Пиролизные котлы длительного горения
Пиролизные котлы отопления используют в своей работе принцип не сжигания дров, а сжигание выделяемого из них при высокой температуре газа. Применяемый в котлах способ пиролизного сжигания твердого топлива подразумевает под собой его сжигание в среде, недостаточно богатой кислородом при низкой воздухоподаче. Пиролизные котлы в таком режиме производят нагрев древесины в камере сгорания при практическом отсутствии кислорода, в результате чего происходит разлагание древесины на древесный газ и древесный уголь (кокс — почти чистый углерод), который является конечным продуктом полного пиролиза древесины. Из-за своего принципа действия эти котлы еще называют газогенераторные и их причисляют к твердотопливным котлам длительного горения. Выделяющийся при работе пиролизный газ является прекрасным топливом, гораздо более чистым, чем древесина или каменный уголь. Пиролизные котлы длительного горения сжигают этот газ в специальной камере, где он конденсируется и смешивается с воздухом из форсунки. Температура горения при этом достигается достаточно высокая – около 700С. КПД пиролизных (газогенераторных) котлов значительно выше, чем традиционных твердотопливных, и при топке сухой древесиной он достигает 85%.
Внимание!
Важно! Время горения одной закладки дров в пиролизных котлах хоть и продлено до 8-10 часов, но необходимые технические ухищрения привели и к существенному удорожанию конструкции — они в среднем в 1,5-2 раза дороже традиционных твердотопливных котлов.
Современной альтернативой стали более дешевые и экономичные котлы длительного горения СТРОПУВА, у которых существенно увеличено время горения одной закладки: дров — до 31 часов, а угля — до 120 часов! Такое стало возможным благодаря инновационным решениям, ведь техническая мысль не стоит на месте. Ни один пиролизный котел не может сравниться с такими показателями!
Пиролизом называют термическое разложение различных органических и неорганических соединений при недостатке кислорода. И известный пример естественного пиролиза — подземное горение торфяников. Пиролиз в истории человечества использовался людьми с давних времен. Первыми известными случаями был пиролиз древесины. С XII столетия в России используя пиролиз производили смолу из деревьев хвойных пород, широко применяемую при изготовлении бочек и в построении кораблей. В Швеции в XVI столетии раньше других стали применять пиролиз для производства смол уже в промышленном масштабе. В 1877 году русский ученый Летний Александр Александрович впервые получил патент на эффект пиролиза нефти. Он ещё за два года до этого заметил, что при температурах больше выше 300° С тяжёлые нефтяные остатки частично разлагаются на более лёгкие фракции — бензин, керосин, газы. В 1877-м он впервые выделил из состава нефти ароматические углеводороды и написал работу о закономерностях процесса пиролиза углеводов. И в наше время идея термической переработки различного сырья без доступа кислорода успешно развивается и активно применяется. В частности в самых современных твердотопливных котлах и используется эффект пиролиза. Основной принцип работы пиролизного твердотопливного котла основывается на разложении органического топлива (уголь, дрова, торф) в условиях высокой температуры и при недостатке кислорода с последующим сжиганием образовавшихся продуктов горения. В соответствующую топочную камеру загрузки твердотопливного котла помещается топливо, которое поджигают. Из-за ограниченности доступа кислорода, который необходим для горения, процесс переходит в пиролиз, то есть термическое разложение. Высокая температура и низкая концентрация кислорода приводит к образованию продуктов разложения: кокса, пиролизного масла и пиролизного газа. Конструкция классического твердотопливного пиролизного котла состоит из двух топок — в одной происходит пиролиз, во второй собираются и дожигаются полученные продукты разложения -это легкие фракции и они сгорают практически полностью — до углекислого газа и водяного пара, не образуя ни золы, ни дегтя, ни других элементов, которые характерных для обычного кострового горения, используемого в обычных твердотопливных котлах. Дожиг продуктов пиролиза происходит в условиях доступа вторичного воздуха. Как правило он подается принудительно с использованием наддувного вентилятора. Выделившееся при этом тепло идет и на подогрев пиролизной камеры, и в систему отопления. Благодаря полному сгоранию топлива пиролизные котлы имеют по сравнению с обычными твердотопливными более высокий КПД, более продолжительное горение на одной загрузке топлива, которое может доходить до 24 часов, то есть присутствует более комфортная эксплуатация котла.. Кроме-того пиролизные котлы более экологичные из-за фактически полного отсутствия продуктов сгорания, что позволяет увеличить срок службы и котла и дымохода.
Скачивайте полный прайс опт и розница |
Пиролизные котлы,принцип работы,цены,статья,твердотопливные котлы,отзывы,Киев,Одесса,Днепропетровск,Харьков,Умань,Полтава
В чем разница между обычным твердотопливнымыми котлами и пиролизными котлами? В основе работы пиролизного котла лежит пиролиз (с греческого «пир» — огонь, «лизис» — распад) – разложение твердого топлива в режиме тления (длительного горения) на твердый уголь (кокс) и горючий газ. Пиролизный газ, смешиваясь с воздухом в котле,сгорает с высоким выделением тепла.
Топливо для пиролизных котлов
Пиролизные твердотопливные котлы работают на дровах и отходах деревообрабатывающих производств (тырса,щепа). Главной характеристикой топлива
является влажность, для максимальной теплоотдачи она не должна превышать 20%.
Дрова влажностью 50% выделяют при сгорании вдвое меньше тепла , чем сухие.В качестве топлива в пиролизных котлах могут также использоваться пеллеты, опилки, стружка, кора, картон, они могут составлять не более трети объема загрузки.
При некачественном топливе режим медленного горения с выделением газа в топке обеспечивается, а сжигание его не происходит, и дымовая труба быстро забивается сажей и дегтем. Процесс тления и выделения газа резко замедляется, а КПД котла падает, как минимум, вдвое.
Пиролизный котел — принцип работы и устройство
Рабочий цикл пиролизного котла можно разделить на два этапа:
- образование пиролизного газа в топочной камере в режиме медленного горения (тления) топлива при температуре 400-450 °C
- сжигание газа в камере сгорания при температуре 1100-1200 °C и принудительной подаче кислорода вентилятором
Горючая часть газа включает водород (до 20%), окись углерода (до 20%), метан (до 6%). Попадая из топочной в камеру сгорания через специальную форсунку, смесь газа с горячим воздухом сгорает с большой теплоотдачей.Горение в пиролизном котле предполагает принудительную подачу воздуха вентилятором и наличие факела в камере сгорания. При этом все топливо и сажа выгорают полностью, а оставшиеся дымовые газы не содержат примесей. Пламя при сгорании имеет белый цвет – признак глубокого выгорания топлива при избытке подаваемого кислорода. В дымоходе при этом почти не образуется сажа, она полностью выгорают в камере сгорания. Пассивный режим сходен с режимом работы обычного колосникового агрегата: вентилятор принудительной подачи воздуха отключен, факела в камере сгорания нет, прямая тяга из топочной камеры в дымовую трубу.
Управление процессом горения состоит в регулировании заслонок дымовой трубы, топочной камеры и подачи воздуха в камеру сгорания пиролизного газа. Время выгорания закладки топлива в таком котле 7-16 часов, в зависимости от выбранного режима. Пиролизные котлы просты и безопасны в обслуживании, а эксплуатация их требует минимального внимания.Преимущества пиролизных котлов
- Имеют достаточно высокий КПД до 80%
- Экономичны за счет невысокой цены на топливо
- Быстро и легко прогревают помещение
- Простота управления
Заказать твердотопливный котел Вы можете через онлайн форму или по телефонам указанным на нашем сайте www.energomag.net (096)262-98-48,(095)235-49-95, (063)103-80-04,(044)362-92-50
Доставка котла в любую точку Украины Новой почтой по предоплате или наложенным платежом.
Если Вы сомневаетесь в выборе или не знаете как выбрать пиролизный котел, мы будем рады Вам помочьСтатьи по категории «Котлы твердотопливные»
Аккумулятор для ИБП,гелевый,AGM или мультигелевый,разница?
Аккумуляторные батареи для котла отопления или насоса
Вода из крана бьется током,в чем причина,как устранить?
Гальмар заземление инструкция по монтажу
Гибридный инвертор,как работает,как выбрать?
Заземление дома или дачи своими руками,как сделать
Заземление дома своими руками в доме правильно
Заземление зарядной станции для электромобиля
Заземление МРТ или медицинского оборудования
Заземление своими руками,уголком или модульное заземление?
ИБП для дома,генератор или солнечная станция что лучше?
Измерение сопротивления заземления,проверка контура заземления
Как выбрать бесперебойник?Советы бывалых
Как выбрать заземление правильно
Как выбрать солнечный инвертор для дома?
Как выгодно купить твердотопливный котел?
Как заземлить бойлер правильно
Как заземлить дом
Как заработать на солнечной энергии?
Как защитить розетки от перегрузки?Решение есть!!!
Как настроить регулятор тяги котла твердотопливного Огонек
Как получить зеленый тариф в Украине,порядок оформления
Как проверить контур заземления самому,метод электрочайника
Как сделать заземление в розетке и проверить заземление розеток?
Какие колосиники бывают,котлы с охлаждамыми колосниками
Какой генератор лучше синхронный или асинхронный?
Комплект ИБП+аккумулятор для газового котла
Котел длительного горения Огонек ДГ модернизированный
Можно ли фундамент использовать для заземления дома?
Молниезащита дома своими руками,монтаж молниезащиты дома
Молниезащита дома,цена,или от чего зависит стоимость?
Пиролизные котлы,как они работают?
С праздником пасхи,получите подарок
Система уравнивания потенциалов для борьбы с блуждающими токами
Системи заземлення, типи,TN-C, TN-C-S, TN-S, TT, IT
Солнечная станция для дома,выгодно или нет?
Солнечные инверторы SAJ выставка SOLAR Ukraine 2018
Солнечные инверторы для дома,как выбрать
Солнечные станции для дома,зеленый тариф
Твердотопливные котлы Огонек с электротенами
Твердотопливный котел для отопления дома,выгодно или нет?
Термическая сварка Galmar weld,для монтажа заземления
Требования к заземлению
УЗО без заземления работает или нет?
Чем забивать модульное заземление на глубину
Что такое сетевой солнечный инвертор?
Электромонтажные работы в квартире,офисе,доме в Киеве,расценки
Что такое заземление и зачем это нам нужно?
Как выбрать твердотопливный котел
Молниезащита внутренняя,зачем она нужна?
Как выбрать электрогенератор для дома правильно?
Как правильно выбрать стабилизатор напряжения
Пиролиз древесины, пиролизные котлы — отзывы, преимущества и недостатки
Две важных задачи, которые стоят перед производителями твердотопливных котлов, повышение КПД оборудования и снижение выбросов вредных веществ в атмосферу. Одна из технологий, находящаяся сейчас на передовых позициях по данным направлениям — пиролиз. Что это и в чем его преимущества применительно к твердотопливному отоплению?
Что такое пиролиз
Пиролиз — термические разложение органических и неорганических веществ. Применительно к твердотопливным котлам это разложение древесины при температуре 450-900 град. С при недостатке кислорода с образованием древесного газа и небольшого количества золы в остатке (почти чистого углерода).
Технология разложения с помощью пиролиза используется не только в твердотопливных котлах, но еще больше на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей отраслей. Например, посредством пиролиза угля получают кокс (необходим для выплавки качественных сталей), толуол, фенол, бензол; пиролиза нефти — бензол, дивинил, этилен, пропилен.
Пиролиз лучины или спички многие могли наблюдать, если ее положить на горячую поверхность, температуры которой недостаточно для возгорания. При этом она постепенно чернеет, разлаживается и уменьшается в размерах. При этом выделяется пиролизный (древесный) газ, который в данном примере просто улетучивается.
Схему процессов пиролиза древесины можно разделить на 4 этапа:
- Сушка
Производители пиролизных котлов рекомендуют использовать древесину 12-20% влажности, максимум 30%. Иначе большая часть тепловой энергии от сгорания топлива будет тратиться на испарение влаги, снижается срок службы оборудования. Какой уж тут пиролиз! Кстати, сушка дров для котла — мероприятие беззатратное, сложил под навесом и пусть лежат годик-два. - Пиролиз
Разложение древесины при высокой температуре и недостатке кислорода. Выделение пиролизного газа. Смолы и газы также превращаются в летучие вещества. В твердотопливном котле процесс пиролиза поддерживается за счет собственного горения древесины. - Горение
Во вторичную камеру (первичная для топлива), куда попадают пиролизные газы, подается воздух и происходит его полное сгорание. При этом температура в “хвосте” горения держится около 1000 град. С, поэтому котлы изнутри обкладывают огнеупорным материалом (шамотом). В летучем пиролизном газе содержатся в наибольшей степени метиловый спирт, бензол, ацетон, фуран и другие вещества. Состав зависит от типа древесины, ее влажности. - Восстановление
Раскаленный остаток (шлак) при температуре около 400 град. С вызывает восстановительную реакцию — водяной пар и углекислый газ реагируют с образованием водорода и угарного газа. Последняя фаза вредная и одна из главных задач для обеспечения высокого КПД, обеспечить задержку восстановленных газов для образования исходных соединений и их сгорания при подаче воздуха.
Кстати, из биомассы посредством пиролиза можно вырабатывать жидкое топливо. На видео ниже наглядно показана установка пиролиза отходов древесины и сельхозпроизводства с получением в конечном результате жидкого биотоплива.
Пиролизные котлы
Само слово “пиролиз” обладает своеобразной аурой, поэтому производители котлов часто используют его как маркетинговый ход. По сути, пиролизный (газогенераторный) котел должен иметь:
- первичную камеру для закладки и пиролиза топлива;
- вторичную камеру для сжигания пиролизного газа;
- канал для подачи воздуха в первичную камеру;
- канал для подачи воздуха во вторичную камеру.
Котлы, в которых воздух просто продувается сверху вниз, нельзя назвать пиролизными. Ключевым элементом пиролизного котла является наличие двух раздельных каналов подачи воздуха. Если воздух просто подается на один канал, то такой котел уже сложно назвать пиролизным.
Отзывы на пиролизные котлы
В интернет превалируют несколько разнонаправленных отзывов по такому оборудованию. “Адепты” пиролизного оборудования, чаще всего это производители и дистрибьюторы, сплошь и рядом дают положительные отзывы на пиролизные котлы. У них КПД выше, выбросы меньше, горение на одной закладке дольше, сгорание топлива полнее. Но многие монтажники и владельцы разочаровались в газогенераторном котельном оборудовании и дают отрицательные отзывы, считая что ничего, кроме двух-трехкратной переплаты в сравнении с традиционными твердотопливными котлами они не получили.
А как обстоят дела в реальности? Истина где-то посредине. С одной стороны, в Европе финансово поощряется установка пиролизного котла, от него меньше остается золы, ниже температура отходящих газов, меньше выбросы в атмосферу. Это плюсы. С другой стороны, многие владельцы считают преимущества пиролизных котлов не столь значимыми, особой экономии не ощутили, а переплатили в сравнении с традиционным существенно.
Пиролизный котел по своей “раскрученности” в чем то сравним с конденсационным газовым. Вроде экономия должна быть, но в реальности многим получить ее практически не удается. Следует точно соблюдать рекомендации производителя и проектировать изначально систему отопления под инновационное оборудование.
Что можно посоветовать? Если бюджет ограничен, лучше первоначально установить буферную емкость, программатор, циркуляционный насос — инструменты реальной, проверенной экономии.
Интересные отзывы на пиролизные котлы на видео ниже, в том числе в комментариях.
В нашем ассортименте пиролизные котлы ATMOS — проверенный чешский бренд на украинском рынке отопления и водоснабжения.
Пиролиз своими руками
Как отопить дачу либо небольшой садовый домик зимой? Установка системы газового отопления зачастую невозможна, да и просто не имеет смысла, поскольку она будет использоваться очень редко. А стоимость отопления электричеством доступна не каждому, причем, учитывая частые перебои с поставками электроэнергии в малых населенных пунктах, этот вид отопления является крайне ненадежным.
Остается отопление дровами — самый старый и экономный способ отопления помещения, использующийся еще нашими предками. Однако, топление дровами можно серьезно усовершенствовать, увеличив время горения топлива и уменьшив его расход, причем сделать это можно своими руками.
