Что такое пиролиз — описание процесса

Теоретически можно сжечь любое вещество, включающее соединения углерода с водородом, например:

• уголь;
• природный газ (метан, пропан и так далее);
• биомасса – свежая, сухая;
• изделия из дерева, целлюлозы, обычные дрова;
• различные виды пластмасс;
• резина из натурального либо искусственного каучука;
• нефть, ее производные;
• прочие углеродосодержащие отходы.

На выходе получите определенное количество тепловой энергии, зависящее от первоначальной влажности сжигаемой массы. Для описания процессов воспользуемся химической формулой:

Горение – это реакция быстрого окисления. В идеальных условиях каждый атом углерода соединяется с двумя частицами кислорода, а 2 атома водорода взаимодействует с 1 частицей кислорода. В результате образуются безвредные соединения – углекислый газ СО2 и вода. Последняя испаряется при нагреве, отнимая часть выделяющейся теплоты.

Важный момент. В реальных условиях далеко не все атомы водорода и углерода находят себе пару из-за недостатка молекул кислорода. Поэтому в состав продуктов горения входит небольшая доля вредных горючих соединений – угарный газ (СО), свободный водород (Н2) и углерод в виде сажи.

Даже в костре выделяются пиролизные газы — они сгорают над основным пламенем, соединяясь со свободным кислородом

Пиролиз — это реакция разложения вещества, протекающая при нагреве и нехватке свободного кислорода. Указанный принцип используется в газогенераторных установках:

1. Топливо (в частности, дерево) помещают внутрь закрытого металлического сосуда – реактора.
2. Емкость подогревается извне до 500…900 градусов, сквозь специальные отверстия — фурмы подается дозированное количество воздуха.
3. Под воздействием высокой температуры вещество разлагается на 3 основных компонента – угарный газ (СО), водород (Н2) и твердый или жидкий углеродный остаток. Параллельно образуется небольшое количество углекислого газа и водяного пара.
4. Летучие продукты составляют пиролизный газ – горючую смесь водорода и окиси углерода, покидающую емкость через отдельный трубопровод. Выделенное газообразное топливо очищается, охлаждается, потом закачивается в резервуар.

Схема простейшей газогенераторной установки с водяным затвором

Справка. В условиях производства полученный синтез-газ направляется на подогрев той же емкости газогенератора.

Горение и пиролиз – 2 разных процесса, могущих протекать одновременно. Пример: во время интенсивного сжигания дров в топке котла образуется малый объем угарного газа, безвредного СО2 значительно больше. И наоборот, в режиме тления дрова выделяют много водорода и угара, часть которого успевает превратиться в СО2 — окислиться. То есть, все зависит от количества участвующего в реакции кислорода.

Виды установок

Пиролизные установки для переработки бытовых и промышленных отходов существуют давно. Они преобразуют твердые материалы в горючие газы. Наряду с крупными устройствами производительностью несколько тысяч тонн в год имеются небольшие, которые генерируют электроэнергию.

В 2000-е годы появились модели, предназначенные для получения биоугля.

Комплекс обращения с отходами, оборудованный пиролизной установкой, Канада

Технические комплексы собирают из разных модулей. Например, устройство, перерабатывающее пластмассы и резиновые изделия, может состоять из печи пиролиза, расположенной выше системы вытяжки отработанных газов, линии химосинтеза, вентилятора, дымососов, силовой части.

Принцип работы

В отличие от традиционных твердотопливных котлов, в пиролизных используется двойной цикл горения. В процессе термического разложения органических веществ выделяются пиролизные газы, горение которых приводит к большому выделению тепловой энергии.

Использование пиролиза позволяет получить большее количество тепла от сжигания топлива. Пиролизные (газогенераторные) котлы имеют две камеры – для сжигания твердого топлива и выделившегося газа.

В первой камере горение происходит при низком уровне кислорода и высокой температуре (200-800 °С), это запускает процесс пиролиза. Количество выделяемых газов зависит от используемого сырья. Лучше всего подходит древесина, при сжигании которой выделяется наибольшее количество пиролизного газа.

