Что такое пиролиз определение, понятие о процессе

Алан-э-Дейл       07.11.2022 г.

Пиролизный котел своими руками: правила и нюансы

Пиролизный котел своими руками

Для того, чтобы установить пиролизный котел своими руками, сохраняя при этом все его рабочие качества, необходимо основываться на точный чертежах  и вычислениях. Неправильно собранный котел, смонтированный по некомпетентной схеме, не только будет плохо выполнять свои функции, но еще и представит угрозу безопасности окружающей среде и Вам в первую очередь.

Правила сборки пиролизного котла своими руками:

  • Вашей первоочередной задачей, перед стартом сборки, становится обязательное ознакомление с чертежами, планами и схемами. Они помогут определить количество необходимого материала для работы, а также уберегут Вас от возможных аварийных ситуаций;
  • Проверьте наличие основополагающих элементов, без которых невозможна собственноручная сборка пиролизного котла. Это: регуляторы, отверстия для воздуха, дымовые каналы, трубы для отвода воды, камера сгорания, трубы для подачи воды, а также вентилятор;
  • Учтите, что если Вы предполагается отапливать стандартный загородный дом, Вам вполне подойдет пиролизный котел мощностью 40 кВт, а если Вы владелец совсем небольшого коттеджа, то хватит и 30 кВт-ного котла. Устанавливать супер мощные котлы нет смысла, так как и небольшое устройство, прекрасно утеплит помещения, в то время как огромные агрегаты будут стоить больших денег, и потребуют значительных затрат;
  • Не лишним будет заготовка необходимых инструментов для монтажа котла. Чтобы Вам не пришлось лишний раз бегать в строительный магазин, приготовьте все нужное сразу. Для установки пиролизного котла своими руками, Вам потребуется вот такой вот инструментарий: болгарка, шлифовальные круги, сварочный аппарат, электрическая дрель, трубы различного диаметра электроды, вентилятор, полосы стали, термодатчик, металлические листы

Учтите, что сборка пиролизного котла своими руками долгий и кропотливый процесс, поэтому будьте готовы к возможным сложностям. Однако, тщательно подготовившись к процессу, Вы значительно снижаете риск возникновения неожиданных проблем.

После того, как все правила соблюдены, нужная схема выбрана, пора приступать к непосредственной сборке. Поэтапно собирая устройство, следите за выполнением следующих нюансов:

  • В отличие от обычных котлов, отверстие для помещения дров в топку, должно быть расположено несколько выше;
  • Обязательно проверьте наличие ограничителя, который фиксирует подачу воздуха в котел. Его оптимальные размеры – 70 мл в сечении и длина, превышающая размеры корпуса;
  • Диск, привариваемый к ограничителю, должен быть изготовлен из нержавеющей стали, и располагаться внизу всей конструкции;
  • Отверстие для подачи твердого топлива лучше всего желать прямоугольной формы. Для пиролизного котла такая форма является оптимальной;
  • Дверца должна плотно и надежно закрываться, необходима специальная накладка, которая будет плотно фиксировать закрытие;
  • Заранее предусмотрите, а затем не забудьте выполнить специальное отверстие, с помощью которого Вы будете удалять накопившуюся золу;
  • Труба для теплоносителя должная быть не прямой, а слегка изогнутой. Такая форма необходима для повышения теплоподачи;
  • Расположение вентиля должно быть удобным и доступным. Благодаря нему Вы будете контролировать процесс поступления воздуха в топку;
  • Первый запуск. После того, как вы закончили сборку и монтаж пиролизного котла своими руками, проведите пробный запуск устройства. При помощи специального оборудования, проверьте безошибочность эксплуатации на всех этапах, и убедитесь, что в котле не скапливается угарный газ. Только после этого, можно полноценно вводить котел в работу

Виды топлива

Осиновые евродрова

Одним из наиболее положительных свойств пиролизных котлов является то, что они способны качественно эксплуатироваться на любом твердом топливе.

Это может быть черный и бурый уголь, а также древесина и торф и т.д.

Разумеется, на каждом из этих видов топлива, пиролизный котел способен работать в течение определенного времени до момента, когда оно полностью сгорит.

Время сгорания разного топлива следующее:

  • бурый уголь – 8 часов;
  • твердая древесина – 6 часов;
  • мягкая древесина – 5 часов;
  • черный уголь – 10 часов.

Как показывают наблюдения, наиболее эффективным топливом для пиролизного котла является сухая древесина. Она, при длине 45-65 сантиметров дает возможность котлу функционировать наиболее эффективно и увеличивают время его эксплуатации.

Но если эти виды топлива отсутствуют, можно использовать любой вид органического топлива.