Как же добиться более длительного горения дерева в топке? Ответ на этот вопрос, на первый взгляд очевиден. Необходимо перекрыть дымоход, закрыть поддувало и загрузить в печную топку максимально возможный объем топлива. Дефицит кислорода приведет к началу процесса пиролиза древесины, и при минимальном горении начнет выделяться достаточно большое количество тепла.
Однако, не все так просто, поскольку конструкция обыкновенного котла не позволяет полученному пиролизному газу полностью сгорать в топке. Котел начнет сильно дымить и образовывать много сажи. И естественно, что КПД от такой работы котла будет крайне низкий. Однако, данную проблему можно решить путем создания второй камеры сгорания, в которую через форсунку будет подаваться образованный в результате пиролиза газ и дополнительный воздух. Благодаря сгоранию продуктов распада топлива в данной камере можно получить дополнительное тепло, используемое для обогрева помещения.
Каким образом работают пиролизные котлы, и в чем заключаются их преимущества и недостатки
В первую камеру твердотопливного пиролизного котла закладываются дрова. После разжигания дров в котле перекрывается свободный доступ воздуха. Затем при температуре топке в диапазоне от 200 до 800 градусов начинает происходить процесс пиролиза древесины.
Выделяемый пиролизный газ вместе с летучими частичками сажи подается во вторую камеру сгорания, в которую осуществляется дополнительный приток кислорода, где он полностью сжигается. В подобных котлах рекомендуют использовать топливо с влажностью менее 20%. Теплоносителем в пиролизном котле могут быть воздух или вода, которые подаются в обогреваемое помещение.
Плюсы пиролизных котлов следующие:
- Твердотопливные пиролизные котлы лишены такого существенного недостатка обычного дровяного отопления, как необходимость подкладывания дров каждые два-три часа. Временной промежуток между закладками топлива в подобных котлах может достигать нескольких суток.
- Поскольку в результате пиролиза сгорают практически все вещества, владельцы пиролизных котлов избавлены от необходимости периодической очистки топки и дымохода от копоти и сажи. Обращаться с таким котлом просто и удобно.
- КПД пиролизных котлов может достигать достигает 90%. Причем экономия топлива в сравнении с обычными дровяными котлами обычно составляет более 40%. Еще одним огромным преимуществом таких котлов является наличие возможности регулировки мощности котла.
- Содержание угарного газа в отработанных газах довольно низко, и составляет менее 500 мг на кубический метр. Поэтому такие котлы широко применяются в странах Евросоюза.
- 1.Поскольку такие котлы обладают высоким сопротивлением движению газов, естественной тяги дымохода для подачи воздуха во вторую камеру недостаточно. Поэтому конструкция подобных котлов требует применения вентилятора для нагнетания в камеру сгорания пиролизного газа кислорода. А применение вентилятора пиролизные котлы на твердом топливе зависимыми от электричества. Поэтому такой котел не будет функционировать без электроэнергии.
- 2.Также одним из серьезных недостатков этих котлов является их высокая стоимость. Однако это вряд ли можно считать серьезным недостатком, поскольку пиролизный котел можно сделать и своими руками.
Однако, все мы знаем, что ничего идеального не бывает. У пиролизных котлов есть и свои недостатки:
Как сделать пиролизный котел своими руками.
Конструкции пиролизных котлов бывают двух типов:
- котлы с нижним дутьем
- котлы с верхним дутьем
Во всех пиролизных котлах с нижним дутьем применяется традиционная топка, в которой в области горения искусственно создается дефицит кислорода. Полученные в результате пиролиза газы продуваются через толщу топлива и попадают в верхнюю часть пиролизного котла, где находится труба подвода вторичного воздуха к факелу горения. Пиролизный котел подобной конструкции достаточно легко можно изготовить на базе обычного твердотопливного котла своими руками. Для этого необходимо провести через стенку топки в ее верхней части металлическую трубу, а затем подключить к ней пылесос, работающий в режиме нагнетания или электрический насос. Также необходимо ограничить и приток воздуха, поступающий через поддувало.
Для изготовления своими руками котла с верхним дутьем также можно использовать традиционный твердотопливный котел. В данном случае воздух в область тления топлива подходит сверху, поэтому пиролизные газы продуваются через дрова в нижнюю камеру, к которой необходимо подвести вторичную подачу воздуха.
Котлы данного типа несколько более сложные в плане реализаци, однако они имеют более высокий КПД за счет того, что теплота, образующаяся при сжигании пиролизных газов, частично расходуется на сам процесс пиролиза топлива, которое располагается непосредственно над факелом, ускоряя данный процесс. Дымоход в данном случае подключается не к верхней, а к нижней камере.
- Комментарии к статье
- Вконтакте
【Промышленные пиролизные котлы 】 — Котлотех
В избранноеСохраненоУдалить 0
Приблизительное время чтения: 14 минут
Содержание:
Промышленные пиролизные котлы
На рынке промышленного котельного оборудования, работающего на твердом топливе, в последние годы набирают все большую популярность котлы с газогенераторным способом работы. Что это за котлы, почему предприятия переходят на эксплуатацию данного оборудования, в чем их привлекательность, каковы их конструкционные особенности, а так же рейтинг марок-производителей промышленных пиролизных котлов, читайте в нашем сегодняшнем обзоре.
Редакция нашего электронного журнала потратила много дней на детальное изучение поднятого вопроса, изучив все предложения рынка по котлам данного типа, пообщавшись с производителями, дилерами и монтажными организациями, у которых есть опыт пуска промышленных пиролизных котлов в эксплуатацию, благодаря чему мы сегодня можем поделиться с нашими читателями компетентной на наш взгляд информацией.
Обращаем ваше внимание на то, что данную статью в последней редакции подготовил один из наших штатных редакторов – Евгений Иванов, инженер теплотехник, специалист в области промышленного котельного оборудования.
Прежде чем описать типы и конструктивные особенности доступных на рынке промышленных котлов пиролизного горения, хотелось бы сначала дать определение химическому термину Пиролиз, а так же рассказать, откуда в современное котельное оборудование пришла эта технология сжигания твердого топлива.
Что такое пиролиз, как он применяется в котлах?
Итак, пиролиз – это разложение углеводородного сырья в условиях высокой температуры при недостатке кислорода. Применимо к дровам или углю, пиролиз – это разложение твердого топлива на горючие газы и сухой остаток (золу, шлак). Пиролиз древесины и угля протекает при температурах от 300 до 500 градусов. Это тот температурный режим, который позволяет выделять из связующего горючие газы, оставляя в исходном сырье только сухой остаток в виде древесной золы или угольного шлака. В естественной среде, пиролиз твердого топлива протекает вместе с горением выделившихся газов. В промышленных пиролизных установках данный процесс протекает при недостатке кислорода, или его полном отсутствии (для исключения прямого горения разлагаемого топлива). Полученные горючие газы в промышленных установках отводятся из камеры пиролиза для последующего использования в технологических нуждах. О пиролизе нефтепродуктов, более развернуто можно почитать в интернет-энциклопедии WikiPedia
В химический состав пиролизных газов входят моно оксид углерода (CO), водород (H), метан (Ch5), азот (H) углекислый газ (CO2). В данном химическом коктейле только, угарный газ, водород и метан являются горючими веществами, вступающими в термохимическую реакцию при температурах 800-900 градусов Цельсия. Азот же является инертным газом, не вступающим в термохимические реакция с другими веществами при температурах до 2000 градусов Цельсия. Углекислый газ является конечным продуктом термохимических реакций при сжигании угарного газа, поэтому это соединение так же как и азот бесполезно в составе пиролизных газов.
В промышленных установках пиролиз твердого топлива происходит в закрытых камерах с полным отсутствием доступа кислорода. Подогрев биомассы обеспечивается от внешнего источника тепла. Чтобы установка была самодостаточна, чаще всего этот внешний источник тепла снабжают частью полученных пиролизных газов для получения тепловой энергии из того топлива, которое подвергается пиролизу. С примером конструкции подобных установок Вы можете ознакомится на изображении, размещенном ниже:
В промышленных пиролизных котлах процесс пиролизного разложения топлива происходит не с полным отсутствием доступа кислорода, в связи с отсуствием возможности подогрева топлива от внешнего источника. В пиролизных котлах процесс пиролиза поддерживается за счет минимального сжигания получаемых пиролизных газов непосредственно в камере разложения топлива. Тепловая энергия этого процесса направляется на разложение всей массы загруженного в топку топлива. При этом большая часть полученных пиролизных газов отводится в отдельную камеру, где сжигается максимально глубоко с получением максимального количества тепловой энергии.
На рынке существует два основных вида конструкции пиролизных промышленных котлов. В промышленном секторе данного оборудвания лидирует конструкция с верхней камерой сжигания пиролизных газов. Этой конструкции мы и посветим основную часть нашего сегодняшнего исследования, но прежде чем подробнее рассказать об этих котлах, на бы хотелось немного обратиться в прошлое и поделиться историей появления пиролизных установок.
По сведениям, которые нам удалось получить из открытых источников, первые пиролизные установки серийно начали выпускаться еще в 30-е годы 20 века. Во времена сталинского промышленного роста, освоения страны и её природных ресурсов. Этот период характеризуется наличием серийного транспорта, работающего на двигателях внутреннего сгорания. Производственный рост, разведка новых территорий, развитие добычи полезных ископаемых происходили на фоне низкого уровня добычи нефтепродуктов, являющихся сырьем в производстве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Этот перекос спроса и предложения топлива для автомобилей привел к рождению газогенераторных установок, работающих на дровах. Получаемые в таких установках газы использовались в автомобилях и даже в легкомоторных самолетах в качестве альтернативного топлива. В современных реалиях этот опыт и знания нашли применение в котельном оборудовании бытового и промышленного назначения. Теперь поговорим о промышленных котлах самой популярной конструкции, представленной на отечественном рынке.
Промышленные пиролизные котлы – конструкция и принцип работы
Посветив несколько недель исследованию рынка предложений данного оборудования, мы выделили несколько производителей, продукция которых занимает более 90% рынка промышленных газогенераторных котлов. Проанализировав конструкционные особенности этих предложений, мы выявили общие черты данных конструктивов, позволяющие объединить эти котлы в один общий тип, который мы условно назвали так – “промышленные пиролизные котлы верхнего дожига“. Сейчас попробуем объяснить почему:
Промышленные котлы о которых идет речь, обладают множеством общих признаков. Первым из них является страна производства. Все промышленные пиролизные котлы, которые пользуются основным спросом на территории нашей страны, выпускаются в России. Причем с весьма странным распределением по географии. Почти все предприятия расположены в городе Кострома и только один завод находится в городе Москва.
Вторым общим признаком, который технически является ключевым, можно назвать способ сжигания полученного газа. Этот процесс организован в камере сжигания, которая во всех конструктивах находится над камерой газификации (генерации пиролизного газа). Сжигание (термохимическая реакция) газов происходит при смешивании с вторичным воздухом, попадающим в эту камеру во всех случаях одинаковым способом – через инжектора, расположенные в камере. Инжектора организованы в виде цилиндрических труб с просверленными в них отверстиями. Вторичный воздух, подаваемый в эти трубы, перед подачей подогревается в специальных воздушных каналах, примыкающих к топке котла. Это позволяет сохранять требуемую температурную среду в камере сжигания для эффективного поддержания термохимической реакции горения пиролизных газов. Процесс горения протекает при температуре около 900 градусов Цельсия, что значительно выше, чем температура горения дров в котлах прямого горения, откуда и возникает более высокий КПД работы оборудования, а так же более экономичный расход топлива.
Итоговым общим сходством можно обозначить общую конструкцию всех рассматриваемых нами котлов. У всех котлов есть зольная камера, отделенная от топки колосниковой решеткой, есть большая топочная камера, есть камера сжигания газов и есть камера отвода продуктов горения. На этом сходства заканчиваются. О принципиальных различиях мы расскажем в нашем условном не большом рейтинге котлов, который мы составили с учетом конструкционных отличий и преимуществ. Ниже расположено схематическое изображение, отражающее общие конструкционные характеристики котлов.
Теперь поговорим о принципиальных различиях, которые сосредоточены вокруг конструкции водяной рубашки котлов, способов подачи вторичного воздуха, а так же в области эффективности отъема получаемого тепла в результате горения пиролизных газов. Данный анализ мы решили представить в виде рейтинга торговых марок, рассказывая о каждой из рассмотренных нами по блокам.
Рейтинг промышленных пиролизных котлов
Информация в этом рейтинге содержит данные о наименовании продукции (торговая марка), изображения продукции, модельный ряд, ссылку на сайт производителя, видео обзор конструкции и принципа работы, а так же описательную часть, в которой можно ознакомиться с ключевыми достоинствами и недостатками моделей каждого производителя. Очередность расположения торговых марок построена на основе количества преимуществ рассматриваемых котлов. Преимущества, взятые во внимание, определены на основе нашего коллективного, но все же субъективного мнения.
Промышленные пиролизные котлы “Пиролиз Мастер”
Страна производства: Россия
Расположение завода: г. Москва
Модельный ряд: 100, 120, 150, 200, 250, 300, 500, 800, 1000 кВт
Сайт производителя: PirolizMaster.ru
Изображения котла:
Котлы данной марки выпускаются на подмосковном заводе компании ЗАО “ДЕМЕТРА”. Интересным является факт того, что завод обладает весьма широким профилем ведения своей деятельности. Выпускается продукция не только в области котельного оборудования, но и продукция в области машиностроения. Исходя из нашего общения с представителем коммерческого отдела этого предприятия, мы сделали выводы о высоком уровне компетенций инженеров и прочих сотрудников, вовлеченных в процесс производства.
Теперь что касается конструктивных особенностей промышленных пиролизных котлов, выпускаемых под этой маркой. У котлов марки “Пиролиз Мастер” два ключевых отличия, выделяющих это оборудование на фоне других производителей – это способ подачи вторичного воздуха и конструкция рубашки теплообменника.
Подача вторичного воздуха в котлах данной марки организована по задней стенке топочной камеры котла. Почти у всех остальных производителей эта задача реализуется с использованием передней стенки котла, лишая стенку теплоносителя. Задняя стенка котла состоит и первой полой части по которой подается вторичный воздух и второй части, по которой циркулирует теплоноситель. Стенка отделяющая канал подачи вторичного воздуха от топочного пространства варится из двойного стального листа жаропрочной марки. Общая толщина этой стенки составляет 13мм – это лучший показатель среди всех рассмотренных котлов.
Рубашка теплообменника в этих котлах не ограничивается поверхностями по периметру топочного пространства. В самой верхней камере, расположенной над камерой сжигания пиролизных газов, наварены бесшовные трубы в шахматном порядке, что позволяет эффективнее отнимать тепло у отходящих газов, перед тем, как они покинут котел через патрубок дымохода. Эта конструкционная особенность свойственна только котлам данной марки, что выгодно отличает её от других рассмотренных нами образцами.
Так же к преимуществам котлов этой марки можно отнести наличие водяной рубашки на передней стенке котла. Эта особенность имеется еще только у одного производителя и является весомым фактором при выборе оборудования.
Промышленные пиролизные котлы “Траян”
Страна производства: Россия
Расположение завода: г. Кострома
Модельный ряд: 120, 150, 200, 250, 300 кВт
Сайт производителя: Trayan-Kotel.com
Промышленные котлы Траян выпускаются торгово-производственным объединением ТПО “Траян” в городе Кострома. История развития данного предприятия насчитывает более пяти лет, а управленческий и производственный состав завода работает в области производства пиролизных котлов уже около восьми лет. Линейка продукции данного производителя включает в себя не только промышленные, но и бытовые пиролизные котлы, благодаря чему торговая марка этого завода пользуется популярностью у большего количества потребителей на рынке.
Рассмотрев конструкцию, мы так же выявили в котлах Траян несколько важных на наш взгляд особенностей. В модернизированной линейке котлов, выпускаемых с осени 2015 года, подача вторичного воздуха организована через короб на задней стенке, как и в котлах марки “Пиролиз Мастер”. Это позволило пустить теплоноситель по передней стенке котла, сняв с неё высокую температурную нагрузку.
По заявлениям представителей завода, с которыми нам удалось пообщаться, дозвонившись на предприятие, котлы обладают еще одной интересной особенностью. Инжектора в котлах марки “Траян” организованы с использованием т.н. турбулизаторов, позволяющих повысить глубину сжигания газовоздушной смеси, получаемой при смешивании пиролизных газов с вторичным воздухом.
