования в лесных условиях, где допустима некоторая задымленность окружающей среды. Снижение перепада температур по высоте печи позволяет [2. Славянский А.К. Оборудование лесохимических производств. – М.: Лесная промышленность, 1971,- 167 с. 3. Домашнев А.Д. Расчет и конструирование химических аппаратов. – М.: Машгиз, 1969] достичь технического результата.

Наиболее близким к предлагаемому контейнеру для печи является контейнер для пиролиза древесного сырья [4. Патент 2042701 RU. Контейнер для пиролиза древесного сырья], содержащий корпус с отверстиями в стенах и днище, установленный на подвижной тележке и снабженный открывающейся крышкой. Также содержит (для регулирования температуры) подвижно установленный на стенах источник тепла.

Недостатком решения является неравномерность температуры пиролиза из-за того, что объем заполнения контейнера постоянно изменяется вследствие перегорания древесины и пиролиза угля.

Заявляемый контейнер направлен на поддержание постоянства температуры по высоте контейнера и печи.

Технический результат, получаемый при реализации заявляемого контейнера, заключается в повышении производительности и качества получаемого угля за счет выравнивания (снижения перепада температур) температуры по высоте контейнера.

Заявляемый контейнер характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: контейнер установлен на передвижной тележке, содержит корпус с отверстиями и крышку.

Отличительные признаки: корпус выполнен составным по высоте, каждая составная часть выполнена с возможностью свободного перемещения одна относительно другой в вертикальном направлении, причем составные части выполнены в виде жестких рам, а перефирийные поверхности стен составных частей выполнены складными, их складное устройство достигнуто за счет выполнения в виде горизонтальных прутьев или колец, подвешенных на гибких элементах, преимущественно на цепях, к верхней части рам.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого контейнера и техническим результатом заключается в необходимости изменения высоты контейнера по мере опускания крыши печи и обеспечения возможности проникновения сквозь стены контейнера устройства для забора пробных порций угля.

Все три заявляемых объекта (способ, печь и контейнер) объединены одним изобретательским замыслом управления температурой в печи за счет изменения высоты печи и контейнера.

На фиг. 1 показан общий вид печи для реализации способа получения древесного угля; на фиг.2 – принципиальное устройство (условно загрузочная дверь снята) печи; на фиг.3 – схема печи с подвижной крышей; на фиг.4 – схема установки контейнеров в печи и схема укладки древесины; на фиг.5 – схема печи с защитным кожухом; на фиг.6 – схема устройства для забора пробной порции угля; на фиг. 7 – схема подвесного устройства для забора угля, а также для перемешивания и измельчения древесины и угля; на фиг.8 – принципиальное устройство контейнера; на фиг.9 – то же с жесткими стенками либо складными стенками; на фиг.10 – то же с телескопическим изменением.

Способ реализуют следующим образом. Распиленную (и предварительно подсушенную, например, в специальной сушильной камере, подачу тепла в которую осуществляют путем его забора из углевыжигательной печи) древесину 1 вне печи загружают в контейнер 2, его устанавливают на передвижную тележку 3, которую по направляющим 4 перемещают через открытую в торце печи дверь 5 внутрь печи. Дверь 5 закрывают с помощью привода 6 и прижимают винтовыми зажимами. Для уплотнения зазоров между дверью и стенами печи может быть применена специальная замазка, а внутренняя поверхность двери, стен и крыша печи может быть обмазана огнестойкими теплоизолирующими составами. Перед загрузкой тележки 3 в печь верхнюю часть (наклонные скаты крыши 7) печи поднимают приводом 8 в верхнее положение для увеличения объема загрузки древесины. После герметизации печи зажигают топливо в топке 9 и теплоноситель по жаровой трубе 10 подают в подовую (нижнюю) часть печи. Для обеспечения теплопотока в полу 11 печи в днище и стенках тележки 3 и контейнера 2 (их может быть несколько) выполнены отверстия (прорези, щели), которые для исключения забивания их углем и золой могут быть оребрены. После росжига древесины (или в это время) тушат топку 9, для обеспечения тяги в печи открывают заслонку 12, что обеспечивает доступ в печь окружающего воздуха и выход дыма (он может улавливаться дымоуловителями и затем утилизироваться) по дымоходу 13. После полного розжига древесины заслонку 12 закрывают (может частично перекрываться дымоход 13) и процесс горения древесины при нехватке кислорода превращается в процесс переугливания, т.е. протекает экзотермическая реакция древесины, сопровождается дополнительным выделением тепла. Такой процесс пиролиза древесины сопровождается выделением летучих соединений и жидких фаз. Температура в печи по высоте неравномерна и от пола до крыши изменяется от 120^o до 550^o С. Жидкие фазы стекают через отверстия в контейнере, тележке, полу и в виде жижки собираются в отстойнике 14, откуда могут быть откачены для переработки по забору 15.