Оптимальная толщина дров – от 70 мм, в дополнение к ним можно использовать пеллеты или опилки в количестве не более 25 %, так как они не дают достаточной мощности горения.
Работа газогенераторного котла длительного горения происходит по следующей схеме:

1. Топливо укладывают на колосник (огнеупорную решетку) через окно для загрузки.
2. Обеспечивают подачу к нему первичного воздуха.
3. Поджигают топливо и выводят на режим, добиваясь необходимой температуры.
4. Ограничивают подачу первичного воздуха, прикрывая задвижку, благодаря чему начинается процесс пиролиза.
5. Пиролизный газ с помощью вентилятора поступает во вторичную камеру, куда производится подача вторичного воздуха.
6. Горячий газ при контакте с кислородом горит, выделяя большое количество тепла, которое нагревает теплоноситель в теплообменнике.
7. Продукты сгорания выводятся через дымоход.

В зависимости от количества поступающего вторичного воздуха реакция происходит с разной скоростью. Это позволяет регулировать температуру теплоносителя с помощью автоматической задвижки, ограничивая подачу воздуха в камеру дожига.

При оптимальном качестве сжигаемой древесины КПД пиролизных котлов длительного горения 85-90 %. Этот показатель резко снижается при увеличении влажности дров, так как водяные пары уменьшают концентрацию горючих газов.

Влияние повышенной влажности

Большое содержание влаги в исходном материале одинаково пагубно влияет на реакции горения и пиролиза. Рассмотрим процессы на примере сжигания древесины:

1. При горении выделяемая энергия тратится на испарение воды, содержащейся в дровах. Количество теплоты на выходе существенно уменьшается, топливо сжигается впустую.
2. Влага сильно замедляет термическое разложение вещества. Часть затрачиваемой на прогрев теплоты отнимает испаряющаяся вода, нужная температура (минимум 500 °C) не достигается. Пиролиз древесины, содержащей свыше 50% влаги, практически невозможен.

Лучший показатель влажности для плодотворного сжигания либо разложения древесины в газогенераторе – 8…15%. В домашних условиях нереально добиться таких показателей, длительная сушка дров под навесом позволяет достичь 20—25% влагосодержания.

Справка. При изготовлении топливных пеллет и брикетов на заводе древесные опилки высушиваются до показателя 8—10%. Максимальная влажность готовых гранул – 15%.

Сырые дрова плохо горят и сильно дымят, потому что от нагрева выделяется водяной пар и сажа

Для чего используют термическое разложение

Сфера применения пиролитических процессов довольно широка:

1. Производство пропилена и этилена для химической промышленности путем переработки жидкого углеводородного сырья (нефти).
2. Получение древесного угля методом бескислородного разложения отходов деревообработки.
3. Тот же технологический процесс, но с ограниченной подачей воздуха позволяет вырабатывать из дерева горючий синтез-газ – смесь метана, водорода, угарного газа и нейтрального азота.
4. Пиролиз угля – бурого и каменного – целое направление переработки. Получаемые соединения – синтетический бензин, кокс, аммиак, каменноугольная смола. Из последней добывают толуол, бензол, нафталин и различные фенолы, использующиеся в химической промышленности.
5. Новые разработки – коммерческая утилизация твердых бытовых отходов, автомобильных шин, пластмасс, органики.

Примечание. Здесь перечислены самые известные способы применения пиролитических реакций. В действительности вариантов использования гораздо больше. Википедия утверждает — процессы пиролиза до конца не изучены, многие проекты находятся на стадии разработки.

Для термического разложения в промышленности используются пиролизные печи и разнообразные реакторы. Выше на схеме показана газогенераторная установка, перерабатывающая деревянные отходы и опил в газообразное топливо. Главную роль здесь играет реактор прямого процесса сухой перегонки, где подготовленное сырье перерабатывается в синтез-газ путем медленного сжигания.

Важный нюанс. Перед загрузкой в пиролизную печку или газогенератор древесина всегда измельчается и просушивается до влажности 10% и менее.

В промышленной химии также используется технология быстрого пиролиза, когда реактор разогревается до температуры 700…900 °C в течение малого промежутка времени. Цель – увеличение производительности оборудования и ускорение переработки.