Однако, полученные продукты горения в котлах данной марки покидают топку котла не встречая на своем пути никаких поперечных поверхностей теплообменника, что не позволяет отнимать у отходящих газов из котла максимум тепловой энергии, а значит эффективность работы котла тоже нельзя считать максимальной.
Проблемой отсутствия эффективного съема тепла у продуктов горения в самой верхней камере котла так же обладают все марки, которые мы опишем ниже.
Видео обзор котлов “Траян”:
Промышленные пиролизные котлы “Буржуй-К”
Страна производства: Россия
Расположение завода: г. Кострома
Модельный ряд: 150, 200, 300, 400, 500, 630, 800 кВт
Сайт производителя: TeplaGarant.ru
Наше исследование показало, что торговая марка Буржуй-К сегодня является самой узнаваемой на рынке пиролизных котлов в России. И этому есть объяснение. Завод первым на нашем рынке стал предлагать продукцию подобной конструкции, а модельный ряд выпускаемой продукции является самым широким среди всех рассмотренных нами производителей. Однако, в нашем рейтинге промышленные котлы завода ТеплоГарант не попали в лидеры списка и на то есть несколько весомых аргументов.
Главными недостатками конструкции промышленных котлов Буржуй являются отсутствие водяной рубашки на передней стенке, в связи с тем, что вторичный воздух в этих котлах подается в инжектора по передней стенке. Это значит, что эффективность передачи тепла от продуктов горения в топке теплоносителю ниже, чем в ранее рассмотренных конструктивах. Вторым важным недостатком можно назвать отсутствие дополнительного съема тепла у отходящих газов в дымоход. Продукты горения, так же как и в котлах Траян, не встречают на своем пути никаких поверхностей теплообмена, позволяющих отбирать максимум тепла у отходящих газов, образованных в результате сжигания пиролизных газов.
Положительной стороной котлов данной марки можно назвать количество котлов, эксплуатирующихся в данный момент обладателями. Таковых достаточно много. Изучив множество материалов на форумах и в комментариях в сети интернет, мы сталкивались с разными отзывами о работе котлов этой марки. В большинстве своем они положительные. Это говорит о том, что в целом качество выпускаемой продукции этого завода находится на довольно приемлемом уровне.
Все же стоит отметить, что продукция этого завода многие годы не подвергается изменениям и улучшениям. На наш взгляд – это признак регрессионного развития. С чем это связано – остается только догадываться.
Главным аргументом в пользу продукции Буржуй-К мы считаем его популярность среди потребителей. Но этот аргумент сложно использовать при выборе котла для личного использования.
Промышленные пиролизные котлы “Гейзер”
Страна производства: Россия
Расположение завода: г. Кострома
Модельный ряд: 200, 250, 300, 400, 500, 800, 1000 кВт
Сайт производителя: KosGeyser.ru
Данные на сайте производителя этих котлов дали нам очень мало полезной информации. Пришлось детально изучать технический паспорт котла, из которого нам стало понятно как устроены и как работают котлы марки Гейзер.
Ключевым преимуществом в этих котлах является наличие дополнительных труб теплообмена, которые полностью огибаются отходящими в дымоход продуктами горения. Конструкция этих труб точно такая же, как и у котлов марки “Пиролиз Мастер”.
Стоит отметить, что подача вторичного воздуха по передней стенке, как это организовано в котлах Буржуй-К, не позволяет подняться котлам этой марки на более высокую позицию в нашем рейтинге. Для этого есть еще несколько причин, основанных на нашем субъективном мнении.
Среди таковых – низкая узнаваемость марки на рынке. Нам не удалось получить никакой информации в открытых источниках, где бы хоть как-то обсуждали промышленные котлы этого производителя. Это натолкнуло нас на мысль о том, что оборудование завода Гейзер мало эксплуатируется в промышленных котельных, а значит получить достоверную информацию о качестве выпускаемого оборудования крайне сложно.
Котлы данной марки реализуются в том же ценовом диапазоне, что и оборудование других производителей, в связи с чем, у всех, кто выбирает подобное оборудование не возникнет проблем с выбором поставщика теплоагрегата для собственной котельной.
Видео обзор конструкции и работы котельного оборудования данной марки отсутствует в сети интернет, поэтому данная марка в нашем рейтинге содержит только описательную часть.
Промышленные пиролизные котлы “Lavoro ECO”
Страна производства: Россия
Расположение завода: г. Кострома
Модельный ряд: 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 кВт
Сайт производителя: Лаворо.рф
Не смотря на загадочное название марки котла, данные котлы выпускаются так же в городе Кострома.
Конструкция котла точно такая же как и в котлах марки Буржуй, поэтому мы не будем детально описывать плюсы и минусы этих котлов. О них Вы можете почитать выше.
История завода насчитывает около 5 лет работы на рынке, однако промо-материалы, доступные в сети интернет говорят о 10 годах работы завода. Этому мы не нашли никаких подтверждений, что вызывает у нас недоверие к предоставляемой компанией информацией.
Положительной стороной котлов данной марки является уникальный ассортимент выпускаемой продукции, однако он сосредоточен в бытовой линейке котлов, поэтому никак не влияет на наш рейтинг промышленного оборудования.
Анализ информации в интернете, выявил наличие негативных отзывов о промышленных котлах этой марки. Мы не можем быть уверены в достоверности этих данных, но некоторые из авторов заявляли о том, что им пришлось возвращать свои промышленные котлы марки Лаворо обратно производителю в связи с выходом из строя через короткий промежуток времени после начала эксплуатации. По словам комментаторов, в котле рубашки произошел разрыв. По нашему мнение такое могло произойти из-за нарушения сборки рубашки котла.
Завод выпускает достаточно большое количество продукции, несет полноценные гарантийные обязательства, однако риск выхода из строя оборудования в пик сезона эксплуатации, вынуждает нас поместить котлы данной марки на последнее место в нашем рейтинге.
Далеко не все производители подобных промышленных котлов попали в наш сегодняшний рейтинг. Большая часть из них оказалась кустарными производствами. Общаясь по телефону с большинством из них, мы в этом полностью убедились. На деле, многие из изученных предложений, это гаражи, небольшие цеха с штатом сотрудников 2-4 человека, в которых сварщик – он же директор. Доверять производство котла для промышленной котельной таким поставщикам – крайне рискованное занятие в связи с отсутствием полноценной гарантии на оборудование, отсутствием системности в производстве котлов, а так же во всех случаях мы убедились в отсутствии финансовых возможностей у таких мини-производителей в обеспечении обязанностей в вопросах рекламаций. Если котел выйдет из строя раньше гарантийного срока из-за производственных ошибок, шансы получить материальное возмещение у покупателя будут близки к нулю.
Хотели бы отметить, что в нашем сегодняшнем обзоре не представлены промышленные пиролизные котлы надувного типа. Это связано с тем, что на нашем рынке существует только один производитель котлов подобной конструкции, а сами котлы выпускаются в Украине. Пообщавшись с представителями всех рассмотренных производителей, мы узнали о планах выпуска подобной продукции только на заводе ЗАО “ДЕМЕТРА”, реализующим котлы под маркой “Пиролиз Мастер”. Поэтому обзор котлов с принудительной подачей воздуха, горелками и нижней камерой сжигания пиролизных газов, мы рассмотрим, когда на рынке появится хотя бы два производителя.
Спасибо за внимание, ждем наших читателей в новых обзорах котельного оборудования, которые мы постоянно публикуем на нашем сайте.
Котлы длительного горения, котел для отопления частного дома, котел квт, котел для дома, купить котел для отопления дома, котлы автоматика, купить дымоход для котлов, дымоходы, купить газовый котел для отопления дома, купить котел, ТЕПЛОВЪ, котел длительного горения на дровах с водяным, котел дрова уголь, котел дрова электричество дома, котел на дровах вода, котлы на дровах для отопления частного, котел для отопления частного дома на дровах, котлы для бани на дровах с баком, отопительных котлов на дровах, отопительный котел на дровах, котел дрова электричество цена, котел на дровах цена для дома, котел на дровах своими руками, котлы для отопления на дровах и электричестве, котел на дровах длительного горения цена, комбинированные котлы отопления дрова, котел отопления на дровах цена, котел комбинированный газ дрова, комбинированные котлы отопления дрова электричество, котел дрова отзывы, купить котел на дровах длительного, купить котел длительного горения на дровах, котлы отопления дрова электричество цена, котлы отопления на дровах длительного, купить котел для бани на дровах, котлы отопления на дровах длительного горения, цены котлов комбинированные дрова электричество, котел комбинированный дрова электричество цена, калькулятор ТЕПЛОВЪ, калькулятор подбора котла, калькулятор котел, купить котел буржуй, купить котел фбрж, котлы на дровах для больших помещений, котел Попова официальный сайт, котлы на дровах для севера, котел закладкак дров 10 часов, котлы с большой топкой, котлы с большой скидкой, недорогие котлы тепловъ, твердотопливные котлы, котлы длительного горения, пиролизные котлы, автоматика для котлов, котлы частный дом цена, купить котел теплов лавров, котел на дровах 10 квт, котел на дровах 15 квт, котел на дровах 20 квт, котел на дровах 30 квт, котел на дровах 40 квт, котел на дровах 50 квт, котел на дровах 100 квт, котел на дровах 120 квт, котел на дровах 150 квт, котел на дровах 200 квт, котел на дровах 250 квт, котел на дровах 300 квт, котел на дровах 400 квт, котел на дровах 450 квт, котел на дровах 500 квт, промышленные котлы длительного горения, промышленные котлы 100 квт, 120 квт, 150 квт, 200 квт, 250 квт, 300 квт, 400 квт, 450 квт, 500 квт, котлы для дачи, котлы для промышленных предприятий, котлы для котельной от 500 до 1000 квт, котел для цеха на дровах, котёл промышленный на древесных отходах, котлы для теплиц на твёрдом топливе, промышленные котлы на дровах и угле, угольные котлы длительного горения, промышленные угольные котлы отопления, котлы для сушильных камер на древесных отходах цена, котлы для больших помещений, котлы для больших котельных, котлы для гаражей, котлы длительного горения на дровах и угле 100квт, котлы длительного горения на дровах и угле 150квт, котлы длительного горения на дровах и угле 200квт, котлы длительного горения на дровах и угле 250квт, котлы длительного горения на дровах и угле 300квт, котлы длительного горения на дровах и угле 350квт, котлы длительного горения на дровах и угле 400квт, котлы длительного горения на дровах и угле 450квт, котлы длительного горения на дровах и угле 500квт, котлы длительного горения на дровах и угле 550квт, котлы длительного горения на дровах и угле 600квт, котлы длительного горения на дровах и угле 650квт, котлы длительного горения на дровах и угле 700квт, котлы длительного горения на дровах и угле 750квт, котлы длительного горения на дровах и угле 800квт, котлы длительного горения на дровах и угле 850квт, котлы длительного горения на дровах и угле 900квт, котлы длительного горения на дровах и угле 950квт, котлы длительного горения на дровах и угле 1000квт, блочные котельные, блочные котельные на твердом топливе, котлы на твёрдом топливе для сильных морозов, котлы на поддонах, котлы на сырых дровах, котлы любой влажности дров, блочные котельные для севера, твердотопливный котел с большой камерой загрузки, промышленные котлы на твёрдом топливе с завода, котлы для теплиц с завода, купить котёл с завода, котлы на дровах для севера, Экономичные промышленные котлы, Энергоэффективные промышленные котлы, отопление для теплиц, какой котёл поставить в теплицу, какой котёл установить в производственное здание, котёл который окупается за 1 год ,угольный котёл для больших помещений. |
Контроль горения в пиролизной печи EDC
Введение
Отрасли промышленности по всему миру, производящие продукцию от строительных материалов до специальной одежды, имеют значительный спрос на адаптируемые свойства синтетического полимера, поливинилхлорида (ПВХ). Обычно он продается в виде гранул или хлопьев, затем его нагревают и формуют в конечные продукты. Для образования ПВХ требуется высокотоксичный, легковоспламеняющийся и канцерогенный химический промежуточный продукт, мономер винилхлорида (VCM).Около 13 миллиардов килограммов ВХМ производится во всем мире, причем примерно 95% процессов ВХМ используют этилен в качестве сырья.
Процесс производства VCM состоит из 5 основных этапов: оксихлорирование, прямое хлорирование, очистка EDC, пиролиз EDC и очистка VCM. При прямом хлорировании и оксихлорировании образуется EDC, который в интенсивных условиях подвергается крекингу с образованием VCM, который затем очищается. При нагревании до 500 ° C при давлении 15–30 атм (1,5–3 МПа) пары EDC разлагаются с образованием винилхлорида и безводной HCl.
2ClCH_2 CH_2 Cl → 2CH_2 CHCl + HC
Реакция термического крекинга, также известная как пиролиз, сильно эндотермична и проводится в технологической печи. EDC течет по трубам через печь, чтобы позволить реакции достичь желаемой температуры. Реакция EDC имеет относительно низкую степень превращения (50-60%) и дает многочисленные побочные продукты из хлорированных углеводородов. Крайне важно обеспечить непрерывные и надежные измерения кислорода, чтобы внимательно отслеживать и контролировать горение в печи.Улучшения в мониторинге и управлении сгоранием сокращают как затраты на энергию, так и потребление топлива, увеличивают выход продукции и повышают безопасность эксплуатации.
Вызовы
В печи пиролиза EDC измеряется кислород, чтобы обеспечить эффективное и безопасное управление печью. Обычные измерения кислорода в печах пиролиза выполняются с помощью электрохимических анализаторов, таких как анализаторы оксида циркония. Эти традиционные анализаторы, как правило, являются рентабельными и эффективными методами измерения кислорода, но в этом конкретном приложении они не подходят.Галогенированные углеводороды будут разъедать и отравлять электрохимический элемент, увеличивая затраты и время, связанные с техническим обслуживанием, что в конечном итоге приведет к преждевременному отказу анализатора.
Solution
Анализатор типа зонда TDLS8100 компании Yokogawa работает по принципу перестраиваемой диодной лазерной спектроскопии (TDLS) и использует ближний инфракрасный свет (NIR) для измерений технологического газа. TDLS8100 — идеальное решение для измерения как кислорода, так и оксида углерода в технологических печах, содержащих агрессивные и коррозионные компоненты.Датчик анализатора не находится в прямом контакте с технологическим процессом и обеспечивает время отклика менее 5 секунд, при этом сокращая время и затраты, связанные с регулярным обслуживанием. Единый фланцевый вход позволяет напрямую заменять обычные анализаторы кислорода.
Рекомендация продукта
TDLS8100 Анализатор газа на месте
Основные характеристики
- Усовершенствования технологического процесса усовершенствованных анализаторов
- Изолировано от агрессивных компонентов процесса
- Без калибровки, без расходных материалов и практически без дрейфа
- На измерения не влияют динамические условия процесса
- Однофланцевая конструкция увеличивает гибкость установки
- Сертификат SIL2
Пиролиз становится персональным — особенности
Адам Дакетт посещает мастерскую Ника Спенсера, чтобы узнать больше об установке пиролиза, которая позволяет домам и предприятиям перерабатывать отходы в газ для отопления
От Heru к нулю: система стремится устранить «отходы»
ПРЕДСТАВЬТЕ мир, в котором вместо того, чтобы вывозить домашний мусор на свалку или в центр переработки, вы просто «сжигали» его в домашнем устройстве для нагрева воды.
Это будущее может быть ближе, чем вы думаете, после Ника Спенсера, который после десятилетий работы в индустрии вторичной переработки задумал разработать установку для пиролиза, названную HERU, которая так же проста в использовании, как мусорный бак, и предназначена для коммерческого использования. запуск позже в этом году.
Помашите своим отбросам на прощание. Попрощайтесь с мусоровозом, доставляющим ваши отходы на свалку. На самом деле, почему бы вообще не попрощаться со словом «отходы»?
Два блока технической оценки уже использовались в фермерском магазине и в местном муниципальном кафе недалеко от мастерской Ника в сельской местности Вустершира в Великобритании.И когда мы перейдем к печати, третий блок находится в стадии строительства недалеко от штаб-квартиры IChemE в Регби, где жители местной системы защищенного жилья используют его для переработки своих бытовых отходов в тепло.