Условия стока жидких фаз лучше при вертикальном расположении древесины, т. е. по ходу капилляров древесины. Это облегчает также выход газообразной фазы, летучих соединений, ускоряет пиролиз и улучшает качество угля. Заслонку 12 постепенно закрывают.

По мере протекания процесса переугливания объем древесины в печи уменьшается. Этот факт используется для поддержания постоянства температуры в печи, а именно для уменьшения перепада температуры (и повышения средней температуры) с целью обеспечения равномерности пиролиза во всем объеме образующегося угля. С помощью привода 8 опускают наклонные скаты крыши 7 печи, т.е. уменьшают объем печи и тем самым поднимают в ней температуру, что ведет к интенсификации пиролиза в нижней части (где температура ниже) печи, снижению горения древесины (остатки кислорода вытесняются опускающейся крышей в дымоход 13), снижению золообразования и повышению качества угля. Для повышения равномерности процесса переугливания открывают отверстия 16, через них в печь вводят мешалки (например, металлические штыри) и ими перемешивают смесь древесины и угля или уголь. За ходом процесса переугливания следят с помощью термопар 17 и газоанализатора 18. Для сброса давления, возрастающего при перемешивании угля или опускания крыши, печь снабжена предохранительным клапаном 19. По мере готовности угля (при переходе древесины в уголь объем печи уменьшается до 70%) крышу 7 печи постепенно опускают. О ходе протекания пиролиза и о степени готовности угля судят по результатам забора пробных порций угля. Для этого (обычно судят по сопротивлению ввода металлического стержня) в отверстие 16 вводят пробозаборники. В частности, в качестве пробозаборника может быть использован шнековый транспортер 20, оснащенный приводом 21 вращательного и приводом 22 поступательного движения. Дополнительный контроль готовности угля и потребность в опускании крыши печи может быть осуществлен (в том числе автоматически) по данным газоанализатора 18, т.к. известно, что состав и насыщенность газов в печи по ходу пиролиза существенно изменяются. Пробозаборник не обязательно должен быть установлен стационарно. Он вместе с платформой 23 может быть подвешен на балансирном 24 или другом устройстве с возможностью перемещения ко всем отверстиям в печи, т.е. с возможностью перемещения относительно стен печи по всем координатам. Применение шнекового транспортера в качестве пробозаборника удобно еще и тем, что позволяет его же использовать для перемешивания угля и размельчения древесины в процессе переугливания за счет включения обратного вращения шнека.

Уровень опускания крыши контролируют через специальные смотровые щели или встроенными устройствами (не показано). Обычно высота контейнера больше или соизмерима с высотой тележки. Крыша печи не может быть опущена ниже, т. е. не должна касаться верха контейнера или тележки. Чтобы повысить управляемость процессом переугливания, стенки тележки можно выполнить низкими, а в тележку в несколько ярусов устанавливать контейнеры 25 с древесиной, выполненные составными с возможностью изменения их высоты под действием силы угля. Это позволяет еще больше снизить перепад температур и поднять среднюю температуру пиролиза.

После достижения нужной кондиции угля он остывает вместе с печью. Для интенсификации процесса охлаждения крыша может быть поднята, что увеличит площадь стен и теплоотвод наружу.

Пример 1 реализации способа. Загружали древесину ( 10 м³), контейнеры (тележка без изменения высоты) устанавливали в тележку, тележку закатывали в печь, опускали и уплотняли дверь. Зажигали топку и по мере разжгания древесины закрывали заслонку и тушили топку. По мере переугливания положение крыши не изменяли (контрольный опыт), встроенными 17 и переносными термопарами регистрировали температуру, газоанализатором – состав и насыщенность газов. В нижней части печи температура составляля 120-150^oС, в средней части 250-280^oС, в верхней части достигала 500^oС. Пусть за некоторое время T₁ получали некотрое количество N₁ угля качества K₁.

Пример 2. Все делали так же, но крышу опускали в процессе переугливания, чем уменьшали объем печи V на 10%. При этом время готовности угля сократили тоже на 10%. Получили больше на 5% (N₂=N₁+5%) угля, причем доля сортового угля в нем возросла на 15%, т.e. K₂ > K₁.