Преимущества отопительных агрегатов пиролизного типа

• Помимо высокого КПД и возможности управления мощностью к плюсам этого оборудования относится длительная продолжительность горения при одной закладке.
• Высокая экологичность: процесс горения протекает до почти полного разложения топлива на нейтральные вещества – воду и углекислый газ, дымоходы не зарастают смолами. Побочных газообразных вредных веществ образуется ничтожно мало.
• Исключено задымление помещения. Нет образования сажи, количество образуемой золы минимально. Несложная автоматика делает легким управление агрегатом.
• Разнообразие топлива: дерево, древесные отходы, уголь — это преимущество котлов.
• Не требует частого обслуживания: продукты сгорания не загрязняют агрегат, но периодическая чистка понадобится. Высокотехнологичная автоматика следит за неисправностями и предупреждает их возникновение.

Производство древесного угля

Преимущество бизнеса, основанного на использовании очень дешёвого или бесплатного сырья, заключается в высокой рентабельности и быстрой окупаемости производства.

Природа в достаточном количестве «производит» древесину, поэтому предприятие по изготовлению угля может функционировать круглогодично и с полной загрузкой производственных мощностей.

К тому же, в отличие от деревообрабатывающей промышленности, качество сырья имеет небольшое значение, что позволяет использовать валежник и деревья, которые высохли и находятся в вертикальном положении.

В этой статье будет рассмотрен подробный план организации бизнеса на переработке древесного сырья в высококачественный уголь для шашлыка или для дальнейшего использования в медицинских целях.

Наша оценка бизнеса:

Стартовые инвестиции – от 300000 руб.

Насыщенность рынка – средняя.

Сложность открытия бизнеса – 5/10.

Принцип действия пиролизного котла длительного горения

Пиролизные котлы длительного горения обретают немалую популярность, и особенно в тех местностях, где нет доступа к газу

Функционирование оборудования основано на разложении органического топлива (дров) в условиях высокой температуры и нехватки кислорода с последующим сгоранием выделившихся пиролизных газов. Так как процесс можно разделить условно на два этапа, то для его протекания используется топка с двумя отделениями. В камеру загрузки помещают топливо, которое начинает гореть. Процесс горения плавно переходит в термическое разложение из-за ограничения доступа кислорода, необходимого для горения. Высокая температура и низкая концентрация кислорода ведет к образованию продуктов разложения: кокса и пиролизного газа. Последний, поступая во вторую камеру, подвергается горению уже в условиях доступа вторичного воздуха. Он подается чаще принудительно с помощью дутьевого вентилятора или дымососа. Процесс горения идет при температурах выше 1000°С. От продуктов горения происходит передача тепла к жидкости, наполняющей теплообменник. Окончательные газообразные продукты процесса удаляются через дымоход.
На сегодняшний день пиролизные котлы длительного горения считаются самым эффективным и экономичным обогревательным оборудованием. Сложное двухкамерное устройство котла объясняет его высокую стоимость. КПД, максимальный среди обогревательных агрегатов, позволяет получить быструю окупаемость котла.

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:

Сухой пиролиз и его разновидности

Утилизация кислых гудронов пиролизом

Метод преследует такие основные цели: обезвреживание вторичного сырья, получение топлива, различных химических соединений, используемых в промышленности. Главный сохраняемый принцип, которому следует сухой пиролиз, – рациональное использование невосполнимых природных ресурсов.

Способ позволяет получать пиролизный газ, жидкий продукт, твердые углеродистые компоненты. Сухой пиролиз может протекать при трех режимах температур:

1. Низких.
2. Средних.
3. Высоких.

Пиролиз при Т 450-550 градусов по Цельсию относится к низкотемпературному. Методу характерно получение полукоксов в больших количествах, максимальная температура выхода пиролизного газа при образовании его в минимальных объемах. Также наблюдается получение смол, которые в дальнейшем используются для производства каучука. Образующиеся полукоксы применяют в качестве топлива для промышленных и бытовых нужд.

Среднетемпературный пиролиз происходит при 800 градусах по Цельсию. В ходе сжигания выделяется большое количество газа и гораздо меньше, жидких смол и непосредственно кокса, чем в предыдущем случае.

Высокотемпературный пиролиз протекает при Т выше 900 градусов по Цельсию. Этот метод дает минимальное количество твердых и жидких отходов. Образующиеся газы впоследствии используют, как топливо для транспортировки.