Концепция, частично профинансированная правительством Великобритании в 2017 году, привлекательно проста: установка для получения энергии из отходов, подключенная к бойлеру, резервуару для горячей воды и вашей канализации. Откройте крышку устройства. Выбрось свой мусор. Это может быть что угодно, от испорченной еды и скошенной травы до использованных подгузников и пластиковой упаковки.Закройте крышку. Нажмите кнопку «вкл». Уходи.
Помашите своим отбросам на прощание. Попрощайтесь с мусоровозом, доставляющим ваши отходы на свалку. На самом деле, почему бы вообще не попрощаться со словом «отходы»? Ваши бытовые «отходы» теперь являются ценным ресурсом, который вы можете использовать для обогрева дома.
От скаковых лошадей к ненужным мусоровозам
Для тех, кто не знаком с пиролизом, Ник описывает его как естественный, ускоренный процесс. Проще говоря: закопайте динозавра или дерево в землю из-за недостатка кислорода и подождите миллионы лет, пока тепло земли преобразует его в углеводороды.
«То, что делает HERU, является точно таким же процессом, но сокращает его с 5–9 миллионов лет до 5 часов пиролиза», — говорит Ник.
Конечно, технология, лежащая в основе этой концепции, гораздо менее проста. Но прежде чем мы перейдем к этому, стоит узнать, как Ник изобрел такое устройство.
Он изучал животноводство и сельскохозяйственную инженерию, а после окончания учебы основал бизнес по превращению использованных газет в подстилку для скаковых лошадей. Преимущество бумаги перед соломой в том, что лошади не едят ее, поэтому тренеры могут лучше контролировать их рацион.Бизнес пошел так быстро, что Нику потребовалась еще одна, чтобы заполучить больше бывших в употреблении газет. «По чистой случайности я стал первой компанией по переработке вторсырья в Великобритании».
Это переросло производство постельных принадлежностей, и у него оказалось больше газет, чем он мог обработать.
«Я начал продавать газеты бумажным фабрикам в Великобритании и Европе, а в последнее время — бумажным фабрикам по всему миру».
Он продал предприятие по переработке вторсырья и сохранил бизнес по торговле товарами. Отсюда он инвестировал в 180 мусоровозов и сдал их в аренду местным властям, у которых не было средств на покупку собственных.Ник продолжал создавать и продавать ряд предприятий и предприятий по переработке отходов, прежде чем он понял, что это «безумие» вождение грузовиков, работающих на ископаемом топливе, в дома и из домов, собирая топливо для заводов по переработке отходов в энергию, а затем отправляя энергию обратно в дома людей. . Он спросил: «Почему бы нам просто не убрать всю эту углеродную инфраструктуру и просто не поставить машину дома?»
Его путешествие по разработке подразделения HERU уже началось.
Мыслить внутри коробки
«Я знал, что сжигать нельзя, и много лет интересовался пиролизом.Мне это показалось действительно увлекательным, потому что это такой естественный процесс, и с природой редко можно спорить ».
Ник хотел сконструировать устройство, которое можно было бы использовать так же просто, как мусорное ведро на колесах: просто откройте крышку, бросьте мусор и уходите.
Ему сказал профессор, который сосредоточился на исследованиях пиролиза, что создание такой простой операции было бы невозможным, потому что сырье необходимо было предварительно обработать, чтобы высушить, измельчить его и шнек в машину. Ник признает, что начало было обескураживающим.
Но затем его представили Хусаму Джухара, эксперту по теплообмену и исследователю из Лондонского университета Брунеля, который вывел Ника на след термосифонов. Проще говоря, это герметичные трубы, используемые для передачи тепла — в данном случае к пиролизируемому ресурсу. Они содержат рабочую жидкость, которая циркулирует конвекцией, а не насосом.
«Если бы мы могли использовать их, это направило бы всю энергию в середину камеры… так что нам не нужно делать предварительную обработку.”
Другие пытались разместить нагревательные элементы снаружи, но это сгорало неравномерно. Устройство может газифицировать материал вблизи стенок камеры, но, двигаясь внутрь, вы можете получить высокотемпературный пиролиз, низкотемпературный пиролиз, а затем никакого эффекта в центре.
«Значит, если подгузник упадет в центр камеры, с ним ничего не случится».
Nik вместо этого создал устройство, в котором нагревательные элементы — четыре запатентованных термосифона — выступают в центр камеры.
«Неважно, куда вы бросите подгузник; вы получите идеально однородные 300 ° C. Для нас это был большой прорыв ».
Вид изнутри: Четыре внутренних термосифона обеспечивают равномерный нагрев
Три этапа работы
Пользователь кладет мусор — но давайте теперь назовем это «ресурсом», завинчивает крышку, чтобы она была герметичной, и с помощью сенсорного экрана включает ее.Далее следует трехступенчатый процесс: сушка, пиролиз, сжигание.
Элемент мощностью 3 кВт нагревает воду в термосифоне, находящемся под вакуумом, поэтому температура кипения составляет 45 ° C. Он поднимается до конца термосифонной трубки, и его тепло рассеивается в камере; Затем он конденсируется и течет обратно к нагревательному элементу и продолжает свое движение.
Ник объясняет, что муниципальные отходы в среднем содержат около 35% влаги: продукты питания составляют около 70%; садовая обрезка 55%; и картон 10%. HERU нагревает ресурс, выпаривая его влагу.Образовавшийся пар проходит через два теплообменника, конденсируется. и вода стекает в канализацию. Уловленное тепло используется для нагрева воды в подключенном резервуаре для горячей воды.
После удаления влаги и температуры в камере около 220 ° C начинается пиролиз. Высушенный органический материал начинает разлагаться в отсутствие кислорода при повышении температуры в камере до 300 ° C. Он производит очень небольшое количество масляного пара, который проходит через теплообменники и конденсируется. Масло (в среднем около 5%) вместе с хлором смывается с поверхности теплообменников с помощью моющего средства и смывается в канализацию, подобно тому, как ваша посудомоечная машина избавляется от масла, смытого с грязной сковороды.Удаление хлора на этой стадии позволяет избежать образования диоксинов на стадии сгорания.
Синтез-газ, выходящий из нагретого материала, очищается через водяной сетчатый фильтр, проходит через циклон для отделения влаги, через фильтр 5 мкм и компрессор, а затем в резервуар для хранения объемом 25 л до тех пор, пока он не понадобится котлу.
Сейчас около пяти часов; с газом и нефтью разбираются, и все, что остается от ресурса, — это полукокс с температурой 300 ° C. Машина открывает клапан, который вводит воздух для сжигания полукокса, образуя газ, богатый монооксидом углерода и оксидами азота.
«Выхлоп проходит через теплообменники, мы извлекаем энергию и направляем ее в систему горячего водоснабжения».
Затем выхлопные газы проходят через водяной сетчатый фильтр, в котором используется щелочной раствор для очистки от оксидов азота и оставшихся масляных паров.
«Мы превращаем их в нитрат и бросаем в воду. Затем эта вода используется в процессе стирки ».
Затем выхлопные газы проходят в резервуар для хранения, а окись углерода в потоке полностью сгорает, когда они попадают в котел.Как и в любом котле, образовавшийся CO 2 удаляется, но Ник отмечает, что он не приближается к превышению нормативных пределов.
Nik говорит, что в среднем сочетание ресурсов дает около 2 кВтч на каждый вложенный 1 кВтч, и компания, которая лицензировала технологию для производства коммерческих единиц, работает над дальнейшим повышением энергоэффективности.
Demo: Техническая оценка блока HERU, встроенного в трейлер
Фатберги боевые
«Значит, на дне камеры остается пепел.В какой-то момент я подумал, что это будет действительно неэлегантно, потому что нам придется вручную извлекать золу из машины ».
Ник работал с Университетом Брунеля, чтобы проверить золу, и обнаружил, что она содержит твердое вещество, называемое щелочью. Это помогает очистить канализацию — как это было, когда викторианцы смывали золу от сгоревших отходов в канализацию — и, поскольку она является щелочной, помогает нейтрализовать серную кислоту, сливаемую в канализацию современными котлами, что подавляет бактерии, используемые при очистке воды. растения.
Итак, на заключительном этапе HERU просто промывает свои внутренности под давлением, чтобы смыть золу в канализацию.
«Компании по очистке сточных вод любят щелок, потому что HERU берет жировой элемент и превращает его в энергию … Наша система устранит жирберги и отправит компании по очистке сточных вод продукт, который очистит стоки».
«Вот и все. Машина должна остыть до температуры ниже 40 ° C, прежде чем ее можно будет снова открыть. Как стиральная машина, она должна завершить свой цикл ».
Затем он говорит: «Вы доливаете и снова идете.”
Отвечая на вопрос о преодоленных проблемах безопасности, Ник отмечает, что термосифон — это сосуд высокого давления, поэтому в нем есть разрывная мембрана и есть ультрафиолетовый датчик, который проверяет включение котла до того, как в него пойдет какой-либо газ. Он также протестировал машину, добавляя материалы, которые он не хотел бы использовать, такие как батареи и полные аэрозольные баллончики. HERU не поврежден, батареи выходят целыми, а сопла и содержимое аэрозольных баллонов подвергаются пиролизу и сгоранию, а на переработку остается только металлический контейнер.
Проблемы с упаковкой
Nik оптимистично оценивает дополнительные преимущества, говоря, что система также может улучшить материалы, которые мы отправляем на переработку. Добавьте к HERU стекло и металл, и они останутся чистыми. Этикетки и любые следы еды удаляются, но температура не становится достаточно высокой, чтобы изменить металл или стекло. Пользователь может просто вынуть его из HERU и положить в мусорную корзину.
Пользователи могут помочь улучшить переработку, также пиролизируя макулатуру.По мере роста опасений по поводу кражи личных данных люди начали измельчать свою макулатуру перед тем, как выбросить ее в мусорное ведро. Это создает проблему на предприятиях по переработке смешанных отходов, где стекло разбивается и пропускается через сита, чтобы отделить его, а также протягивается через измельченные полоски бумаги, загрязняя поток.
Если бы HERU получил широкое распространение и в мусорные баки добавляли только стекло и металл, это значительно облегчило бы работу переработчиков.
«Вы можете смешать металл и стекло вместе, и их очень просто разделить с помощью магнита и вихревого тока.”
Он также может помочь справиться со сложной упаковкой, такой как ламинированные саше для кормов для домашних животных и тюбики Pringles, сочетание материалов которых делает их переработку огромной проблемой.
«В контейнере Pringles много чего происходит. У вас есть сталь внизу, алюминиевая фольга [покрывающая трубку] картонную трубку, ламинат сверху и пластиковую крышку ».
HERU пиролизирует все, кроме металла, который затем можно отправить на переработку.
На вопрос о его недостатках Ник откровенно ответил: «Стоимость».
«Он сделан из нержавеющей стали 316L, что дорого. Вам нужно разобраться с этим, потому что он должен иметь дело с хлором ».
Текущая система встроена в трейлер, поэтому ее можно перемещать для демонстрации. Мое первое впечатление — он выглядит довольно неумелым, его электрические линии хаотично пересекают пространство. Это кажется незаконченным, потому что это так. Baxi, котельная, с которой он работает, Нику посоветовали избегать изготовления печатной платы до тех пор, пока не пройдет как минимум восемь месяцев без модификации программного обеспечения.
После полной разработки бытовая единица была бы размером со стандартную посудомоечную машину. Пользователи могут установить его на кухне, в гараже или на улице, хотя Ник предупреждает, что из-за экономических соображений может пройти некоторое время, прежде чем вы сможете заглянуть в местный магазин электротоваров и купить его. Первоначальное внимание уделяется продажам предприятиям.
«Коммерческое развертывание должно быть ближайшим приоритетом — это не значит, что мы не будем делать внутреннее развертывание для клиентов, которым они нужны.”
Крупное домашнее потребление, вероятно, будет зависеть от стимулов для клиентов, таких как возврат местными властями части налога, уплаченного за сбор бытовых отходов.
Нет проблем с Pringles: HERU оставляет после себя только металл для вторичной переработки
Держится за HERU
Три существующих демонстрационных блока имеют емкость 19 л. Nik передал лицензию на эту технологию компании James Clark Technologies, которая сейчас разрабатывает прототип блока объемом 240 л для коммерческого использования.Затем десять из этих единиц будут изготовлены для первых пользователей, включая гостиницу, кинотеатр, больницу и дом престарелых, которые, как ожидается, будут доставлены в третьем квартале этого года. Эти единицы стоят приблизительно 30 000 фунтов стерлингов (39 000 долларов США). Стоимость будет снижаться по мере увеличения производства, но на данный момент он ожидает, что окупаемость инвестиций составит около пяти лет.
«Дома престарелых имеют прокладки от недержания и кровати, и их дорого утилизировать, поэтому окупаемость инвестиций будет еще быстрее».
«Hotels» также должны увидеть более быструю окупаемость, поскольку они производят много «отходов» и потребляют много энергии, — объясняет Ник.
Итак, что насчет промышленности? Есть ли планы по увеличению масштабов?
«Есть, да. Я подписываю соглашение о конфиденциальности, но ведутся переговоры о строительстве 6-метрового дома, вмещающего до 200 тонн за раз. Я не могу сказать об этом слишком много «.
Ник говорит, что его видение проекта HERU состоит в том, чтобы каждый дом и бизнес мог управлять своими ценными ресурсами у источника.
«Мы будем следить за первыми десятью коммерческими установками с ранним внедрением: 100, затем 1000, а затем полное производство, чтобы гарантировать качество; домашние HERU пошли по тому же пути, начав с новостроек.”
Обсуждения ведутся для трех заводов в США, и Nik также хочет производить продукцию в Азии.
«Генри Форд создал Ford Model T из-за своего ужаса, увидев конский навоз в Нью-Йорке. Сегодня у нас такая же проблема, но она спрятана в CO 2 и закопана в ямах «вне поля зрения, вне памяти», где до недавнего времени мы наблюдаем доказательства этого загрязнения в наших океанах и ужасных пожаров в Австралии. Представьте, если бы мы могли увидеть это сегодня на улицах, как бы это выглядело? »
Пиролизные характеристики стеблей кукурузы с твердым теплоносителем :: BioResources
Го, М., и Би, Дж. (2015). «Пиролизные характеристики стебля кукурузы с твердым теплоносителем» BioRes. 10 (3), 3839-3851.Abstract
Исследован пиролиз стеблей кукурузы твердым теплоносителем в диапазоне температур от 430 до 620 ° C. В качестве твердого теплоносителя использовалась высокотемпературная зола от котла с ЦКС. Были исследованы выходы трех продуктов и их характеристики. Кроме того, было определено распределение серы и азота в продуктах.Результаты показывают, что с повышением температуры выход полукокса уменьшался, выход газа увеличивался, а теплотворная способность газа увеличивалась с 10,13 до 16,65 МДж / м3. Выход биомасла достигал максимума 14,24 мас.% При 510 ° C. Легкая нефть в бионефти составляла более 69,12 мас.%. Проанализирован элементный состав полукокса и золы угля. Распределение серы и азота в полукоксе снизилось до 60,44 и 46,52 мас.%, Соответственно, в зависимости от используемого сырья. Эти результаты предоставляют основные данные для возможного промышленного применения стеблей кукурузы.
Скачать PDF
Полная статья
Характеристики пиролиза стеблей кукурузы с твердым теплоносителем
Мин Гуо a, b и Jicheng Bi a, *
Пиролиз стеблей кукурузы твердым теплоносителем исследовали в диапазоне температур от 430 до 620 ° С. В качестве твердого теплоносителя использовалась высокотемпературная зола от котла с ЦКС. Были исследованы выходы трех продуктов и их характеристики. Кроме того, было определено распределение серы и азота в продуктах.Результаты показывают, что с повышением температуры выход полукокса уменьшался, выход газа увеличивался, а теплотворная способность газа увеличивалась с 10,13 до 16,65 МДж / м 3 . Выход биомасла достигал максимума 14,24 мас.% При 510 ° C. Легкая нефть в бионефти составляла более 69,12 мас.%. Проанализирован элементный состав полукокса и золы угля. Распределение серы и азота в полукоксе снизилось до 60,44 и 46,52 мас.%, Соответственно, в зависимости от используемого сырья.Эти результаты предоставляют основные данные для возможного промышленного применения стеблей кукурузы.