Пример 3. Делали так же, но опускание крыши проводили поэтапно в соответствии с результатами контроля готовности угля. В сумме объем печи уменьшен на 20%. При контроле готовности угля по сопротивлению введению штыря время сократилось еще на 7% (Т₃ = Т₁-10%-7%). При контроле готовности угля шнековым транспортером количество сортового угля возросло еще на 5%. При дополнительном контроле с помощью газоанализатора время сократилось еще на 2%, количество угля возросло на 4%, качество угля на 2%.

Пример 4. Делали так же, но в процессе интесивного горения древесины и переугливания вводили в контейнеры обратновращающийся шнековый транспортер, им перемешивали уголь и измельчали обугливающуюся древесину. Это позволило начать раньше опускание крыши и уменьшить объем быстрее. То же количество и качество угля получили за меньшее (на 3-5%) время.

Аналогичными примерами проверяли влияние вертикальной укладки древесины в контейнеры, подъема крыши в процессе остывания угля вместе с печью, применение составных (складных) контейнеров. В целом применение предлагаемого способа позволяет сократить время получения угля на 30-35%, повысить количество получаемого (сокращается зольность) угля до 20% и его качество (однородность по размеру, прокаленность по объему, зольность).

Углевыжигательная печь предназначена для реализации предлагаемого способа получения древесного угля, устроена и работает следующим образом. Печь содержит корпус (нижнюю часть корпуса) 26, в торце которого выполнена загрузочная дверь 5. Конструкция двери не принципиальна, в частности она может быть выполнена подъемной в направляющих 27 портала 28 с помощью блочно-тросовой системы от привода 6. Портал 28 служит опорой дополнительному порталу 29 со стойкой 30, на котором установлено грузоподъемное устройство, в частности электропривод (нерегулируемый или управляемый) 8 подъема-спуска крыши 7 печи, например, посредством блочно-тросовой системы. Наклонный скат крыши 7 выполнен подвижным относительно каркаса крыши 31 либо заодно с каркасом крыши 31. Этот каркас крыши 31 взаимодействует (с минимальными или уплотняемыми зазорами) с корпусом 26 печи с обеспечением возможности вертикального перемещения. Для исключения перекосов каркас крыши 31 снабжен направляющими 32, взаимодействующими со стойками 33.

Дополнительный портал 29 со стойкой 30 и приводом 8 (грузоподъемное устройство), подвижное соединение корпуса 26 с наклонным скатом крыши 7 либо с каркасом крыши 31 представляют собой средство регулирования положением подвижных элементов печи за счет управляемого электропривода 8 для регулирования температуры в печи.

В частности, печь может иметь большее число подвижных соединений (стыков стен). Так, например, корпус 26 и каркас крыши 31 могут быть выполнены взаимодействующими с частью (обечайкой) 34 стен. В этом случае нижний край каркаса крыши должен иметь зацепы 35, взаимодействующие с зацепами 36 обечайки для обеспечения крыши до полного объема печи.

Внутри печи установлена тележка 3, подвижная на направляющих (рельсах) 4. В тележке 3 стены и дно выполнены с отверстиями (щелями) для обеспечения теплопотока и стока жидкой фазы через отверстия в полу 11 печи в приямок (отстойник) 14. В нижней части (поде) смонтирована заслонка 12. Нижняя часть (под) печи через жаровую трубу 10 сообщается с топкой 9. Для отбора жижки служит канал 15.

Контейнеры (один или несколько) 2 с древесиной 1 устанавливают внутрь тележки 3. В контейнере также имеются отверстия.

Описанный выше способ получения угля вполне объясняет принцип работы печи. Достижение технического результата происходит посредством снижения перепада температур и повышения температуры в печи за счет уменьшения ее объема в процессе работы путем изменения положения крыши либо крыши и части стен. Так, во время переугливания крыша опускается (объем уменьшается), а во время остывания угля крыша поднимается (увеличивается площадь теплоотдачи наружной среды). Подъем и спуск крыши осуществляет грузоподъемное устройство, снабженное управляемым электроприводом 8. Для контроля температуры по высоте печи в ее стенах выполнены открывающиеся отверстия для ввода термопар 17. В крыше вмонтирован предохранительный клапан 19 (для сброса избыточного давления) и газоанализатор 18, который может использоваться в качестве командоаппарата для управления приводом 8.

Печь может быть оснащена тепловодом для отвода избытков ( в процессе остывания угля) тепла в другую печь для предварительной сушки древесины.