Использование в быту

На бытовом уровне технологии пиролиза применяются для получения тепла и древесного угля, эффективной очистки духовок от трудно удаляемого нагара.

Пиролизные котлы для отопления

Благодаря особой конструкции у пиролизных котлов с естественной подачей кислорода высокий КПД. Сырьем служат древесина и древесный газ. При их сжигании образуется мало вредных для окружающей среды веществ. Количество производимого тепла зависит от качества топлива. Некоторые котлы рассчитаны на щепу, топливные гранулы, уголь, кокс.

Главная часть устройства — две камеры сгорания, у каждой из которых своя функция. В верхней сырье высушивается, превращается в древесный газ. Там же сгорают некоторые составляющие газа.

Трудно сжигаемые попадают в нижнюю камеру, где преобразуются в тепло при температуре выше 1000 °C.

Очистка духового шкафа

Большинство новых моделей духовок способны самоочищаться. Происходит это за счет высокой температуры. Грязь внутри духового шкафа карбонизируется, отпадает сама или легко удаляется. Этот процесс, занимающий около трех часов, относительно энергоемкий: расход электроэнергии в среднем составляет 3-4 кВт⋅ч. Пепел устраняется влажной губкой после охлаждения устройства. Перед пиролитическим самоочищением убирают решетки, кастрюли, противни.

Для получения древесного угля

При переработке древесины лиственных или хвойных пород образуются древесные:

• уголь,
• уксус,
• газы,
• смола.

В зависимости от температуры выделяют несколько фаз процесса. Когда она поднимается выше 280 °C, начинается сильная экзотермическая реакция, высвобождается много энергии. В последней фазе (t>500 °C) из дымовых газов при их прохождении через обугленные слои выделяются горючий монооксид углерода и водород. Твердый остаток — красный, черный или белый уголь.

Как выбрать пиролизный котел

Рынок предоставляет широкий выбор покупателю. Большинство агрегатов являются творением чешских производителей, но лидерство держат германские представители. Практически все модели нуждаются в электроснабжении, они могут работать на угле, дереве, или быть комбинированными.

При выборе стоит обратить внимание на:

• мощность агрегата;
• внешний дизайн;
• количество контуров.

Приобретая такой отопительный прибор необходимо правильно выбрать его мощность, чтобы тепла было достаточно для помещения. Ориентир следующий: 1кВт мощности пиролизного котла требуется, чтобы отопить 10 кв. м помещения. Это с учетом того, что дом хорошо утеплен, высота стен не превышает 3-х метров. Если же возможны тепловые потери дома, покупатель не уверен в надежности постройки, тогда в расчет берется не 1 кВт, а 1,3 кВт. К примеру, для помещения площадью в 30 кв. м нужен пиролизный агрегат с мощностью не ниже 3,9 кВт (1,3 кВт * 30 кв. м / 10 = 3,9 кВт).

Пиролизные котлы – технологические приборы, имеют большое количество электроники и разнообразных настроек, более дорогостоящие имеют пульт управления и керамическую топку, которая позволяет сохранять тепло длительное время, хороших технических характеристик. Можно встретить и более новые модели: пиролизный котел в чугунном корпусе (немецкий производитель Dakon).

Существуют и модели, которые все же могут функционировать без электричества. Это котлы ОРОР (чешские). Суть их работы в следующем: формирование газов происходит во время пиролиза топлива, их путь проходит горелкой диффузионного типа, где направляются к камере сгорания.

Благодаря вторичному воздуху происходит сгорание. Вторичный воздух не усиливается вентилятором и не направляет к камере сгорания, в отличие от большего количества моделей, его засасывает в камеру во время передвижения газов. Этому способствует специальная порфированая трубка. Благодаря открытию задвижек вторичного и первичного воздуха, регулируется мощность котла. Такие модели работают полностью автономно, гарантируют КПД в 89%.

Автономные системы отопления актуальны прежде всего там, где нет возможности подключения к магистральному теплоснабжению. Одним из современных видов таких систем являются твердотопливные пиролизные котлы, имеющие длительный период горения.