Ключевые слова: Стебель кукурузы; Пиролиз; Твердый теплоноситель; Сера и азот
Контактная информация: a: Государственная ключевая лаборатория переработки угля, Институт углехимии Китайской академии наук, Тайюань 030001, КНР; b: Университет Китайской академии наук, Пекин, 100049, Китай; * Автор, ответственный за переписку: [email protected]
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время повышенное потребление энергии и загрязнение окружающей среды, вызванные использованием ископаемого топлива, вынуждают людей искать возобновляемые источники чистой энергии, такие как солнечная, ветровая и гидроэлектроэнергия, а также энергия биомассы.В отличие от других возобновляемых источников энергии, используемых для производства тепла или электроэнергии, биомасса является единственным ресурсом, который можно преобразовать в твердое, жидкое и газообразное топливо. Кроме того, биомасса не имеет выбросов CO 2 и содержит небольшое количество серы и азота, что делает ее относительно безвредной для окружающей среды. Различные механические (твердое топливо из биомассы), биологические (анаэробное сбраживание и ферментация) и термохимические (прямое сжигание, газификация, пиролиз и сжижение) технологии преобразования были разработаны для использования биомассы и применяются в промышленности для производства различных видов топлива. , химикаты и производные биопродукты.
Технология пиролиза (Balat et al. 2009) для использования биомассы недавно изучалась, поскольку она имеет несколько преимуществ. Его можно использовать для преобразования ресурсов биомассы в три продукта: твердый уголь, жидкую нефть и газ. Эти продукты можно использовать по-разному. Газ можно сжигать, выделяя тепло, или использовать в двигателе или турбине для выработки электроэнергии. Жидкое масло может служить заменителем мазута в котлах или использоваться в качестве химического сырья. Древесный уголь можно использовать в качестве материала для газификации, адсорбента или топлива.Условия реакции пиролиза более умеренные и простые, чем в других технологиях термохимической конверсии, таких как газификация и сжижение. Газификация часто проводится при высокой температуре, высоком давлении и в присутствии различных агентов. Сжижение обычно проводят под высоким давлением и с использованием растворителя. Но пиролиз, особенно в этой статье, проводился при низкой температуре, при атмосферном давлении и без какого-либо агента или растворителя. Это может повысить эффективность использования биомассы.Во время пиролиза летучие вещества в биомассе выделяются с образованием жидкой нефти и газа, которые можно использовать в качестве химикатов с добавленной стоимостью, а не сжигать напрямую. В последние годы исследования пиролиза биомассы значительно расширились. Многочисленные исследователи, использующие различные типы сырья биомассы (Aclkgoz et al .2004; Tsai et al .2007; Duman et al .2011) и реакторы (Zanzi et al . 1996; en and Kar 2011) в различных условиях реакции (Pütün et al .2007; Демирал и Аян 2011) исследовали поведение пиролиза биомассы, анализируя механизм (Шафизаде, 1982; Бриджуотер и Пикок, 2000), кинетику (Львов и Ву, 2012), параметры пиролиза (Занзи и др. . 1996; Демирал и Аян 2011). и свойства продукта (Aclkgoz et al. al .2004; Tsai et al. 2007).
Для пиролиза сначала требуется источник тепла. В большинстве лабораторных исследований для пиролиза используются реакторы с электрическим подогревом. В некоторых исследованиях изучается использование теплоносителей, таких как песок или стальная дробь (Zheng 2008; Brown and Brown 2012).Однако предыдущие исследования пиролиза биомассы с использованием высокотемпературной золы из котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем (ЦКС) в качестве твердого теплоносителя, который может быстро пиролизовать биомассу, ограничены. Эта технология была вдохновлена пиролизом угля с твердым теплоносителем и системой поли-генерации, как это было ранее исследовано в нашей лаборатории (Liang et al , 2007; Qu et al , 2011). В системе поли-генерации пиролизер устанавливается рядом с котлом ЦКС. Циркулирующая высокотемпературная зола из котла CFB транспортируется в пиролизер для обеспечения теплом пиролиза угля с образованием гудрона и газа.Обугленный, произведенный в пиролизере, возвращается в котел для сжигания, чтобы обеспечить тепло для производства пара и, следовательно, для выработки электроэнергии. Полигенерация гудрона, газа, тепла и энергии может быть реализована на электростанции с использованием котла CFB, подключенного к пиролизеру, что повышает эффективность использования угля. В последние годы были разработаны котлы, сжигающие биомассу (Saidur и др. . 2011; Ray и др. . 2014), и проекты выработки энергии на основе биомассы (Zhang и др. . 2009), что сделало возможным использование биомассы. для использования в поли-генерации аналогично углю.Если биомасса используется в системе полигенерации, пиролиз с высокотемпературной циркулирующей золой в пиролизере является первой проблемой, требующей решения. Настоящее исследование сосредоточено на этой проблеме. В качестве твердого теплоносителя, использованного в данном исследовании, использовалась высокотемпературная циркулирующая зола, полученная из котла с CFB производительностью 75 т / ч на электростанции. Печь нагревает золу до высоких температур.
Кукуруза — одна из основных культур, выращиваемых в Китае. Ежегодно образуется большое количество сельскохозяйственных остатков стеблей кукурузы (Liao et al .2004 г.). Однако лишь небольшая их часть используется в качестве топлива для приготовления пищи в домашних условиях или в качестве корма в сельской местности. Большинство из них выбрасываются или сжигаются фермерами, что приводит не только к неэффективному использованию ресурсов, но и к загрязнению. Эффективная и чистая утилизация остатков стеблей кукурузы имеет большое значение, особенно в Китае. Кроме того, при правильном использовании стеблей кукурузы фермеры и предприятия получат экономические выгоды, поскольку стебли кукурузы очень дешевы. Стебель кукурузы был выбран в качестве сырья для настоящего исследования пиролиза.
Температура является наиболее важным параметром, влияющим на эффективность быстрого пиролиза биомассы (Williams и Besler 1996; Uçar and Karagöz 2009; Angın 2013). В этом исследовании оценивались характеристики пиролиза стеблей кукурузы при различных температурах. Кроме того, было изучено распределение серы и азота биомассы на газообразные, жидкие и твердые продукты. Хотя биомасса содержит мало серы и азота, это исследование также дает рекомендации по чистому использованию биомассы, особенно с точки зрения удаления серы и азота перед использованием в бойлере.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Материалы
Используемый стебель кукурузы был получен из Тайюаня в провинции Шаньси, Китай. Для удобства подачи в пиролизер высушенный воздухом стебель кукурузы сначала измельчали в порошок, затем гранулировали в цилиндры диаметром 2,0 мм и длиной 6,0 мм. Ближайшие и окончательные анализы гранулированных образцов стеблей кукурузы перечислены в таблице 1. Чтобы исключить влияние влажности, перед каждым испытанием достаточное количество образцов сушили при 105 ° C в течение нескольких часов и хранили в эксикаторе для предотвращения поглощение влаги из атмосферы.Зола (из котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем), используемая в качестве твердого теплоносителя, сначала просеивалась для получения образцов размером от 0,12 до 4 мм. Его плотность составила 1,06 × 10 3 кг / м 3 . Зола также была высушена перед экспериментами.
Таблица 1. Предварительный и окончательный анализы сырья
Аппаратура и процедура
Принципиальная схема экспериментальной установки представлена на рис. 1.Он состоит из шести основных компонентов. Это питатель теплоносителя (диаметр 60 мм, длина 500 мм), питатель биомассы (диаметр 50 мм, длина 200 мм), пиролизер (диаметр 100 мм, длина 400 мм), закалочная емкость (диаметр 140 мм, длина 120 мм), систему охлаждения и регулятор температуры.
Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки
В верхней части пиролизера смеситель полностью перемешал твердый теплоноситель и образцы биомассы, чтобы обеспечить адекватную теплопередачу между ними.Скорость нагрева может достигать более 600 ° C / мин. Для полной конденсации конденсируемого газа система охлаждения состояла из трех последовательно соединенных конденсаторов. Первый охлаждали прохладной водой. Второй и третий охлаждали смесью холодной воды и льда, помещенной в контейнер из нержавеющей стали. Терморегулятор был подключен термопарами типа К к питателю теплоносителя и пиролизеру. Вся система была хорошо запечатана.
Для каждого цикла 1500 г золы загружали в устройство подачи теплоносителя и нагревали до заданной температуры, например 800 ° C.Одновременно в загрузчик биомассы загружали 50 г биомассы. Пиролизер нагревали примерно до 400 ° C для компенсации тепловых потерь. Чистый азот вводили во все устройство, чтобы обеспечить полное удаление воздуха. После нагрева питателя теплоносителя до желаемой температуры образцы золы и стеблей кукурузы одновременно сбрасывали в пиролизер, открывая клапаны под двумя питателями. Чтобы предотвратить потерю пиролизных газов, клапаны немедленно закрывались, как только зола и образцы попадали в пиролизер.Частицы образцов золы и стеблей кукурузы были равномерно перемешаны в смесителе, и образцы стеблей кукурузы подверглись быстрому пиролизу из-за высоких скоростей теплопередачи от высокотемпературной золы. Летучие вещества поступали в систему охлаждения, в которой конденсируемые летучие вещества собирались в жидкой форме. Время пребывания паров в пиролизере было менее 2 секунд. Газы, не конденсирующиеся при температуре окружающей среды, перетекали в газовый мешок и собирались для последующего анализа. Эксперименты длились не менее 20 мин, пока не наблюдалось прекращения значительного выделения газа.После завершения пиролиза остаточные твердые смеси золы и полукокса выгружали в резервуар для закалки для охлаждения до температуры окружающей среды, а затем выгружали для взвешивания. После того, как смеси золы и полукокса были выгружены, некоторые гольфы были вручную извлечены из смесей для анализа. Регистрировали выход твердого полукокса, определяемый вычитанием содержания золы-носителя из выгружаемых смесей. Выход газообразных продуктов рассчитывали после анализа анализаторами, совмещая его с объемом, указанным в разделе анализа.Выход жидких продуктов определяли как разницу веса системы охлаждения до и после эксперимента. Расчетный баланс массы для различных экспериментов, описанный как общий выход полукокса, жидкости и газов, деленный на массу сырья, был выше 99%, что считается разумным. В этом исследовании каждый эксперимент проводился как минимум дважды, пока не была достигнута хорошая повторяемость. Анализ продуктов, полученных в каждом испытании, проводился согласно следующим методам.
Анализ
Для определения химического состава неконденсируемых газовых продуктов использовались газоанализаторы трех типов. Неконденсирующиеся газы (H 2 , CH 4 и CO) анализировали с помощью газового хроматографа с детектором теплопроводности (модель SP-2305, колонка с молекулярным ситом 5A, чистый Ar в качестве газа-носителя). Легкие углеводородные газы (от C2 до C4) анализировали с помощью газового хроматографа с пламенно-ионизационным детектором (модель GC-1790, колонка C18, чистый азот в качестве газа-носителя).CO 2 анализировали газоанализатором Orsat. Объем газа был получен путем дренирования. После анализа газового продукта газоанализаторами можно рассчитать средний молекулярный вес газа. Количество молей газа можно рассчитать по его объему. Затем можно рассчитать массу газообразного продукта по средней молекулярной массе и количеству молей.
Жидкие продукты присутствовали как в водной фазе, так и в масляной фазе. Сначала жидкие продукты сливали из конденсаторов в делительную воронку, где водную фазу отделяли от масляной фазы после отстаивания в течение не менее 10 мин.Биомасло, оставшееся в конденсаторах, извлекали промывкой тетрагидрофураном (ТГФ). ТГФ удаляли роторным испарителем. Две части бионефти смешивали вместе и экстрагировали гексаном n в ультразвуковом экстракторе. После экстракции бионефть разделяли на легкую нефть ( n -растворимая в гексане фракция) и асфальтен ( n -нерастворимая в гексане фракция).
Проанализированы характеристики твердого полукокса. Испытания включали окончательный анализ, температуру плавления золы и состав золы полукокса.Окончательный анализ полукокса на содержание углерода, водорода, азота и серы проводили с помощью элементарного анализатора CHNS / O (Vario Micro cube, Германия). Температуру плавления золы определяли на анализаторе точки плавления золы (5E-AF-3, Китай). Состав золы анализировали с помощью рентгенофлуоресцентного анализатора (приложение S4 PIONEER, Bruker AXS, США).
Уголь и бионефти были проанализированы с помощью элементарного анализатора, упомянутого выше, на содержание серы и азота (Миддлтон et al. 1997). Газы анализировали на микрокулоновском анализаторе (LC-4, Китай) на содержание серы. Азот в газах получали разностным методом.
Теплотворная способность сырья, биомасла и полукокса рассчитана по формуле (1) после элементного анализа,
Теплотворная способность: CV (МДж / кг) 0,3383C ＋ 1,443 (H － O / 8) (1)
, где C, H, O — массовые доли углерода, водорода и кислорода соответственно (en and Kar 2011).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Доходность Распределение продукции
Распределение выхода твердых, жидких и газообразных продуктов пиролиза стеблей кукурузы в зависимости от конечной температуры пиролиза (430, 470, 510, 560 или 620 ° C) показано на рис.2. Баланс массы во время экспериментальных процессов превышал 99%, что считается приемлемым. Выходы полукокса снизились с 44,72 до 31,58 мас.% При повышении температуры пиролиза с 430 до 620 ° C. Уменьшение выхода угля с повышением температуры может быть связано либо с более сильным первичным разложением стеблей кукурузы при более высоких температурах, либо с вторичным разложением угля (Horne and Williams 1996; Demiral et al .2012). Повышение температуры пиролиза увеличивало выход газа с 14.От 78 до 22,20 мас.%. Считается, что увеличение образования газообразных продуктов связано с вторичным разложением полукокса при более высоких температурах с образованием неконденсируемых газообразных продуктов. Вторичный крекинг паров пиролиза при более высокой температуре также способствовал увеличению выхода газа (Demiral et al .2012). Выход жидкого продукта достиг 45,40 мас.% При 510 ° C и оставался стабильным при дальнейшем повышении температуры от 510 до 620 ° C. Согласно отчету Чена (стебли хлопка были электрически нагреты для быстрого пиролиза), во время того же диапазона температур пиролиза от 430 до 620 ° C выход полукокса снизился с 32.От 12 до 26,93 мас.%, В то время как выход газа увеличился примерно с 26,21 до 31,86 мас.% (Chen et al. 2012). Видно, что между этой статьей и отчетом Чена есть некоторая разница. Это может быть связано с разным размером частиц и природой материалов, рассмотренных в двух статьях. Что касается выхода жидкости, Чен сообщил, что выход жидкости составил 40 мас.% От массы образца биомассы и показал небольшое увеличение при температурах выше 350 ° C. Подобная тенденция была обнаружена и в этой работе, о чем говорилось выше.Из сравнения, приведенного выше, можно сделать вывод, что при пиролизе биомассы с золой теплоносителя выходы полукокса, газа и жидких продуктов аналогичны выходам биомассы, нагреваемой электрическим током для пиролиза. Но выход летучих веществ ниже, чем из псевдоожиженного слоя с песком в качестве теплоносителя, где скорость нагрева очень высока (около 1000 ° C / с) (Zheng 2008). В системе полигенерации, когда биомасса впервые подверглась пиролизу, могут быть получены газ и бионефть с высоким содержанием добавок.Эти продукты могут улучшить экономичность системы. Кроме того, дешевизна биомассы также может снизить общую стоимость. Приведенные выше эксперименты демонстрируют, что биомасса может подвергаться пиролизу высокотемпературной золой из котла CFB. Но если вся поли-генерирующая система может работать успешно, стадия пиролиза должна работать в сочетании с котлом, как указано в ссылке для угля (Liang и др. . 2007; Qu и др. . 2011). Такую работу можно рассматривать как приоритетную для будущих исследований.