Топливные брикеты

Разумеется, если оно разрешено для применения в таком котле.

К разрешенным видам топлива относятся:

  • брикеты и пеллеты для отопления;
  • древесные отходы;
  • промышленные отходы, содержащие целлюлозу;
  • некоторые разновидности торфа.

При отоплении необходимо учитывать, что если расход первичного и вторичного воздуха подобраны правильно, а влажность воздуха не выше допустимой, то не будет выделяться побочных продуктов при горении.

Будьте внимательны: если влажность высокая, то неизбежно выделение сильного водяного пара, а значит, неизбежно, будет появляться деготь, копоть, ухудшится теплотворные характеристики газа и может произойти затухание котла.

Схема, особенности работы

Вторично в 2000-х годах, когда у среднего производителя появились достаточные производственные возможности и материалы, началось производство на бытовом уровне. У потребителя лживая вызывала интерес, — появились продажи и прибыль.

Схема пиролизного котла обычная – в большой камере закладка дров сначала разгорается, затем автоматика перекрывает воздух и при его недостаче дрова тлеют длительное время. Выделяющийся угарный газ и большое количество зольных частиц – чистого углерода С смешивается с подогретым воздухом во вторичной камере, где и догорают.

В этой горелке всегда красноватое пламя – прямой признак реакции с участием углерода.

Виды и практическое применение пиролиза

В зависимости от процесса разложения пиролиз может идти при различных температурах. При этом полученные в конце процесса вещества будут отличаться по своему химическому составу. Различается:

  • термическое разложение при низкой температуре;
  • высокотемпературный пиролиз.

Пиролиз с температурой до 900 градусов считается низкотемпературным и при его проведении получают преимущественно вещества в твёрдом состоянии с небольшой массовой долей газов. При возгонке на высоких температурах, конечным продуктом в основном станут газы. С точки зрения протекания процесса, чем больше получено энергии, тем большей свободой связи обладают молекулы. А чем больше свободы, тем вещество легче, так как расстояния между молекулами увеличиваются.

Продукты пиролиза ТБО

Продуктами пиролиза различных составляющих мусора являются:

  • при пиролизе полимерных материалов на выходе получаются мазут, газ и зола. Из мазута впоследствии с помощью сложных технологий вырабатывают синтетическое топливо, которое после очистки применимо для работы двигателей внутреннего сгорания. Золу упаковывают в брикеты и применяют, как топливо;
  • автомобильные покрышки утилизируются с получением газа, технического углерода и синтетической нефти. Синтетическую нефть очищают и получают замену природным нефтепродуктам. Технический углерод широко применяется в лакокрасочной промышленности, где его используют в качестве пигмента. Также он идет в ход при производстве резины и некоторых стройматериалов.

С помощью пиролиза есть возможность значительно сократить накопление ТБО на планете.

Количество

Необходимость в пиролизных установках

Главная проблема утилизации мусора и других отходов ТБО обсуждаемым методом, это найти эффективный и недорогостоящий способ для улавливания испарений, возникающих во время сжигания. При горении выделяются хлор, фосфор, сера. Более того, некоторые отдельно взятые случаи сжигания отличаются присутствием реакции взаимодействия хлора с другими продуктами сжигания, в результате чего могут образовываться просто ядовитые соединения.

Современные установки решают ряд описанных трудностей. Например, ограниченность доступа кислорода сокращает вероятность образования токсинов: фуран, бензапирен, прочих.

Возможность создания циклических комплексов переработки отходов ведет к почти безотходному производству. Достигается максимальная экономия энергетических ресурсов. Кроме того, образующийся в результате шлак идет на ремонт дорог, что дополнительно повышает экономическую значимость переработки.

Расширяется круг вероятных мест размещения заводов (даже на территории городов). Поскольку в идеале не должно быть выбросов в окружающую среду: отсутствие газообразных ядовитых испарений, исключение образования производственных стоков (все собирается и циклически перерабатывается).

Последнее преимущество, все перечисленные возможности выполняются на довольно компактном оборудовании, без огромных труб, высоких устрашающих зданий. Организовать производство вторичных отходов вполне реально в небольшом ангаре.

Видео – пиролизные установки для утилизации отходов:

Пиролизный завод

Обустройство и технологические процессы на таком заводе имеют ряд особенностей, а также требуют соблюдения определенных правил. Обязательно присутствуют:

  • просушка компонентов;
  • измельчение и обработка поступающего сырья на ленте;
  • процесс очистки жидкости;
  • формирование масляных жидкостей на основании пиролиза;
  • получение продуктов обмена.

Мнение эксперта

Александра Ю.