Разнообразные модели, имеющиеся в продаже, отличаются мощностью, комплектацией и ценой. Такие котлы имеют высокую эффективность и минимальное количество выбросов в атмосферу продуктов сгорания. Возможность автоматизации управления делает их использование более удобным.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Установка для получения древесного угля, характеризующаяся тем, что она выполнена в виде горизонтально ориентированного корпуса с огнеупорными торцевыми и боковыми стенками, разделенного вертикально ориентированными огнеупорными перегородками на, по крайней мере, один топочный блок, по крайней мере, один блок пиролиза и блок отвода отходящих газов, в нижней части корпуса размещен, по крайней мере, один коллектор пиролизных газов, а в боковых стенках и/или перегородках корпуса выполнены каналы парогазовой смеси, отвода отходящих газов, подвода вторичного воздуха и циркуляции водяного пара, при этом топочный блок выполнен в виде камеры сгорания с загрузочными отверстиями и заслонками, регулирующими подачу первичного воздуха, блок пиролиза включает, по крайней мере, две ячейки, образованные стенками корпуса и/или вертикальными перегородками, при этом в каждой из ячеек размещена, по крайней мере, одна реторта, снабженная отводящим патрубком, канал парогазовой смеси соединен с одной стороны с топочным блоком, а с другой стороны с блоком пиролиза, канал отвода отходящих газов соединен с одной стороны с блоком пиролиза, а с другой стороны с блоком отвода отходящих газов, канал подвода вторичного воздуха соединен с блоком отходящих газов, канал циркуляции водяных паров соединен с одной стороны с коллектором пиролизных газов, а с другой стороны с блоком отвода отходящих газов, при этом коллектор пиролизных газов с одной стороны подключен к отводящему патрубку реторты, а с другой стороны соединен с топочным блоком.

2. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что в стенках каждой ячейки блока пиролиза выполнены отверстия соединения полости ячейки с каналом парогазовой смеси и каналом отвода отходящих газов.

3. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что ячейка блока пиролиза снабжена герметичной огнеупорной крышкой.

4. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что блок отвода отходящих газов выполнен в виде камеры, образованной стенками и/или перегородками корпуса, с отверстиями соединения камеры блока отвода отходящих газов с каналами подвода вторичного воздуха, водяного пара, отвода отходящих газов.

5. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что вход канала подвода вторичного воздуха расположен в торцевой стенке корпуса, а выход — в стенке блока отвода отходящих газов.

6. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что каналы циркуляции водяного пара размещены в каналах подвода вторичного воздуха.

7. Установка по п.6, характеризующаяся тем, что она снабжена двухходовым краном, выполненным с возможностью отсечения канала циркуляции водяного пара от коллектора пиролизных газов.

8. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что ячейки блока пиролиза выполнены квадратного горизонтального сечения.

9. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что каждая реторта размещена в центральной части ячейки с зазором от ее стенок не более 0,4 м.

10. Установка по п.4, характеризующаяся тем, что объем камеры сгорания топочного блока составляет не более 37% от объема ячеек блока пиролиза и не менее 110% от объема камеры блока отвода отходящих газов.

11. Установка по п.2, характеризующаяся тем, что площадь отверстий для соединения с каналом парогазовой смеси каждой ячейки составляет не более 140% от площади поперечного сечения канала парогазовой смеси.

12. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что реторта блока пиролиза выполнена в виде корпуса с днищем, крышкой и цилиндрической боковой стенкой, снабженного газоотводящим патрубком, соединенным с коллектором пиролизных газов, при этом боковая стенка выполнена многослойной, а газоотводящий патрубок смонтирован в верхней части боковой стенки.

13. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что боковая стенка реторты образована, по крайней мере, из одного металлического листа, свернутого в рулон, или из двух коаксиально размещенных с технологическим зазором металлических цилиндров.

14. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что она содержит фильтрующий блок, дымосос и дымовую трубу, последовательно подключенные через отводящий трубопровод к блоку отвода отходящих газов.

Применение в быту

На бытовом уровне пиролиз помогает решить следующие задачи:

• очистка духовки либо жаровни от липких жировых отложений, не поддающихся удалению механическим способом;
• получение древесного угля;
• отопление частного дома с помощью пиролизного твердотопливного котла.