Рис. 2. Распределение выходов продуктов пиролиза стеблей кукурузы, полученных при различных температурах
Свойства газообразных продуктов
Свойства газообразных продуктов пиролиза показаны на рис. 3. Содержание CO и CO 2 было намного выше, чем у H 2 , CH 4 или C 2+ , что составляет более чем 75 об.%. Даже при самой низкой температуре, 430 ° C, содержание СО и СО 2 составляло около 90 об.%. Это связано с тем, что содержание кислорода в биомассе было относительно высоким, и при начальной температуре CO 2 и CO выделялись быстрее, чем другие газы (Chen et al .2012). С повышением температуры содержание CO 2 заметно уменьшилось с 53,01 до 35,18 об.%. Предыдущие исследователи подтвердили, что CO 2 образуется во время низкотемпературного декарбоксилирования гемицеллюлоз и целлюлозы, обнаруженных в биомассе (Yang et al .2006; Махинпей и др. . 2009; Шен и Гу 2009). Содержание СО мало менялось во всем исследованном диапазоне температур. CO может образовываться в процессе декарбонилирования во время ароматической конденсации лигнина (Fu et al , 2009). Кроме того, содержание H 2 , CH 4 и C 2+ увеличивалось с 9,18 до 24,20 об.% С повышением температуры. Выпуски H 2 , CH 4 и C 2+ показали аналогичные тенденции.Ароматическая конденсация и термический крекинг тяжелых углеводородов способствовали высвобождению H 2 , CH 4 и C 2+ (Ян и др. , 2006; Чен и др. , 2012). Теплотворная способность газа увеличилась с 10,13 до 16,65 МДж / м 3 с повышением температуры из-за увеличения количества горючего H 2 , CH 4 и C 2+ , генерируемых и выделяемых. Тенденция выделения газа аналогична тенденции, обнаруженной в нескольких предыдущих исследованиях (Fu et al .2009; Махинпей и др. . 2009; Думан и др. . 2011; Чен и др. . 2012).
Рис. 3. Свойства газообразных продуктов, полученных при различных температурах
Свойства жидких продуктов
Жидкие продукты были разделены на две фракции: водную фазу, называемую водой, и масляную фазу, называемую бионефть. Затем фракция бионефти была дополнительно разделена на две части: легкую нефть ( n -растворимый в гексане) и асфальтен ( n -нерастворимый в гексане).Выходы воды, бионефти и легкой нефти в зависимости от температуры пиролиза показаны на рис. 4. Выход воды увеличивался с 27,00 до 32,28 мас.% При повышении температуры пиролиза с 430 до 620 ° C. Выше 510 ° C степень этого увеличения была меньше, с 31,16 до 32,28 мас.%. Закон выхода воды в этой работе аналогичен открытию Williams и Besler (1996), которые пришли к выводу, что выход воды при пиролизе образцов древесины при 420 ° C и выше остается практически постоянным и составляет около 37 мас.%. Выход биомасла сначала увеличивался, а затем уменьшался с повышением температуры, и максимальное значение, 14,24 мас.%, Было получено при 510 ° C. Это согласуется с другим отчетом, в котором максимальные выходы пиролизного масла были получены при температурах в диапазоне от 450 до 550 ° C во время быстрого пиролиза стеблей кукурузы (Zheng 2008). Более высокая температура обработки приводит к большему крекингу бионефти, что приводит к более высокому выходу газа и более низкому выходу бионефти. В этой работе из-за метода разделения, при котором часть водорастворимых органических веществ попадала в воду, выход бионефти был ниже, чем сообщалось в некоторой литературе.В таблице 2 представлены результаты анализа биомасла, полученного при 510 ° C. Средний химический состав бионефти был CH 1,29 O 0,29 N 0,03 S 0,01 . Содержание кислорода в бионефти было заметно ниже, чем в исходном сырье, что является благоприятным, поскольку высокое содержание кислорода может препятствовать производству транспортного топлива. Как молярное отношение H / C, 1,29, так и теплотворная способность 27,68 МДж / кг были ниже, чем у традиционных легких или тяжелых нефтепродуктов.Если бионефть, полученная в этом исследовании, будет использоваться в качестве транспортного топлива, она потребует обширной переработки.
Рисунок 4 также показывает, что выход легкой нефти снизился с 11,70 до 9,35 мас.% С увеличением температуры пиролиза. Содержание легкой нефти в бионефти составляло более 69,12 мас.% Во всем диапазоне испытанных температур пиролиза, как показано в таблице 3. Таблица 3 также показывает, что содержание легкой нефти в бионефти постепенно снижалось с 87,81. до 69,12 мас.% при повышении температуры пиролиза.Пиролиз при повышенных температурах дает достаточно энергии для пиролиза макромолекул из биомассы. Содержание тяжелой нефти (асфальтенов) в нефти постепенно увеличивалось с увеличением температуры пиролиза. Легкая нефть, согласно анализу с помощью ГХ-МС, оказалась сложной органической кислородной смесью, состоящей в основном из альдегидов, кетонов, сложных эфиров, фуранов и других веществ, используемых в качестве источников химических товаров.
Рис. 4. Выходы жидких компонентов при различных температурах пиролиза
Таблица 2. Свойства Bio-Oil
Таблица 3. Содержание легкой нефти в бионефти при различных температурах
Свойства твердых продуктов
Характеристики гольцов приведены в таблице 4. Для сравнения со свойствами сырых стеблей кукурузы эти данные также приведены в таблице. В конечном итоге при повышении температуры пиролиза с 430 до 620 ° С содержание углерода в гольцах увеличивалось с 63.61-64,37 мас.%. Однако содержание водорода в обугле снизилось с 3,35 до 2,23 мас.%, А содержание кислорода показало аналогичную тенденцию, уменьшившись с 16,89 до 12,65 мас.%. По сравнению с сырыми стеблями кукурузы содержание углерода в гольцах увеличилось, в то время как содержание водорода и кислорода в гольцах снизилось. Это указывает на то, что после пиролиза больше водорода и кислорода из стеблей кукурузы было выделено в летучие вещества (большая часть из которых образует воду), в то время как больше углерода было накоплено в угле. Содержание серы и азота было выше, чем в сырье.Содержание золы в гольцах было намного выше, чем в сырых стеблях кукурузы. Кроме того, теплотворная способность угля превышала 21,48 МДж / кг, что намного больше, чем у сырья (15,75 МДж / кг), что означает, что можно использовать полукокс в качестве топлива. Эти результаты аналогичны результатам предыдущих исследований (Fu et al , 2009, 2011).
Из-за высокой зольности угля зола может оказывать серьезное воздействие на котел, когда полукокс используется в качестве топлива. Определены температура плавления и состав золы.Таблица 4 показывает, что температура плавления древесной золы была выше, чем сырьевой золы. Это связано с тем, что содержание Al 2 O 3 и SiO 2 (которое может повысить температуру плавления золы) в древесной золе было выше, чем в золе сырья, в то время как содержание K 2 O (которое может снижение температуры плавления золы) содержание в золе полукокса было ниже, чем в золе сырья. При повышении температуры пиролиза температура плавления золы полукокса увеличивалась с 1118 до 1148 ° C.Это связано с тем, что содержание Al 2 O 3 и SiO 2 увеличилось, в то время как содержание K 2 O уменьшилось. Однако масштабы увеличения были небольшими.
Таблица 4. Свойства полукокса, полученного при различных температурах
Распределение серы и азота в продуктах
Во время пиролиза стеблей кукурузы сера и азот в сырье распределялись между тремя продуктами. Распределение серы и азота в газообразных, жидких (бионефти) и твердых продуктах показано на рис.5. Распределение серы и азота показало сходные тенденции в трех фазах. С повышением температуры содержание серы и азота, распределенных в гольцах, уменьшалось, а распределенных в бионефти и газе увеличивалось. Сера, распределенная в углях, составляла около 60 мас.%. Распределение азота в углях уменьшалось с 74,18 до 46,52 мас.% С повышением температуры пиролиза. Использование полукокса в качестве топлива в котле может снизить нагрузку на котел по десульфурации и денитрификации по сравнению с непосредственным сжиганием сырья в котле.Распределение серы и азота в жидкой фазе было намного больше, чем в газовой фазе.
Рис. 5. Распределение серы (а) и азота (б) в продуктах пиролиза
Свойства теплоносителя
Также были проанализированы характеристики теплоносителя, как показано в таблице 5. Небольшие изменения теплоносителя произошли до и после экспериментов. Теплоноситель просто давал тепло для пиролиза.Ни процесс пиролиза, ни биомасса не влияли на теплоноситель. Таким образом, зола теплоносителя может и дальше попадать в котел CFB и не повлияет на работу котла.
Таблица 5. Свойства теплоносителей до и после экспериментов
ВЫВОДЫ
- При повышении температуры пиролиза с 430 до 620 ° C выход полукокса снизился с 44,72 до 31,58 мас.%, Выход газа увеличился с 14,78 до 22,20 мас.%, А выход жидкости достиг максимального значения 45.40 мас.% При 510 ° C.
- Компоненты газового продукта включали CO, CO 2 , H 2 , CH 4 и C 2+ . На молекулы CO и 2 приходилось более 75 об.% Газового продукта. Повышение температуры пиролиза значительно снизило содержание CO 2 , не сильно повлияло на содержание CO и увеличило содержание H 2 , CH 4 и C 2+ .
- Выход биомасла достиг максимального значения 14.24 мас.% При 510 ° C. Легкое масло в биомасле составляло более 69,12 мас.% Биомасла во всем диапазоне исследованных температур пиролиза.
- Теплотворная способность угля превысила 21,48 МДж / кг, что намного больше, чем у сырья.
- Содержание золы в гольцах было намного больше, чем в сырых стеблях кукурузы. Температура плавления золы полукокса была выше, чем у золы сырья.
- После пиролиза содержание серы в гольях составляло примерно 60 мас.% от общей серы и содержание азота в голье уменьшилось с 74,18 до 46,52 мас.% при повышении температуры пиролиза.
- Характеристики теплоносителя до и после экспериментов мало изменились. Он просто давал тепло для пиролиза.
ССЫЛКИ
Аклкгоз К., Онай О. и Коккар О. М. (2004). «Быстрый пиролиз льняного семени: выходы продуктов и составы», J. Anal. Прил. Пирол . 71 (2), 417-429.DOI: 10.1016 / S0165-2370 (03) 00124-4
Ангин Д. (2013). «Влияние температуры пиролиза и скорости нагревания на биоугля, полученный пиролизом жмыха семян сафлора», Биоресурсы. Технол . 128, 593-597. DOI: 10.1016 / j.biortech.2012.10.150
Бриджуотер, А.В., и Пикок, Г.В.К. (2000). «Процессы быстрого пиролиза биомассы», Renew. Sust. Energ. Ред. 4 (1), 1-73. DOI: 10.1016 / S1364-0321 (99) 00007-6
Балат, м., Балат, м., Киртай, Э., и Балат, Х. (2009). «Основные пути термопреобразования биомассы в топливо и химикаты. Часть 1: Системы пиролиза », Energy Convers. Управление . 50 (12), 3147-3157. DOI: 10.1016 / j.enconman.2009.08.014
Браун, Дж. Н., и Браун, Р. К. (2012). «Оптимизация процесса шнекового пиролизера с теплоносителем с использованием методологии поверхности отклика», Bioresour. Technol. 103 (1), 405-414. DOI: 10.1016 / j.biortech.2011.09.117
Chen, Y.Q., Yang, H.P., Wang X.Х., Чжан С. Х., Чен Х. П. (2012). «Система пиролитической полигенерации на основе биомассы при пиролизе хлопковых стеблей: влияние температуры», Биоресурсы. Технол . 107, 411-418. DOI: 10.1016 / j.biortech.2011.10.074
Демирал И., Аян Э. А. (2011). «Пиролиз виноградного жома: влияние условий пиролиза на выход продукта и характеристики жидкого продукта», Биоресурсы. Технол . 102 (4), 3946-3951. DOI: 10.1016 / j.biortech.2010.11.077
Demiral, İ., Eryazıcı, A., and ensöz, S. (2012). «Производство бионефти путем пиролиза кукурузного початка ( Zea mays L.)», Biomass Bioenerg. 36, 43-49. DOI: 10.1016 / j.biombioe.2011.10.045
Думан, Г., Окутуцу, К., Укар, С., Шталь, Р., Яник, Дж. (2011). «Медленный и быстрый пиролиз семян вишни», Биоресурсы. Технол . 102 (2), 1869–1878. DOI: 10.1016 / j.biortech.2010.07.051
Fu, P., Hu, S., Xiang, J., Sun, L. S., Li, P. S., Zhang, J. Y., и Zheng, C.Г. (2009). «Пиролиз стеблей кукурузы по характеристике нагара, образующегося при различных условиях удаления летучих веществ», Energy Fuels 23 (9), 4605-4611. DOI: 10.1021 / ef8y
Фу, П., И, В. М., Бай, X. Y., Ли, З. Х., Ху, С., и Сян, Дж. (2011). «Влияние температуры на состав газа и структурные особенности полукокса пиролизованных сельскохозяйственных остатков», Биоресурсы. Технол . 102 (17), 8211-8219. DOI: 10.1016 / j.biortech.2011.05.083
Хорн, П. А.и Уильямс П. Т. (1996). «Влияние температуры на продукты мгновенного пиролиза биомассы», Топливо 75 (9), 1051-1059. DOI: 10.1016 / 0016-2361 (96) 00081-6
Лян П., Ван З. Ф. и Би Дж. К. (2007). «Исследование характеристик процесса горения в псевдоожиженном слое в сочетании с пиролизом угля», Fuel Process. Технол . 88 (1), 23-28. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2006.05.005
Ляо, К. П., Янь, Ю. Дж., Ву, К. З. и Ханг, Х.Т. (2004). «Исследование распределения и количества ресурсов остатков биомассы в Китае», Biomass Bioenerg. 27 (2), 111-117. DOI: 10.1016 / j.biombioe.2003.10.009
Львов, Г. Дж., И Ву, С. Б. (2012). «Аналитические исследования пиролиза кукурузного стебля и трех его основных компонентов с помощью TG-MS и Py-GC / MS», J. Anal. Прил. Пирол . 97, 11-18. DOI: 10.1016 / j.jaap.2012.04.010
Миддлтон, С. П., Патрик, Дж. У. и Уокер, А. (1997). «Высвобождение азота и серы из угля при пиролизе и частичной газификации в псевдоожиженном слое», Топливо 76 (13), 1195-1200.DOI: 10.1016 / S0016-2361 (97) 00118-X
Махинпей, Н., Муруган, П., Мани, Т., и Райна, Р. (2009). «Анализ биомасла, биогаза и биоугля в результате пиролиза пшеничной соломы под давлением с использованием трубчатого реактора», Energy Fuels 23 (5), 2736-2742. DOI: 10.1021 / ef8010959
Пютюн, А. Э., Онал, Э., Узун, Б. Б., и Озбай, Н. (2007). «Сравнение« медленного »и« быстрого »пиролиза табачных остатков», Ind. Crops Prod . 26 (3), 307-314. DOI: 10.1016 / j.indcrop.2007.03.011
Цюй, X., Лян, П., Ван, З. Ф., Чжан, Р., Сун, Д. К., Гонг, X. К., Ган, З. X., и Би, Дж. К. (2011). «Пилотная разработка процесса полигенерации сжигания в циркулирующем псевдоожиженном слое в сочетании с пиролизом угля», Chem. Англ. Technol. 34 (1), 61-68. DOI: 10.1002 / ceat.201000202
Рэй, К. Д., Ма, Л., Уилсон, Т., Уилсон, Д., МакКрири, Л., и Виденбек, Дж. К. (2014). «Потенциал преобразования котлов на биомассе в восточной части США», Renew.Энергия 62, 439-453. DOI: 10.1016 / j.renene.2013.07.019
Саидур Р., Абдельазиз Э. А., Демирбас А., Хоссейн М. С. и Мехилеф С. (2011). «Обзор биомассы как топлива для котлов», Renew. Sust. Energ. Ред. . 15 (5), 2262-2289. DOI: 10.1016 / j.rser.2011.02.015
Шен, Н., Кар, Ю. (2011). «Пиролиз жмыха семян черного тмина в реакторе с неподвижным слоем», Biomass Bioenerg. 35 (10), 4297-4304. DOI: 10.1016 / j.biombioe.2011.07.019
Шафизаде, Ф.(1982). «Введение в пиролиз биомассы», J. Anal. Прил. Пирол . 3 (4), 283-305. DOI: 10.1016 / 0165-2370 (82) 80017-X
Шен, Д. К., и Гу, С. (2009). «Механизм термического разложения целлюлозы и ее основных продуктов», Биоресурсы. Technol. 100 (24), 6496-6504. DOI: 10.1016 / j.biortech.2009.06.095
Цай, В. Т., Ли, М. К., и Чанг, Ю. М. (2007). «Быстрый пиролиз рисовой шелухи: выходы продуктов и составы», Биоресурсы. Технол .98 (1), 22-28. DOI: 10.1016 / j.biortech.2005.12.005
Учар, С., и Карагез, С. (2009). «Медленный пиролиз зерен граната: влияние температуры на урожайность продукта и свойства биомасла», J. Anal. Прил. Пирол . 84 (2), 151-156. DOI: 10.1016 / j.jaap.2009.01.005
Уильямс, П. Т., и Беслер, С. (1996). «Влияние температуры и скорости нагрева на медленный пиролиз биомассы», Renew. Энергия 7 (3), 233-250. DOI: 10.1016 / 0960-1481 (96) 00006-7
Ян, Х.П., Ян, Р., Чен, Х. П., Ли, Д. Х., Лян Д. Т. и Чжэн, К. Г. (2006). «Механизм пиролиза отходов пальмового масла в насадочном слое», Energy Fuels 20 (3), 1321-1328. DOI: 10.1021 / ef0600311
Занзи, Р., Сьёстрём, К., и Бьёрнбём, Э. (1996). «Быстрый высокотемпературный пиролиз биомассы в реакторе свободного падения», Топливо 75 (5), 545-550. DOI: 10.1016 / 0016-2361 (95) 00304-5
Чжан П.Д., Ян Ю.Л., Тянь, Ю.С., Ян, Х.Т., Чжан, Ю.К., Чжэн, Ю.Х., и Ван, Л.С. (2009). «Развитие биоэнергетической промышленности в Китае: дилемма и решение», Renew. Sust. Energ. Ред. 13 (9), 2571-2579. DOI: 10.1016 / j.rser.2009.06.016
Чжэн, Дж. Л. (2008). «Пиролизное масло от быстрого пиролиза стеблей кукурузы», J. Anal. Прил. Пирол. 83 (2), 205-212. DOI: 10.1016 / j.jaap.2008.08.005
Статья подана: 13 февраля 2015 г .; Рецензирование завершено: 12 апреля 2015 г .; Полученные и принятые изменения: 1 мая 2015 г .; Опубликовано: 6 мая 2015 г.