Углевыжигательная печь может быть оснащена устройством для забора пробной порции угля с целью определения его готовности. Такое устройство вводится через отверстия 16 в стенах печи сквозь отверстия (щели) в тележке и контейнере. Устройство может быть в виде щипцов, заборной емкости и другим. В том числе устройство для забора пробной порции может быть выполнено (для безопасности, повышения удобства и производительности забора порции) в виде шнекового транспортера. Он представляет собой шнек 20, установленный в желобе 37 и приводимый во вращение от привода, состоящего из двигателя 21 и редуктора 38, установленных на основании 23, взимодействующем с направляющими 39. Основание 23 снабжено приводом поступательного перемещения, например двигателем 22, редуктором 40 и ходовым винтом 41. Работа устройства состоит в следующем. Открывают отверстие 16, включают вращение двигателя 21 (шнек 20 начинает вращаться), включают двигатель 22, что обеспечивает перемещение основания 23 с шнековым транспортером. Шнек 20 с желобом 37 вводится в контейнер 2, куски угля по желобу транспортируются шнеком наружу печи, где проводится анализ его качества. По результатам такого анализа объем печи может регулироваться.

Это устройство может быть использовано и в ином назначении, а именно для перемешивания угля и размельчения обуглившейся древесины. Это необходимо для обеспечения равномерности переугливания. Для этого включают обратное направление вращения шнека (желоб 37 может быть снят). При этом уголь и куски обуглившегося дерева от стенки контейнера шнеком будут перемещаться внутрь и измельчаться.

Для обеспечения возможности забора пробной порции угля (перемешивания и измельчения угля) из разных точек печи устройство забора может быть выполнено перемещающимся по всем координатам относительно стены (устройств может быть несколько). В том числе основание 23 с приводом вращения шнека может быть подвешено на подъемно-поворотном устройстве 42, например, балансирного типа.

Описанная конструкция печи нетехнологична с позиций экологии из-за выхода наружу дыма и летучих соединений через щели (зазоры) в подвижных соединениях корпуса и крыши. В силу этого (и простоты) она должна эксплуатироваться в непосредственной близости к древесине, например в лесу, на верхнем или нижнем складе разделки древесины. Проблема защиты окружающей среды может быть решена, если печь будет дополнительно снабжена охватывающим защитным кожухом 43, выполненным из листового металла и снабженным патрубком 44 отвода (и сбора) продуктов сгорания древесины.

Для удобства регулирования температуры (объема) печи контейнер для пиролиза древесины, устанавливаемый в передвижную тележку и снабженный крышкой 45, может быть выполнен с изменяющейся высотой h. Это необходимо, чтобы обеспечить свободный ход крыши 7 вниз на большое расстояние (при переуглераживании древесины в уголь объем, загруженный в контейнер, уменьшается на 70%). Для этого корпус контейнера выполнен составным по высоте, каждая составная часть корпуса выполнена с возможностью свободного перемещения одна относительно другой в вертикальном направлении (в том числе под действием силы веса каждой части). Таких частей может быть две, например 46 и 47, либо больше, например 48, 49.

Высоты h₁ и h₂ частей корпуса должны быть такими, чтобы обеспечить минимум высоты. Для исключения расцепления частей между собой они могут быть снабжены зацепами 50. При жестком корпусе в стенках контейнера должны быть выполнены отверстия (или щели) 51, которые для уменьшения вероятности забивания углем или золой могут быть оребрены. Такой контейнер работает следующим образом. Открывают крышку 45, поднимают (грузоподъемным устройством) верхнюю часть 48 (либо 49 и т.д.) на полную высоту h₁, загружают древесину (преимущественно вертикально), закрывают и фиксируют крышку 45, контейнер (или несколько) загружают в тележку. По мере сгорания и переугливания объем загрузки в контейнере уменьшается, древесина (и уголь) оседают. Вслед за ним под действием силы веса опускаются друг относительно друга части 46 и 47 (48 и 49) корпуса контейнера. Расстояние между контейнером и крышей печи увеличивается, имеется возможность опустить крышу еще ниже (если бы контейнер был целым, не складным, крыша бы упиралась в контейнер).

Для уменьшения сил трения подвижных частей контейнера об уголь и снижения забиваемости отверстий углем и золой каждая составная часть корпуса может быть выполнена в виде жесткой рамы 52 (или обруча), а перефирийная поверхность стен составных частей выполнена складной (например, из сетки Рабицы). Однако такая поверхность стен может приводить к заклиниванию (и прекращению опускания) частей (рам) между собой из-за деформации оседающим углем. Для исключения этого перефирийная поверхность стен должна быть выполнена складной по высоте и жесткой (упругой) по длине (периметру). Так, например, складное устройство периферийной поверхности стен может быть выполнено в виде горизонтальных прутьев 53 (или колец), заведенных внутрь стоек 54 (на фиг. 6 прутья показаны условно) жесткой рамы 52 и подвешенных на гибких элементах 55, например на цепях, к верхней части рам. При убывающем (от низу к верху по фиг.10) периметре рам 52 верхняя рама должна быть оснащена стопором 56 либо иметь высоту, большую, чем у других составных частей контейнера.