Лучший метод вычистить сковороду – поместить ее в духовой шкаф, установить температуру 200…250 °C и выдержать в течение получаса. Без доступа кислорода произойдет деструкция отложений, останется лишь пепел, а пиролизные газы заберет кухонная вытяжка.

Справка. Существуют модели духовых шкафов со встроенной функцией пиролитической очистки. По окончании «прожарки» остается лишь протереть внутренние поверхности и выбросить образовавшуюся золу.

Древесные угли применяются для жарки барбекю, кузнечного дела и более экзотичных целей – заправки автомобильного газогенератора (как он работает, читаем в отдельном материале). Способ получения – выжигание древесных отходов внутри закрытой емкости, то есть, медленный пиролиз.

Целесообразность покупки и эксплуатации пиролизных котлов – вопрос довольно спорный. Что настораживает: даже продавцы, представляющие отопительное газогенераторное оборудование на известной выставке «Акватерм», неспособны толком разъяснить, что же такое пиролиз. Не верите – посмотрите видео:

Предлагаем подробно разобрать проблемы, связанные с пиролизными дровяными теплогенераторами.

Продукты пиролиза каменного угля

Итак, в самом начале своей статьи мы упоминали о том, что путем пиролиза из каменного угля можно получить продукты следующих типов:

• Твердые
• Жидкие
• Газообразные

Теперь рассмотрим каждую разновидность продуктов пиролиза подробнее.

При пиролизе каменного угля получают твердый кокс, который сегодня используется в основном в таких отраслях как черная и цветная металлургия. Кокс является более совершенным твердым топливом, чем каменный уголь, поэтому именно его используют для выплавки металлов.

Однако кокс, хотя он и является основным продуктом пиролиза каменного угля, это далеко не самое ценное, что можно извлечь из этого природного ископаемого. Побочным продуктом данного процесса является парогазовая смесь, которая содержит множество химических соединений. Данную смесь путем конденсации разделяют на жидкую и газообразную составляющую, из которых, в свою очередь, можно получить более чем 250 химических соединений.

Основным жидким продуктом пиролиза каменного угля является каменноугольная смола — черный жидкий продукт, представляющий собой сложную смесь органических соединений. Из каменноугольной смолы путем дальнейшей переработки получают такие вещества как:

• Фенолы
• Нафталин
• Антрацен
• Различные гетероциклические соединения
• Технические масла
• Синтетическое топливо

Однако стоит отметить тот факт, что получаемые путем пиролиза каменного угля масла и жидкое топливо являются непригодными для использования в двигателях внутреннего сгорания, поскольку они содержат в своем составе много примесей. По этой причине данные продукты пиролиза для дальнейшего использования нуждаются в дополнительной очистке. А это существенно увеличивает себестоимость данных продуктов пиролиза, делая их производство не очень рентабельным.

Газообразным продуктом пиролиза каменного угля является так называемый пиролизный газ, представляющий собой смесь горючих газов и различных химических соединений. Во многих странах мира пиролизный газ сегодня используется как альтернативный источник энергии, в первую очередь, тепловой.

Если для нас эта технология достаточно новая, то в некоторых европейских странах пиролизный газ уже давно стал привычным топливом. Помимо этого, пиролизный газ также как и каменноугольную смолу можно использовать и для получения различных химических соединений. Так, из данного газа выделяют бензол, фенол и другие вещества.

Запуск котла

Во время запуска пиролизного агрегата стоит принимать во внимание характерные черты, по которым он отличается от классических котлов. Работа прибора в режиме газогенератора выполняется благодаря двум камерам, которые снабжены шиберами (заслонками)

Но не все помнят, что такой отопительный агрегат вначале стоит прогреть.

Рис. 3

При достижении температуры в диапазоне +500-+800 градусов, можно приступить к погружению твердого топлива, и только потом приводить заслонку в пиролизный режим работы, а дымосос запустить. Пламя чистого желто-белого цвета (рис. 3) утверждает о верных настройках газогенератора, о том, что в дымовых смесях нет токсических продуктов сгорания.

Такая поочередность действий при запуске гарантирует сгорание топлива медленно и бескислородно, эффективное выделение и сгорание пиролизного газа (чистого), постоянную комфортную температуру помещения 24 часа.