DOI: 10.15376 / biores.10.3.3839-3851
Реактор пиролиза | Мобильный, малый и непрерывный тип
Реактор пиролиза — это самая важная часть пиролизного бизнеса. Выбор качественного реактора означает не только долгую гарантию, но и экономию затрат на ремонт и техническое обслуживание. Beston в основном предлагает три типа. Ознакомьтесь со следующими характеристиками.
Реактор пиролиза отходов Beston установлен в ТурцииТипы реакторов пиролиза
Малый реактор пиролиза на салазках
Есть два реактора, которые могут перерабатывать 6-20 тонн отходов в сутки.
| Реактор | BLJ-3 | BLJ-6 | BLJ-10 |
| Дневная производительность | 1-3т | 6 т | 8–10 лет |
| Метод работы | Партия | ||
| Размер реактора | 1,4 м * 5 м * 1,1 м | Д2.2 * Д6.0м | Д2,6 * Д6,6 м |
| Образец | Партия | Поворотный | |
| Нагревательные материалы | Древесный уголь, древесина, мазут, природный газ, сжиженный нефтяной газ и т. Д. | ||
| Общая мощность | 15 кВт / ч | 24 кВт / ч | 30 кВт / ч |
| Давление | Нормальное давление | ||
Реактор непрерывного пиролиза
Эти два типа реакторов могут перерабатывать 16-24 тонны отходов в день.
| Реактор | BLJ-16 | БЛЛ-20 |
| Дневная производительность | 15-20 т | 20-24 т |
| Метод работы | полунепрерывный | Полностью непрерывный |
| Размер реактора | D2.8 * L7.1м | Д1.4 * Д11м |
| Образец | Горизонтальный | |
| Нагревательные материалы | Древесный уголь, древесина, мазут, природный газ, сжиженный нефтяной газ и т. Д. | |
| Общая мощность | 54 кВт / ч | 71,4 кВт / ч |
| Рабочее давление | Постоянное давление | |
Хороший план повышения эффективности с меньшим бюджетом — одна система с двумя реакторами
Обычно некоторые инвесторы, которые стремятся достичь больших объемов производства с меньшим бюджетом, выбирают одну систему с двумя реакторами.Во-первых, в двух реакторах используется одна и та же система пиролиза. Это снижает основные затраты клиентов. Во-вторых, одновременно работают два реактора. При достаточном количестве тепла эффективность значительно улучшилась. Между тем, производство и качество конечной продукции улучшаются. Одна система с двумя реакторами — отличная альтернатива, если вы планируете перерабатывать большие объемы отходов шин.
Система Beston One с двумя реакторамиРеактор пиролиза стандартного качества и различных вариантов
1.Безопасная конструкция реактора пиролиза шин
Кожух с изоляционными материалами
При установке пиролизной установки мы кладем три слоя изоляционного материала (алюмосиликатная вата, огнеупорный бетон и гофрированный лист) в пространство между корпусом и реактором. Температурный допуск достигает 1000 ℃. Эти материалы предназначены для снижения температуры при обжигании рабочих. Во-вторых, этот кожух может поддерживать постоянную температуру.
— Взрывозащищенный клапан — сброс давления в аварийной ситуации)
Предохранительный клапан играет важную роль в системе пиролиза.Когда давление превышает стандартное, откройте взрывозащищенный клапан. И часть газа будет выброшена наружу.
Полностью герметичный рабочий процесс
Пиролизный реакторBeston для продажи использует старший статический уплотнительный материал. Когда начинается процесс пиролиза, рабочий процесс полностью герметичен, что изолирует кислород. Следовательно, процесс пиролиза более эффективен.
Кроме того, в реакторе есть другие защитные конструкции, такие как сотовый фильтр (антиблокировочная выходная трубка), измерители температуры и давления.
Кожух Конструкция реактора пиролиза2. Персональная настройка — дверь реактора
Форма и размер реактора не фиксированы. В соответствии с вашими особыми требованиями мы можем настроить форму и размер после тщательного анализа профессиональным техником Beston.
Печь пиролиза Beston отправлена в Индонезию3. Энергосбережение — Система рециркуляции горючего газа
В процессе пиролиза в реакторе образуется отработанный горючий газ.Этот газ попадает в конденсатор и гидрозатвор. После переработки потребители могут использовать горючее в качестве биотоплива для обеспечения теплом реактора. Эта процедура поможет инвесторам значительно сэкономить на стоимости топлива. Конечно, вы можете утилизировать этот газ для других целей.
4. Очистка дымоудаления — система пылеудаления
Некоторое количество отработанного дыма с высокой температурой будет образовываться в процессе пиролиза отходов. Эта установка для пиролиза шин оснащена системой пылеудаления для удаления этого дыма.После прохождения процедур промывки водой, разбрызгивания воды и адсорбции керамическим кольцом, выпущенный дым соответствует международным стандартам по выбросам.
Система пылеудаленияКачество реактора пиролиза сильно влияет на безопасность и эффективность всего проекта. Beston предлагает четыре типа конструкций реакторов и другие индивидуальные услуги. Кроме того, приглашаем вас проверить его качество на нашем заводе-изготовителе. Добро пожаловать в ваш приезд.
Какой материал для пиролизного реактора лучше подходит для длительного срока службы? _ Отработанные шины / Установка для пиролиза пластмасс
Для проекта пиролиза качество машины очень важно для обеспечения длительного срока службы.Поэтому реактор пиролиза как ключевая точка пиролизной установки является приоритетной среди приоритетов.
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ реактора пиролиза
Поэтому, когда мы ДЕЙСТВИТЕЛЬНО выбираем материал для пиролизного реактора, мы тщательно сравниваем характеристики различных материалов, чтобы гарантировать длительный срок службы пиролизной установки.
Во-первых, мы выбираем профессиональную котельную плиту в качестве материала реактора пиролиза. В настоящее время на рынке чаще всего используются котельные плиты Q245R и Q345R.Чтобы предоставить клиентам лучший материал для реактора пиролиза, мы провели подробное сравнение различий между двумя материалами:
Что касается химического состава, за исключением различного содержания кремния и марганца, все показатели содержания других элементов совпадают. Содержание кремния Q245R и содержание марганца меньше, чем Q345R.
А кремний, марганец — это фактор, влияющий на свариваемость. Свариваемость стали тесно связана с составом ее сплава, такого как кремний и марганец.Наибольшее влияние оказывает углерод. По мере увеличения содержания углерода в стали пластичность будет снижаться, а склонность к упрочнению возрастет, что приведет к трещинам в процессе сварки.
Таким образом, способ сравнения свариваемости различных сталей — это сравнение содержания углерода. На содержание углерода влияют разные легирующие элементы. Существует формула расчета эквивалента углерода (содержания углерода):
Ceq (%) = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 5
По приведенной выше формуле можно рассчитать содержание углерода.Как упоминалось ранее, содержание кремния и марганца в Q245R меньше, чем в Q345R, а другие элементы такие же. Следовательно, согласно приведенной выше формуле расчета углеродный эквивалент Q245R составляет 0,37, а Q345R — 0,47. Следовательно, можно знать, что Q345R содержит больше углерода и хуже сваривается, чем Q245R. Значит, в процессе сварки чаще возникают трещины. И Q245R может сохранить долгий срок службы благодаря этой хорошей свариваемости.
Однако именно потому, что содержание марганца в Q345R выше, чем в Q245R, прочность Q345R лучше, чем у Q245R, при той же температуре и той же толщине стального листа.Поскольку более высокое содержание марганцевого элемента, может быть гарантирована кислотная и коррозионная стойкость материала, поэтому Q345R с более длительным сроком службы в кислотных и коррозионных ситуациях, чем Q245R.
В общем, Q245R и Q345R как материал для пиролизного реактора имеют свои плюсы и минусы. Для удовлетворения различных запросов клиентов, компания DOING может изготовить пиролизный реактор по выбору клиента.
ДЕЛАЮЩИЙ пиролизный поддон монтажных площадок
Добро пожаловать, свяжитесь с нами, чтобы настроить вашу собственную специальную машину!
Патент США на печь пиролиза с U-образным радиационным змеевиком с внутренними ребрами Патент (Патент №6,419,885, выдан 16 июля 2002 г.)
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯЭта заявка испрашивает приоритет по 35 U.S.C. 119 (e) предварительной заявки № 60/049 529, поданной 10 июня 1997 г.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯНастоящее изобретение относится к огневому нагревателю для нагрева технологических жидкостей, например, технологическим нагревателям. Более конкретно, оно относится к огневому нагревателю такого типа, который содержит по меньшей мере одну излучающую секцию, в которой технологическая текучая среда, протекающая по трубам, косвенно нагревается, предпочтительно за счет лучистой энергии, обеспечиваемой горелками. Способы и устройства, используемые в соответствии с настоящим изобретением, особенно хорошо подходят и выгодны для пиролиза обычно жидкого или обычно газообразного ароматического и / или алифатического углеводородного сырья, такого как этан, пропан, нафта или газойль, для получения этилена и других побочных продуктов, таких как как ацетилен, пропилен, бутадиен и др.Соответственно, настоящее изобретение будет описано и объяснено в контексте пиролиза углеводородов, в частности крекинга с водяным паром для получения этилена.
Уровень техникиПаровой крекинг — преобладающий коммерческий метод получения легких олефинов, таких как этилен, пропилен и бутадиен. Этилен, пропилен и бутадиен являются основными химическими веществами в виде строительных блоков, которые используются при производстве больших объемов полимерных материалов и коммерчески важных химических промежуточных продуктов.Ожидается, что в обозримом будущем спрос на эти базовые нефтехимические продукты будет продолжать расти. Из продуктов парового крекинга этилен пользуется наибольшим спросом, и его разделение и очистка является наиболее дорогостоящим. Поэтому очень желательно повышение выхода или селективности этилена. Крекинг с паром включает реакцию термического крекинга, обычно проводимую в трубчатом реакторе с топкой. Селективности реактора по этилену способствует короткое время пребывания и низкие парциальные давления углеводородов.Используется углеводородное сырье от этана до вакуумного газойля, и реакция проводится в присутствии разбавляющего пара. Сложные реакции и трубчатый реактор широко обсуждаются как в литературе, являющейся общественным достоянием, так и в многочисленных патентах.
Крекинг углеводородов с водяным паром обычно осуществляют путем подачи сырья в испаренной или по существу испаренной форме в смеси со значительными количествами разбавляющего пара в подходящие змеевики в крекинг-печи.Обычно реакционную смесь пропускают через ряд параллельных змеевиков или труб, которые проходят через конвекционную секцию крекинг-печи, в которой горячие газы сгорания повышают температуру подаваемого и разбавляющего пара. Каждый змеевик или труба затем проходит через лучистую секцию крекинг-печи, в которой множество горелок подает тепло, необходимое для доведения реагентов до желаемой температуры реакции и осуществления желаемой реакции.
Основную проблему во всех конфигурациях процесса парового крекинга вызывает образование кокса.Когда углеводородное сырье подвергается условиям нагрева, преобладающим в печи парового крекинга, на внутренних стенках трубчатых элементов, образующих змеевики крекинга, возникают отложения кокса. Такие отложения кокса препятствуют прохождению теплового потока через стенки трубы в поток реагентов, что приводит к более высоким температурам металла трубы, в конечном итоге достигая пределов металлургии трубы. Кроме того, коксовые отложения мешают течению реакционной смеси, что приводит к более высокому падению давления из-за уменьшенной площади поперечного сечения трубы.
Было обнаружено, что оптимальным способом повышения селективности по этилену является уменьшение объема змеевика при сохранении площади поверхности теплопередачи. Это было достигнуто путем замены змеевиков большого диаметра на множество трубок меньшего диаметра, имеющих большее отношение поверхности к объему, чем у трубок большого диаметра. Трубки обычно имеют внутренний диаметр примерно до 7,6 см (3 дюйма), обычно от примерно 3,0 см до 6,4 см (1,2-2,5 дюйма).
Стремление к короткому времени пребывания привело к использованию более коротких катушек, типичная длина постепенно сокращается с годами с более чем 45 м (150 футов).) до 20–27 м (60–90 футов), а в последнее время — 9–12 м (30–40 футов). Поскольку длина катушек была уменьшена, было необходимо уменьшить диаметр трубы, чтобы уменьшить тепловой поток и, следовательно, температуру металла трубы. Катушки для крекинга в настоящее время обычно изготавливаются из высоколегированных (25% Cr, 35% Ni плюс добавки) аустенитных нержавеющих сталей и работают при максимальных температурах металла труб в диапазоне 1030-1150 ° C (1900-2100 ° F). .
Несмотря на значительную эволюцию конструкции крекинг-печи, этот процесс все еще ограничен тем фактом, что в качестве побочного продукта образуется кокс, который откладывается внутри змеевиков.Кокс действует как изолятор и, следовательно, увеличивает температуру металла трубы змеевика. Когда температура металла трубы достигает максимальной производительности материала, необходимо прекратить производство и закоксовать печь. Обычно это осуществляется путем пропускания смеси, содержащей воздух и пар, через змеевики при высокой температуре. Кокс удаляется путем сжигания и эрозии / растрескивания. В промышленности также используются другие методы коксоудаления, исключающие использование воздуха.В этом случае кокс удаляется в основном путем эрозии / отслаивания и газификации. Независимо от используемой технологии коксоудаления, часть отслоившегося кокса находится в форме крупных частиц. По мере того, как диаметр трубы уменьшался, вероятность засорения змеевика крупными частицами кокса до или во время коксоудаления увеличивалась. Коксование обычно занимает от 12 до 48 часов, в зависимости от множества факторов, включая: конструкцию печи, сырье, которое подверглось крекингу, время работы перед коксоудалением и используемую степень крекинга.
Технология для снижения температуры металла труб (и, следовательно, скорости коксования или, альтернативно, для использования змеевика с более коротким временем пребывания) широко востребована в промышленности. Некоторые разработчики прибегли к использованию нескольких змеевиков на входе, чтобы уменьшить тепловой поток на выпускных трубках (например, EP 0 305799 A1). Другие пытались предотвратить образование изолирующего слоя кокса внутри трубы путем добавления небольших концентраций определенных элементов в сырье для реактора.