Совокупность предложенных решений (способ, печь и контейнер) позволяет повысить производительность получения угля на 30-35%, повысить количество угля до 20% и его качество.

Формула изобретения

1. Способ получения угля в углевыжигательной печи, включающий загрузку распиленной древесины в съемный контейнер с отверстиями, разжигание и переугливание древесины, регулируемое подводом наружного воздуха через отверстия печи, охлаждение угля вместе с печью и выгрузку угля через двери в торце печи, отличающийся тем, что переугливание осуществляют с понижением перепада температур за счет изменения объема печи путем перемещения в вертикальном направлении крыши печи либо крыши и части стен, причем при остывании угля вместе с печью крышу печи поднимают по мере остывания угля с печью.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение объема печи производят в соответствии с результатами контроля готовности угля.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что контроль готовности угля осуществляют посредством забора пробы угля из контейнера через отверстия в стенках печи преимущественно с помощью шнекового транспортера.

4. Способ по пп. 1 – 3, отличающийся тем, что дополнительно о готовности угля судят по данным газоанализатора.

5. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что переугливание сопровождают размельчением и перемешиванием древесины и угля в контейнере путем введения в отверстия в стенках печи и контейнера обратновращающегося шнека шнекового транспортера.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют съемный контейнер, который выполняют составным с возможностью изменения его высоты под действием силы веса его подвижных частей по мере уменьшения объема древесины и угля.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что распиленную древесину в контейнерах располагают преимущественно вертикально.

8. Углевыжигательная печь, содержащая металлический корпус с отверстиями, в торце которой выполнена загрузочная дверь, съемный контейнер с отверстиями в стенках и днище, установленный на передвижной тележке, отличающаяся тем, что снабжена средством регулирования температуры, которое выполнено в виде подвижной в вертикальном направлении крыши либо крыши и части стен печи, для чего корпус выполнен составным по высоте, крыша подвешена на грузоподъемном устройстве преимущественно портального типа, крыша и подвижные части снабжены направляющими, взаимодействующими с вертикальными стойками.

9. Углевыжигательная печь по п. 8, отличающаяся тем, что грузоподъемное устройство снабжено управляемым электроприводом.

10. Углевыжигательная печь по пп. 8 и 9, отличающаяся тем, что в корпусе выполнены открывающиеся отверстия для ввода устройства забора пробной порции угля из контейнера.

11. Углевыжигательная печь по пп. 8 и 10, отличающаяся тем, что устройство забора пробной порции угля выполнено в виде шнекового транспортера, содержащего привод вращательного движения, установленный на подвижном основании, снабженном приводом поступательного перемещения.

12. Углевыжигательная печь по пп. 8 и 11, отличающаяся тем, что устройство забора пробной порции угля в виде шнекового транспортера используется при обратном вращении шнека для размельчения и перемешивания древесины и угля в контейнере.

13. Углевыжигательная печь по пп. 8 и 12, отличающаяся тем, что устройство забора пробной порции угля выполнено в виде шнека с приводом вращательного движения и подвешено с возможностью перемещения по всем координатам относительно стен печи.

14. Углевыжигательная печь по п. 8, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена охватывающим защитным кожухом, выполненным преимущественно из металлических листов, снабженным патрубком отвода продуктов сгорания.

15. Контейнер для углевыжигательной печи, установленный на передвижной тележке, содержащий корпус с отверстиями и открывающуюся крышку, отличающийся тем, что корпус выполнен составным по высоте, каждая составная часть выполнена с возможностью свободного перемещения одна относительно другой в вертикальном направлении.

16. Контейнер по п. 15, отличающийся тем, что составные части корпуса выполнены в виде жестких рам, а периферийные поверхности стен составных частей выполнены складными.

17. Контейнер по пп. 15 и 16, отличающийся тем, что складное устройство периферийной поверхности стен выполнено в виде горизонтальных прутьев или колец, подвешенных на гибких элементах, преимущественно на цепях, к верхней части рам.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.05.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 32-2003

Извещение опубликовано: 20.11.2003