Как правильно топить углем котел с пиролизным сжиганием

• Розжиг пиролизного котла на угле – при полностью открытой заслонке, поджигают уголь. Запрещается использовать керосин, бензин и другие составы, позволяющие быстро разжечь пламя. Для розжига применяют небольшое количество сухих дров.
• Перевод котла в режим пиролиза – после топки в течение 15-20 минут, заслонку прикрывают и переводят в режим пиролиза. От одной закладки, котел продолжает работать до нескольких суток.

Какой уголь лучше для пиролизных котлов

высокой температуры

В конструкции предусмотрена топка с верхней загрузкой, изготовленная из толстостенной стали или чугуна. Несмотря на изменения во внутреннем устройстве, топить пиролизный котел надо исключительно тем углем, сорт которого указан в технической документации.

Отдельные требования предъявляются к размеру фракции. Автоматические котлы лучше топить мелким углем от 0,5-2 см., это связано с особенностью шнековой подачи топлива.

• Антрацит – на угле антраците, работает большинство современных моделей отопительного оборудования. Уголь имеет хорошие теплотворные характеристики и небольшой зольный остаток.
• Каменный уголь – применение каменного угля в пиролизных котлах также оправдано. Данный тип топлива является эталоном расчетов тлетворной способности.
• Бурый уголь – имеет высокую зольность, вследствие чего, нередко наблюдается пережог колосников. Использовать бурый уголь в пиролизном котле можно, только при наличии системы предварительного подогрева воздуха, перед подачей в топку. Применение высокозольных и влажных сортов породы запрещено.
• Длиннопламенный уголь – поставляется в плитах и крупных фракциях. Свое название получил благодаря способности гореть длинным пламенем, подобно древесине. При этом, время горения длиннопламенного угля больше, приблизительно в 2-2,5 раза, по сравнению с дровами.
• Угольные брикеты – изготавливаются из отходов угля, методом прессования и добавления цементирующих составов. Брикеты быстро разгораются и имеют хорошие теплотворные характеристики. В качестве достоинств, также выделяют практически полное отсутствие зольных остатков и шлаков.

оптимальными видами

Расход угля в пиролизном котле

окружающей средысильных заморозковтеплая зима

Подсчеты выполняют следующим образом:

1. Высчитывают отапливаемую площадь – для этого, длину дома умножают на его ширину.
2. Подсчитывают необходимую мощность котла, используя формулу 1 кВт = 10 м².
3. Выполняют расчет расходов на отапливаемую площадь. Средние затраты на отопительный сезон, составят 550 кг на каждые 10 кВт котла или 100 м².
4. Полученное значение умножают на количество месяцев отопительного сезона.

Производители в технической документации указывают, сколько будет работать котел на одной закладке угля, перечисляют все допустимые для использования виды топлива, приблизительный расход и другие характеристики.

Выбор марки производителя пиролизного угольного оборудования

отечественном рынке

• Отопительные пиролизные угольные котлы российского производства – выпускаемая продукция адаптирована к отечественным условиям эксплуатации, неприхотлива к качеству топлива. Наиболее популярными моделями являются , Траян, Гейзер, Диво.
• Разновидности импортных угольных пиролизных котлов – теплогенераторы, выпускаемые в странах ЕС, изготавливают из стали или чугуна. Допускается комбинированная конструкция, когда вместе со стальным теплообменником, используют чугунные колосниковые решетки.Продукцию отличают высокая надежность, полная автоматизация процесса горения и длительный срок эксплуатации. Популярностью пользуется модельный ряд компаний: Buderus, Atmos и т.п.

российские котлы

Достоинства и недостатки котлов пиролизного типа

В газогенераторных котлах топливо используется наиболее эффективно, поскольку сгорает практически полностью. Это не только позволяет получить больше тепла, но и уменьшает вредные выбросы в атмосферу.

Иногда такие котлы используют для утилизации отходов производства с минимальным загрязнением атмосферы. Кроме того, сокращается количество золы, благодаря чему меньше частота очистки (при использовании дров – примерно раз в неделю).

При прямом сжигании твердого топлива довольно сложно регулировать нагрев теплоносителя. В пиролизных котлах длительного горения это возможно, благодаря управлению подачей воздуха.