Задумываясь о проблемах экологии, важно не только сортировать, но и уменьшать потребление. Такая схема переработки полностью соответствует нормам безопасности, обеспечивая качественный очищенный продукт

Для функционирования завода требуется большое количество различных устройств и средств

Такая схема переработки полностью соответствует нормам безопасности, обеспечивая качественный очищенный продукт. Для функционирования завода требуется большое количество различных устройств и средств.

Оборудование

Пиролизная установка обеспечивает разложение органических отходов на молекулярном уровне. При этом вырабатывается энергия, которую можно использовать на дальнейших этапах производства.

gartel_official

energolesprom

jlt_company

sibur.tobolsk

energolesprom

В основу конструкции входит реактор. В верхних отсеках поступающие материалы высушиваются при температуре не более 200 градусов. В следующих контейнерах температура может достигать значений в 1 200 единиц. После этого остатки утрамбовываются.

Во время сгорания выделяется углерод, который позволяет поддерживать одну и ту же температуру без процесса окисления. В последнем отделении твердые остатки охлаждаются, прессуются и направляются на ликвидацию.

Есть несколько типов установок, используемых в зависимости от сферы применения:

  • для обработки пластмасс и шин;
  • для уничтожения продуктов деревообрабатывающей промышленности;
  • для пиролиза пищевых и других типов органических отходов.

Вторичные продукты

В процессе переработки получается следующее:

  • масло;
  • газ для тепловой и электрической промышленности;
  • топливо для дизельных двигателей;
  • древесный уголь.

Эти продукты задействуются во многих сферах, являясь отличным источником энергии. Но практике они не всегда получаются. Все зависит от условий, создаваемых в камерах сгорания.

Суть метода

Утилизация органических веществ этим способом заключается в превращении тяжелых отходов в более легкие. Отсутствует доступ кислорода, возникает анаэробная реакция. Процесс пиролиза сопровождается ростом температуры до 200–400°С. Давление соответствует атмосферному.

Механизмы превращения веществ анаэробным нагреванием еще недостаточно изучены. Условно все реакции пиролиза делят на первичные и вторичные. Первый тип превращений заключается в снижении молекулярной массы соединений. Так расщепляются тяжелые вещества. Процесс сопровождается выделением большого количества газов.

Вторичная реакция — это преобразование низкомолекулярных соединений в тяжелые. Этот химический процесс характерен для последних этапов пиролиза. Выделение газов уменьшается. Два типа реакций происходят в одно и то же время, поэтому классификация условна.

Химики также допускают пиролиз газа. Сначала разрушаются менее устойчивые связи атомов карбона, потом распадаются мостики между этим микроэлементом и водородом. По формуле пиролиза последним разлагается метан.

Специфика применения

В идеальной ситуации пиролиз осуществляют в замкнутом пространстве без притока кислорода воздуха, с постоянным подводом энергии. Чтобы снизить затраты энергии на данный химический процесс, используют горючие газы, образующиеся во время пиролиза. В качестве основного оборудования, применяемого в производстве, необходимо упомянуть газогенераторы, фильтры, а также блоки охладителей.

Отходы в виде щепы, опилок, стружки помещают в печь, затем осуществляется процедура их сжигания при минимальной подаче воздуха. Учитывая зависимость между производительностью установки и температурой процесса, в промышленности используют вариант быстрого пиролиза, предполагающего разогревание сырья до максимальной температуры.

Выделяющиеся газы охлаждают, фильтруют, закачивают в специальные резервуары для последующего применения.

При пиролизе каменного угля получают смесь ценных продуктов. Особенность данного процесса заключается в необходимости нагревания смеси до высокой температуры. Какие ценные компоненты для химического производства можно получить при пиролизе древесины?

В первую очередь выделим кокс, применяемый в больших объемах в процессе плавки стали. Кроме того, в получаемой газообразной смеси содержится аммиак, востребованный в химии удобрений.

Анилин является основным компонентом эмалей и красок, получаемых в современной промышленности. Толуол – ценное сырье для производства красителей и взрывчатых веществ.

Описание процесса

Потребность в экологичном оборудовании для переработки химических отходов у нашего общества появилась уже давно. Первые пиролизные котлы стали запускать еще в конце позапрошлого века. А создание современных пиролизных агрегатов решило сразу несколько вопросов:

  • экологическая составляющая;
  • возможность накапливать результаты сжигания;
  • экономическая выгода.

Впрочем, экономический аспект использования пиролиза рассчитан на перспективу. Пиролиз достаточно недешевое удовольствие. Он требует соответствующего оборудования и специально обученный кадровый состав.

