Изобретение относится к энергетике и производству углеродных материалов и может быть применено для получения высококалорийных газообразного и водянистого топлив и углеродных материалов из биомассы.

Известен метод пиролизной переработки биомассы, а именно опилок, методом нагрева их до температуры 600°С, при всем этом переработку делают в две стадии, на первой из которых выделяют летучие вещества, содержащие неконденсирующиеся газы (метан, моно- и диоксид углерода, водород и др.), пары смолистых веществ и подсмольную воду с уксусной кислотой, метанолом и другими высокомолекулярными соединениями, а на 2-ой стадии производят разложение смолистых веществ и веществ подсмольной воды с получением неконденсирующихся газов в слое огнеупорной крошки, древесного угля либо полукокса при температуре слоя 950°С с следующей подачей газов в устройство конденсации, где получают топливный газ и маленькое количество водянистого горючего, при этом нагрев слоя огнеупорной крошки, древесного угля либо полукокса производят продуктами сгорания пиролизных газов в воздухе (S.K.Chembukulam, S.D.Arunkumar et al. — Smokeless Fuel from Carbonized sawdust. — Industrial and Engineering Product Research and Development. — V.20, № 4, 1981, p.714-719). Недочетом этого метода является низкая калорийность газообразного горючего вследствие огромного содержания в нем балластных газов — азота и диоксида углерода.

Более близким к предлагаемому техническому решению является устройство для пиролиза древесной породы и ее отходов, в каком пиролиз происходит в цилиндрических ретортах с уплотняющими верхними крышками, реторты установлены в пиролизной камере с возможностью выхода пиролизных газов в нижней части реторт, а теплота пиролизируемой древесной породе передается через стены реторт от товаров сгорания, передвигающихся по каналам, образованным цилиндрическими стенами реторт и особыми направляющими элементами. Режим работы — непрерывный в целом и повторяющийся по протеканию процесса в каждой реторте (патент РФ № 2237699, МПК С10В 53/02, макет).

Недочетами этого метода будет то, что в нем не предусматривается получение высококалорийного газового и/либо водянистого топлив, отпускаемых наружным потребителям, а все парогазы сжигаются в топке для получения энергии на внутренние нужды.

Не считая того, периодичность работы каждой реторты предугадывает их выемку, что усложняет сервис системы и просит дополнительных издержек энергии. Предусматриваются также дополнительные элементы для образования каналов подогрева реторт. Необходимость этих частей обоснована цилиндрической формой реторт.

Предлагаемое изобретение лишено этих недочетов и решает техно задачку получения конечных мотивированных товаров — регулируемых количеств высококалорийных газообразного и водянистого топлив, отпускаемых посторонним потребителям, также углеродных материалов из биомассы.

Поставленная техно задачка решается за счет того, что в методе пиролизной переработки биомассы с получением топливных газов, водянистого горючего и угольных материалов начальную биомассу гранулируют, гранулированную биомассу подают в газоплотные шлюзовые затворы с регулируемой подачей из их биомассы в одну либо несколько безпрерывно действующих вертикальных железных реторт, заключенных в общую теплоизоляционную оболочку, в каких биомасса гравитационно движется сверху вниз, с возможностью выхода пиролизных газов в нижней части реторт, теплоту, нужную для процесса пиролиза, передают биомассе через стены реторт от товаров сгорания пиролизного горючего, передвигающихся снизу ввысь по каналам подогрева реторт, при всем этом каналы подогрева реторт образованы примыкающими стенами реторт и стенами реторт и теплоизоляционной оболочкой, при этом пиролизные газы, передвигающиеся снутри реторт сверху вниз, фильтруют через слой жаркого угольного остатка в нижних частях реторт и потом выводят из реторт через каналы, по которым пиролизные газы направляют на конденсацию неразложившихся в процессе фильтрации конденсирующихся веществ пиролиза и остывание неконденсирующихся пиролизных газов, а охлажденные неконденсирующиеся пиролизные газы направляют на остывание угольного остатка, при всем этом поперечное сечение реторт делают прямоугольным с соотношением ширины к длине 1:5÷15, при этом ширину делают размером более 8÷12 эквивалентных поперечников гранул биомассы, а управление соотношением газообра
зного и водянистого топлив производят конфигурацией температуры товаров сгорания на входе в каналы подогрева.