Размер используемых дров может быть довольно крупным, можно использовать не колотые дрова. Современные модели оснащены электронным оборудованием, делающим управление процессом отопления более простым и удобным.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость оборудования и высокие требования к качеству сырья. Экономия на топливе со временем окупит затраты на оборудование. В качестве топлива рекомендуется использовать дрова, высушенные в течение 12 месяцев, с влажностью 12-20 %.

В противном случае котел не будет работать с заявленной мощностью, а также будет гаснуть при снижении подачи воздуха. При низкой температуре теплоносителя в обратной трубе, понизится температура в первичной камере, из-за чего может погаснуть топливо.

Чтобы этого избежать, иногда монтируют специальную обходную трубу. При этом конструкция системы отопления усложняется, а стоимость монтажа увеличивается.

Использование принудительной тяги

Для обеспечения правильной работы пиролизного котла длительного горения требуется подача первичного и вторичного воздуха. Принудительная тяга обеспечивается вентилятором или дымососом, который функционирует от электропитания.

Это позволяет:

• быстро повысить температуру в камере сгорания и системе отопления в целом;
• ускорить начало процесса пиролиза;
• продлить работу котла на одной загрузке топлива;
• автоматически поддерживать температуру теплоносителя.

Единственным минусом является необходимость постоянного наличия электропитания. При его отсутствии работа отопительной системы приостанавливается. Выходом из ситуации может стать использование котла с естественной тягой, которому не требуется подключение к электросети.

Для его полноценной работы необходим грамотно спроектированный и смонтированный дымоход. Очистка таких котлов должна производиться чаще. Благодаря отсутствию электроники, вероятность поломок сводится к минимуму. Однако, эффективность работы таких котлов ниже, что компенсируется более низкой стоимостью.

Использование пиролизных котлов, работающих на твердом топливе, является одним из самых эффективных способов организации автономного отопления. Современное электронное оборудование, контролирующее процесс работы, позволяет автоматизировать процесс отопления.

Отсутствие газовых или недостаточная мощность электрических сетей заставляет домовладельцев решать проблему зимнего отопления с помощью твердотопливного оборудования. Среди этих агрегатов выделяются обособленной группой пиролизные котлы длительного горения (второе распространенное, не совсем точное, правда, название — газогенераторные). Причина тому — их высокий КПД — до 85% и большой диапазон мощности устройства – от 30 до 100 %.

Теоретическая часть

1 ЧТО ТАКОЕ ПИРОЛИЗ?

Пиролиз (от др.-греч.— огонь, жар и разложение, распад) — термическое разложение органических и многих неорганических соединений. В узком смысле, разложение органических природных соединений при недостатке кислорода. В более широком смысле — разложение любых соединений на составляющие менее тяжёлые молекулы или элементы под действием повышения температуры.

Пиролиз также можно назвать сухой перегонкой, а в качестве сырья могут быть различные газообразные углеводороды (этан, пропан), сырая нефть, соединения, содержащие органические компоненты, такие как древесины, уголь, торф и т. д.

Пиролиз древесины — первая стадия горения древесины. Всем знакомые языки пламени на горящих дровах, сучьях в костре, образуются за счёт горения не углерода самой древесины, а газов — летучих продуктов пиролиза. При пиролизе древесины (450—500 °C) образуется очень много различных веществ, наибольшие концентрации в газообразных продуктах пиролиза имеют: метиловый спирт, (поэтому метанол носит устаревшее название «древесный спирт»), уксусная кислота, ацетон, бензол, фуран и др. Нелетучие продукты неполного пиролиза — жидкие и пастообразные смолы. Конечным продуктом полного пиролиза древесины является почти чистый углерод  — древесный уголь. Для осуществления процесса пиролиза в настоящее время обычно применяют древесину лиственных пород, реже – древесину хвойных пород.

Пиролиз твердого топлива имеет ту же сущность, что и жидкообразного. При расщеплении молекул твердого топлива образуется обогащенная углеродом твердая фаза (кокс, уголь) и газовая, содержащая пары углеводородов (пиролизный газ).

Пиролизный газ получается в процессе термохимических превращений твердого топлива как в условиях без доступа воздуха при нагревании до 500-1000 ° С, так и в процессе горения при недостатке воздуха.