Зато в работе пиролизные установки практически автономны. Агрегатам требуется электроэнергия только для запуска, дальнейшая работа котла осуществляется за счет производимых в процессе сжигания ресурсов. При этом избытки вырабатываемой энергии и пара можно использовать для бытовых целей, перенаправляя их коммунальные сети.

В России пиролиз только начинает набирать популярность, тогда как в Европе без установок для пиролиза не обходится ни одно крупное предприятие. Причин такой востребованности пиролиза довольно много:

  • безотходный способ переработки мусора и всевозможных загрязнений промышленного характера;
  • уровень КПД от пиролиза составляет 90 %;
  • возможность получения новых соединений, вторсырья;
  • создание невосполнимых ресурсов, таких как синтетическая нефть;
  • получение углеводородов, органических кислот и других химических элементов;
  • источник теплоснабжения предприятий.

Исходя из выбора сырья для переработки, пиролизная реакция может протекать при разных температурных режимах. Конечный результат при этом, также будет различаться по составу химических элементов.

В зависимости от температуры нагрева печи и дополнительным составляющим пиролиза, перегонку принято разделять на две разновидности: сухая и окислительная.

Приложения

Пиролиз сохраняет потенциал для промышленного использования.

Столкнувшись с пика нефти и опасности парникового эффекта , возобновляемых источников энергии и , в частности биомассы энергии являются предметом повышенного интереса. Пиролиз потенциально интересен для улучшения форм лигноцеллюлозной биомассы, которые используются неэффективно или даже просто сжигаются в поле ( солома , жмых сахарного тростника, листья , кора , древесные и сельскохозяйственные отходы, включая скорлупу кокосовых орехов, арахис и т. Д.).

Пиролиз этого типа биомассы производит пары, горючий газ ( синтез-газ ), твердые минералы (пригодные для повторного использования в сельском хозяйстве ) и своего рода древесный уголь, который можно использовать в качестве добавки ( biochar или agrobiochar ) или как интересное топливо ( biochar ) ..с экологической точки зрения, если продукты не были загрязнены солью, радионуклидами или некоторыми пестицидами.

Регулирование потока (распыление в непрерывном потоке, реакторы с псевдоожиженным слоем, реактор с увлеченным потоком и т. Д.), Градиент температуры, а также размер частиц, вводимых в печь, позволяет восстанавливать конденсаты пара (включая комнатную температуру), например, до производят пиролитическое масло , которое может использоваться в качестве топлива, а также может содержать некоторые химические вещества, такие как фенол. Неконденсирующаяся часть включает смесь многих газов (CO, CO 2, H 2 , CH 4 и т. Д.), А также могут использоваться в качестве топлива. Соотношение различных продуктов зависит от сырья, но, прежде всего, от условий пиролиза.

Длительный пиролиз (от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от объема древесных или растительных отходов и в зависимости от используемого материала) при умеренной температуре ( 400  ° C ), также известный как карбонизация, дает древесный уголь ( растительный уголь ) — светский метод, недавно улучшенный для своих промышленных разработок (более быстрый пиролиз, включая пиролиз в течение нескольких минут или даже секунд при температурах от 500 до 800 градусов, что затем дает меньше углерода и больше паров.

Пиролиз — это также этап, предшествующий газификации , еще один многообещающий путь среди возобновляемых источников энергии .

Обычный пиролиз проводится в сухом воздухе, но есть также вариант, который проводится в воде, и называется термической деполимеризацией . Он преобразует биоотходы в твердый углерод, газ, воду и особенно углеводороды, обеспечивая синкрудирование хорошего качества.

Печи пиролиза также используются для уничтожения промышленных отходов с риском сохранения токсичных соединений, например, хлорорганических соединений (пестицидов или других), если цикл плохо контролируется.

Плюсы и минусы пиролиза ТБО

Положительные стороны низкотемпературного пиролиза:

  • нет острой необходимости сортировать углеводородные остатки (даже полностью несортированные отходы дают выход пиролизного газа в два раза больше по сравнению только с пищевыми отходами);
  • городские свалки выступают в роли источника сырья для производства;
  • отсутствие ядовитых оксидов серы и азота.

Недостатки низкотемпературного пиролиза:

  • сложная конструкция крупногабаритных печей;
  • высокая стоимость печей;
  • необходимость в большом количестве работников;
  • не происходит полный распад диоксинов, содержащихся в сырье;
  • тяжелые металлы не плавятся, а выпадают в осадок вместе со шлаком.