Суть предлагаемого метода иллюстрируется чертежом на примере системы из 2-ух пиролизных реторт.

Из устройства грануляции гранулированную биомассу подают до определенного уровня в расходный бункер 1, снабженный верхней газоплотной крышкой 2 и нижним дозатором-разгружателем 3. После заслуги определенного уровня наполнения верхняя газоплотная крышка 2 запирается, а дозатор-разгружатель 3 подает биомассу во 2-ой расходный бункер 4, также снабженный верхней газоплотной крышкой 5, которая во время наполнения бункера 4 открыта, и дозатором-разгружателем 6. После наполнения бункера 4 до определенного уровня крышка 5 запирается, а гранулированная биомассы дозатором-разгружателем 6 подается в реторты 7. Циклограмма наполнения бункеров 1 и 4, открытия-закрытия газоплотных крышек 2 и 5, включения-выключения дозаторов-разгружателей 3 и 6 разрабатывается в согласовании с данной производительностью пиролизной переработки биомассы. Система газоплотных бункеров и наполнения реторт может быть общей для всех реторт либо отдельной для каждой реторты либо их групп. По мере движения биомассы в ретортах 7 сверху вниз происходит ее сушка, карбонизация за счет нагрева биомассы через высокотеплопроводные железные стены реторт от товаров сгорания пиролизного горючего, которые движутся снизу ввысь по каналам 8, образованными примыкающими стенами реторт и стенами 2-ух последних реторт и теплоизоляционной оболочкой 9.

Для турбулизации потока греющих газов и интенсификации теплопередачи слою биомассы каналы 8 могут заполняться частичками высокотеплопроводного огнеупорного материала. В целях равномерного прогрева твердого материала по сечению реторт 7 их поперечное сечение выполнено прямоугольным с отношением ширины к длине 1:5÷15 (см. сечение А-А). Равномерности прогрева содействует также выделение товаров сушки и пиролиза, которые распределяются умеренно по всему сечению. Для предотвращения образования сводов в ретортах их ширина составляет более 8-12 эквивалентных поперечников частиц гранулированной биомассы. При движении по каналам 8 продукты сгорания охлаждаются и выводятся из установки. В нижней части реторт появляется передвигающийся слой 10 жарких частиц углеродного остатка с температурой 750-1000°С, при фильтрации через который пары смолистых веществ, метанола, кислот и других конденсирующихся товаров пиролиза распадаются на неконденсирующиеся топливные газы со степенью разложения 75-99% и выводятся из реторт по каналам 11 в устройство 12 конденсации неразложившихся конденсирующихся соединений и остывания неконденсирующихся товаров.

Увеличению калорийности газов и водянистого горючего содействует существенное либо полное сокращение балластных газов (водяных паров и диоксида углерода), реагирующих с жаркими частичками углеродного остатка с образованием горючих газов по реакциям H2O+С СО+H2 и СО2+С 2СО. Количество угольного остатка после прохождения обозначенных реакций составляет 7÷20% от полностью сухой биомассы, зависящее от влажности начальной биомассы и скорости ее движения в ретортах. Количество угольного остатка регулируют температурой греющих газов на входе в каналы подогрева реторт. Охлаждающим агентом в устройстве 12 могут служить атмосферный воздух либо вода. В первом случае подогретый воздух подается в топку 13, а во 2-м — вода подается в систему теплоснабжения либо жаркого водоснабжения. Регулирование количеств неконденсирующихся и конденсирующихся топлив делается регулированием температуры греющих газов на входе в каналы 8 подогрева реторт и тем температуры частиц углеродного остатка, через которые фильтруются продукты пиролиза. Жидкое горючее из устройства конденсации подается посторонним потребителям и/либо на сгорание в топке 13, из которой продукты сгорания поступают в каналы подогрева реторт. Охлажденные неконденсирующиеся газы направляются в устройство 14 остывания угольного остатка, а из него — наружным потребителям. Охлажденный угольный остаток выгружается дозатором-разгружателем 15 из установки. Для минимизации либо полного сокращения перетечек газов из охлаждающего устройства в реторты и назад устанавливают однообразное давление (разрежение) газов в нижней части реторт и охлаждающем устройстве с помощью регулирования шиберов тягодутьевых устройств 16 и 17. Д