Преимущества высокотемпературного пиролиза:

  • можно перерабатывать сырье с небольшим количеством горючих материалов;
  • образующийся газ поднимается снизу вверх и проходит через слой мусора, который подается сверху. При этом газ не захватывает пылевые частички, что служит залогом его чистоты;
  • пиролизный газ подобен природному, и его целесообразно применять для выработки тепловой энергии, а на небольших электростанциях для выработки электричества;
  • пиролизный газ проще очищать от ненужных примесей (если вообще таковые есть) из-за низкой температуры;
  • поскольку процесс идет в отсутствии кислорода, то пиролизный газ не содержит опасные диоксины, образующиеся при сжигании углеводородов;
  • если в ходе пиролиза получается жидкая фракция (из старых покрышек образуется, например, пиролизное масло, которое не совсем точно называют синтетической нефтью), то ее используют как заменитель нефтепродуктов;
  • зола не содержит неокисленный углерод и имеет низкую температуру, что позволяет использовать ее, например, в дорожном строительстве.

Продукты пиролиза ТБО

Сырьём для пиролиза, как уже было сказано выше, выступает смешанный мусор. Вывезенный на полигоны, этот мусор лежит спрессованный без доступа воздуха. В таких условиях даже пищевые отходы, бумага и картон не разлагаются. Свалка может загореться из-за того, что при разложении отходов без доступа воздуха, выделяется метан. Этот газ горюч, и если свалка сильно разогреется, он может воспламениться.

Пиролиз, напротив, полезная технология. В результате пиролиза из смешанного опасного мусора можно получить достаточное количество полезных материалов:

  1. Синтетическая нефть – это жидкая фракция. Она образуется в результате пиролиза пластмасс и покрышек. Это закономерно, ведь эти материалы изготавливают из нефти. Синтетическая нефть напоминает природную. Её можно использовать в чистом виде в качестве топлива для котельных и ТЭЦ, либо переработать в моторное масло.
  2. Полукокс – это твёрдая фракция. Она легко воспламеняется, хорошо горит и даёт около 31-35 Мдж/кг при сгорании. Полукокс используется во всех областях, где необходимо высококалорийное топливо.
  3. Пиролизный газ – это газообразная фракция. Этот газ по свойствам подобен природному, и может применяться для выработки тепла или электричества.


Синтетическая нефть в бутылке Кроме того, сам по себе пиролиз выделяет большое количество энергии, которая используется для поддержания работы установки.

Что такое пиролиз?

Пиролиз – это термическое разложение древесины, в результате которого целлюлоза распадается на:

  • водород;
  • угарный газ (СО);
  • азот;
  • водяной пар;
  • углекислый газ (СО2).

Пиролиз начинается при температуре 300–400 градусов и протекает при отсутствии кислорода.

Однако для самоподдерживающей реакции необходимо небольшое количество кислорода, чтобы часть древесины горела и поддерживала высокую температуру. Поэтому в пиролизных установках процесс протекает при сильном дефиците кислорода (15–30 % от необходимого).

Если же подать больше кислорода, то пиролизные газы сгорят прямо в установке.

Эффективность пиролиза напрямую зависит от влажности древесины – чем влажней древесина, тем больше тепла нужно для термического разложения и тем больше в пиролизном газе водяного пара.

Поэтому отходы древесины предварительно сушат в специальных установках, о которых вы можете прочитать в статье Оборудование для переработки древесины.

Классификация

Существует 2 основные классификации метода пиролиза. Первая основана на длительности процесса. Выделяют быстрый и медленный пиролиз. Первый похож на воду в горячем масле. В этом случае жидкость вскипает мгновенно. А медленная переработка напоминает нагревание воды в кастрюле. Она происходит постепенно.

У быстрого пиролиза выделяют ряд преимуществ в сравнении с медленным:

  • так как продукты не осмоляются, на выходе они чище;
  • переработка отходов нуждается в наименьшем количестве энергии;
  • реакции выделения тепла превышают поглощение, в результате чего образуется энергия;
  • отсутствует необходимость в прерывании технологического процесса.

Обработка отходов путем анаэробного сжигания делится в зависимости от уровня нагрева внутри установки. Таким образом выделяют низко- и высокотемпературный пиролиз. В первом случае достигается нагревание от 450 до 900°С, во втором — выше 900°С.

При низкотемпературной обработке газы выходят в малом количестве. Но остается много твердых отходов. Высокотемпературный метод сопровождается обильным синтезом газов, минимумом смол. Отличительная черта этого вида переработки — твердый остаток равен нулю.

В химии разграничивают окислительный и сухой пиролиз. Первый вид используют для утилизации мусора пастообразной консистенции, осадков, сырья в мазуте или золе. Сухой пиролиз отходов получил более широкое распространение. Его применяют для утилизации ТБО.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.