Теплопередача в высокоэндотермической реакции крекинга может быть представлена знакомым уравнением Q & equals; U × A × & Dgr; T.U коэффициент теплопередачи является функцией скорости газа внутри трубы. Более высокие скорости увеличивают U и, следовательно, уменьшают требуемую & Dgr; T (разность температур), тем самым уменьшая температуру металла трубы для данной температуры технологической жидкости. Однако по мере увеличения скорости падение давления увеличивается, увеличивая среднее парциальное давление углеводородов в змеевике. В конечном итоге эффект давления перевешивает эффект уменьшения времени пребывания, и дальнейшее увеличение скорости снижает селективность реактора по этилену.Это представляет собой максимальную практическую ценность для U.
.Общая площадь (A) может быть увеличена за счет использования нескольких трубок малого диаметра. Этой тенденции придерживалась промышленность, в результате чего были созданы реакторы с трубками с внутренним диаметром 2,5-3,8 см (1,0-1,5 дюйма). Это представляет собой минимальный практический диаметр из-за производственных ограничений, и ниже этих диаметров эффект накопления кокса внутри трубы становится чрезмерным.
Общий принцип увеличения площади внутренней поверхности для улучшения теплопередачи хорошо известен в области теплопередачи.Однако применение этого принципа к процессам коксования при очень высоких температурах, таких как паровой крекинг, затруднено.
Тем не менее, этот метод улучшения теплопередачи для снижения температуры металла труб в печах парового крекинга был предложен в нескольких вариантах. В одном примере (патент США № 4342242) используется специально разработанная продольная вставка с круглым поперечным сечением трубы. Вставка имеет центральный корпус и выступающие наружу лопатки, которые контактируют с внутренней частью змеевика.В этом конкретном описании вставка расположена только в части всего трубчатого змеевика в печи. В другом примере (GB 969 796) используются закругленные изнутри каналы или ребра, которые увеличивают внутреннюю площадь. Внутренний профиль был гладким, чтобы избежать концентрации напряжений и возмущений потока. Конкретные трубки, описанные в этом раскрытии, сделали 4 прохода через излучающую секцию и имели относительно большой внутренний диаметр 9,525 см (3,75 дюйма).
Варианты этого закругленного внутреннего канала или профиля оребренной трубы были коммерчески применены в определенных конструкциях змеевиков.В документе, представленном на заседании Американского института инженеров-химиков («Конструкция паровых риформеров и паровых крекинг-установок специальной конструкции», автор — TA Wells, представленный на весеннем национальном собрании AlChE 1988 г., Новый Орлеан, штат Луизиана, 6-10 марта 1988 г.) использование типа трубы с удлиненной внутренней поверхностью в конструкции с одним проходом трубы. Впускные колена более длинных змеевиков (EP 0 305799 A1) и ссылка на эту конструкцию, обозначенная SRT V (Energy Progress Vol. 8, No. 3, p. 160-168, сентябрь 1988 г.), имеют внутреннюю удлиненную поверхность. .В обоих последних случаях коммерческое использование было основано на трубах с внутренним диаметром приблизительно 2,5-3,8 см (1,0-1,5 дюйма), причем секция трубы с закругленными внутренними каналами или ребрами имела только один проход через радиационную секцию печи. . В другой литературной ссылке («Концепция пиролиза USC Super U» Дэвида Дж. Брауна, Джона Р. Брюера и Колина П. Боуэна, представленная на весеннем национальном собрании AlChE в Орландо, Флорида, март 1990 г.) представлены данные о трубках с внутренними ребрами. впускной патрубок.В этой ссылке предполагается, что установка ребер на выпускной ножке была бы полезной, однако в ней не дается никаких предложений относительно того, какие рабочие или конструктивные параметры потребуются для успешной демонстрации или обеспечения возможности использования ребер на выпускной ножке.
Однако до настоящего времени не было показано, что применение удлиненной внутренней поверхности возможно в двухпроходных змеевиках, обычно состоящих из U-образных труб. Эти двухходовые змеевики обычно имеют общую длину 15-27 м (50-90 футов) с внутренним диаметром в диапазоне 3.8–6,4 см (1,5–2,5 дюйма). Двухходовые змеевики могут быть короче 13 м (40 футов). Одна из проблем заключается в том, что не существует возможности сделать трубку с внутренними оребрениями, достаточно длинной, чтобы образовать полную U-образную трубку.
Труба с внутренними ребрами может использоваться только для входной половины U-образных труб, как описано в EP 0 305 799 A1, в котором внутренние ребра, шпильки или вставки используются только на входных трубах в печь, а не на выходе. В этой ссылке раскрыто, что вставки, расположенные в выпускной трубе, должны действовать как зародыши роста кокса, образующегося во время пиролиза.Однако самые высокие температуры металла трубы возникают около выпускного конца, поэтому положительный эффект ребристой трубы не применяется там, где это больше всего необходимо. Применение оребренной трубы к выходному колену змеевика было бы возможным, но это несет риск того, что куски кокса от впускного колена могут оторваться и застрять в начале ребристого участка. Наконец, общепринятое мнение в отрасли предполагает, что секция изогнутой оребренной трубы может забиваться коксом, отслаивающимся от входной ветви змеевика.
В свете известных недостатков теплопередачи в печах парового крекинга существует потребность в средствах для увеличения теплопередачи внутри труб для снижения коксования, температуры металла труб и повышения селективности по этилену. В частности, было бы очень желательно иметь конструкцию для двухпроходной катушки или U-образных трубок, в которой используются некоторые средства увеличения внутренней площади поверхности для снижения температуры металла трубки по всей ее длине.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯНастоящее изобретение направлено на огневой нагреватель для нагрева технологической текучей среды, который обеспечивает увеличенную внутреннюю поверхность теплопередачи для снижения температуры металла трубы на входе и выходе U-образной трубы и в то же время не склонен к засорению из-за кокса.Огневой нагреватель содержит корпус излучающей секции, имеющий множество расположенных в нем U-образных трубок, вход для ввода технологической жидкости в U-образные трубки, горелки для воздействия на внешнюю поверхность U-образных труб лучистым теплом, выход для охлаждения. и сбор технологической жидкости из U-образных трубок, при этом U-образные трубы образованы путем соединения одной или нескольких трубчатых секций; и, по меньшей мере, выходное плечо U-образных трубок снабжено внутренними в основном продольными ребрами.В другом варианте осуществления U-образные трубки по всей длине снабжены внутренними в основном продольными ребрами.
ЧЕРТЕЖИЭти и другие особенности, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятными при рассмотрении следующих чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.
РИС. 1 представляет собой трехмерный чертеж печи парового крекинга, показывающий типичное расположение внутренних устройств.
РИС. 2 показана единственная U-образная печная труба.
РИС. 3 показано поперечное сечение оребренных U-образных печных труб.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯНастоящее изобретение описывает огневой нагреватель для нагрева технологической жидкости. Более конкретно, изобретение направлено на огневой нагреватель, нагревающий технологическую текучую среду, которая склонна к образованию кокса в результате химических реакций, происходящих в результате нагрева. Конкретный вариант осуществления изобретения представляет собой печь парового крекинга, используемую в нефтехимической промышленности для производства олефинов.
Ссылаясь на фиг. 1, поток 9 сырья входит в конвекционную секцию 10 через одну или несколько впускных линий 9, где он предварительно нагревается предпочтительно до температуры от примерно 800 ° F до 1500 ° F горячими газами сгорания, причем газы предпочтительно имеют температуру от примерно 800 ° F до 1500 ° F. от примерно 1500 ° F до примерно 2400 ° F, прежде чем он попадет во впускной распределитель 12 радиационной секции. Из впускного распределителя 12 радиационной секции предварительно нагретое сырье входит в U-образные трубы 14 (далее именуемые U-образными трубками), которые расположены внутри кожух 16 излучающей секции, также известный в технике как излучающий бокс.
Кожух излучающей секции 16 обычно облицован теплоизоляционным огнеупорным материалом для сохранения тепловой энергии.
Кожух излучающей секции включает в себя множество U-образных трубок. Конец U-образных трубок, которые соединены с одним или несколькими входными распределителями 12 подачи, которые вводят технологическую жидкость в U-образные трубки, называют впускными коленами 20. Противоположный конец каждой из U-образных труб 22, называемый выпускным коленом, соединен с выпускной коллектор 26 для сбора технологической текучей среды после того, как она была нагрета и произошли реакции термического крекинга.Температура технологической жидкости на выходе из выпускного патрубка U-образной трубы обычно составляет от примерно 1300 ° F до примерно 2000 ° F. Оттуда технологическая текучая среда поступает в охлаждающий теплообменник 27, который охлаждает технологическую текучую среду, чтобы остановить реакции термического крекинга. В другом варианте осуществления, не показанном на фиг. 1, выпускной патрубок каждой U-образной трубы напрямую соединен с отдельным охлаждающим теплообменником для охлаждения технологической жидкости. Выход каждого отдельного теплообменника охлаждения затем соединяется с выходным коллектором.Такая конструкция известна в данной области как теплообменник с закрытой линией передачи. В еще одном варианте осуществления, не показанном на фиг. 1, выпускной патрубок каждой U-образной трубы соединен с точкой охлаждения, посредством чего технологическая текучая среда непосредственно контактирует с охлаждающей жидкостью, которая испаряется для охлаждения технологической текучей среды.
Для целей настоящего изобретения U-образные трубы имеют форму буквы «U», если смотреть на двумерный чертеж, такой как фиг. 2. Определяющей характеристикой является то, что U-образная трубка делает 2 прохода через излучающий кожух.U-образные трубки состоят из впускного колена 20, выпускного колена 22 и изогнутой или изогнутой части 21, соединяющей впускное колено 20 и выпускное колено 22. В других вариантах осуществления выпускное колено может состоять из одной или нескольких разветвленных частей. В еще других предпочтительных вариантах осуществления входной патрубок 20 может состоять более чем из одной разветвленной трубы. В данной области техники известно множество способов размещения множества U-образных трубок в излучающем корпусе. Специалисты в данной области техники при выборе расположения будут учитывать пространственное расположение, расположение горелок, расположение впускного коллектора и выпускных средств, а также тепловые напряжения на самих U-образных трубках.В некоторых случаях каждая из отдельных U-образных трубок лежит в одной плоскости. В других случаях U-образные трубы изогнуты вне плоскости. Все такие устройства рассматриваются как U-образные трубы для целей настоящего изобретения.
Кожух излучающей секции содержит множество горелок 28 для воздействия на внешнюю поверхность U-образных трубок лучистого тепла. Могут использоваться самые разные типы горелок, известные в данной области техники, включая горелки для сырого газа или горелки с предварительным смешиванием. В последних разработках дополнительно использовались различные методы рециркуляции дымовых газов для уменьшения образования NOx по экологическим причинам.Источником воздуха для горения может быть окружающий воздух, предварительно нагретый воздух или выхлоп газовой турбины.
Общая длина U-образных трубок предпочтительно составляет 20-27 м (60-90 футов). Поскольку трудно изготовить трубы с внутренним оребрением с желаемой длиной 20-27 м (60-90 футов), может потребоваться соединение двух секций, по крайней мере, одним промежуточным сварным швом. Как описано в патенте США 4827074, известно, что промежуточные сварные швы являются потенциальным источником ускоренного отложения кокса. В одном предпочтительном варианте осуществления это потенциальное отложение кокса минимизировано в U-образных трубках с одним промежуточным сварным швом в нижней части изогнутой части U-образной формы и расположением U-образных трубок таким образом, чтобы сварной шов был защищен от прямого излучения соседними трубками.В другом варианте осуществления область сварного шва может быть обернута изоляционным материалом.
Трубы с внутренним оребрением могут быть успешно согнуты до необходимого радиуса в нижней части U-образной трубы с использованием хорошо известных методов гибки холодным способом или методом горячей индукционной гибки.
Независимо от того, образованы ли U-образные трубы путем соединения двух или более трубчатых секций или выполнены как одно целое, предпочтительно, чтобы вся длина оребренных U-образных труб была снабжена внутренними, как правило, продольными ребрами. В другом варианте выполнения ребра будут только на выходной стойке.В еще одном варианте осуществления ребра предусмотрены в изогнутой части U-образной трубы и выпускной ножке.
РИС. 3 показано поперечное сечение U-образной трубы, снабженной ребрами. Внешний диаметр 50 трубки находится в диапазоне от 1,75 дюйма до 4,5 дюйма (от 4,4 см до 11,4 см), предпочтительно от 2,0 до 3,0 дюйма (от 5 см до 7,6 см). Высота 52 ребра, определяемая как расстояние между низом основания 54 ребра и верхом кончика 56 ребра, находится в диапазоне от примерно 0,05 дюйма до примерно 0,4 дюйма (от 0,13 см до 1 см), предпочтительно от 0.От 1 дюйма до 0,25 дюйма (от 0,25 см до 0,65 см). Количество ребер по внутренней окружности трубок составляет от 8 до 24, предпочтительно от 10 до 18. Радиус основания 58 ребра и вершины 60 ребра находится в диапазоне от приблизительно 0,05 до приблизительно 0,45 дюйма (от 0,13 см до 1,2 дюйма). см), предпочтительно от 0,1 дюйма до 0,2 дюйма (от 0,25 см до 0,5 см). В одном варианте осуществления радиус основания ребра и радиус вершины ребра равны. Внутренний диаметр 62, определяемый как расстояние через центр трубы от основания ребра до основания ребра, находится в диапазоне примерно от 1.От 25 дюймов до 3,0 дюймов (от 3,2 см до 7,6 см), предпочтительно от 1,5 до 2,5 дюймов (от 3,8 см до 6,4 см), более предпочтительно от 2,0 дюймов до 2,5 дюймов (от 5 см до 6,4 см). Отношение высоты ребра к внутреннему диаметру, необходимое для обеспечения улучшенной теплопередачи, отсутствия чрезмерного падения давления и предотвращения забивания, предпочтительно находится в диапазоне от 0,05 до 0,20, более предпочтительно в диапазоне от 0,07 до 0,14.
Обычно продольные ребра могут быть прямыми по длине U-образной трубы или спиралевидными, аналогично нарезам ствола ружья.Последнее расположение продольных ребер также называют спиральными продольными ребрами.
Если для образования U-образной трубки требуется более одной секции, ребра предпочтительно выровнены на каждом соединении, чтобы снизить вероятность захвата частиц кокса на краю ребер.
ПРИМЕРЫБыла проведена программа испытаний, чтобы определить, можно ли преодолеть ожидаемые ограничения, и можно ли применить преимущества увеличенной внутренней поверхности к конструкции печи парового крекинга с U-образной трубкой.
Двадцать две U-образные трубы с внутренним оребрением были установлены в квадранте коммерческой печи парового крекинга (всего 88 U-образных труб). В качестве исходного сырья использовался технический этан (98% этана), полученный из установок для разделения природного газа. Таким образом, большинство U-образных труб в печи оставались обычными трубами круглого сечения, в то время как четверть труб имела прямые продольные ребра в соответствии с изобретением. Это обеспечило прямое сравнение характеристик оребренных труб с обычными (неизолированными) трубами круглого сечения.ИНЖИР. 3 можно использовать для описания расположения ребер U-образных трубок в испытательном квадранте оребрения. Внешний диаметр 50 U-образных трубок составлял 2,75 дюйма. Внутренний диаметр 62 U-образной трубки составлял 2,0 дюйма. Плавников было 12. Высота 52 ребра составляла 0,16 дюйма. Радиус 58 основания ребра и радиус 60 вершины ребра составляли 0,16 дюйма. Отношение высоты ребра к внутреннему диаметру составляло 0,08.
Поскольку было трудно изготовить трубы с внутренним оребрением с желаемой длиной 65 футов (20 м), потребовался один промежуточный сварной шов.Этот промежуточный сварной шов был размещен в нижней части каждой из U-образных трубок, где он был защищен от прямого излучения соседними трубками. Ребра были совмещены в этом соединении.
Изогнутая часть U-образной катушки не была подвержена засорению, как предполагалось в предшествующем уровне техники. В течение 12-месячной программы испытаний не наблюдалось резких скачков давления.
Труба с внутренним оребрением снижает температуру металла трубы. В тестовом масле образовывались отложения кокса гораздо медленнее, чем в обычных трубах круглого сечения (без покрытия) в той же печи парового крекинга с тем же исходным сырьем.
ТАБЛИЦА 1 Падение давления (Вход Radiant — выход Radiant) & Dgr; P, бары Дней в пути Голые (обычные) пробирки Ребристые трубы 0,5 0,28 0,28 2.5 0,43 0,36 4.5 0,52 0,38 8 0,75 0,38 11 0,83 0,38 15 0,90 0,40 21 год 1,48 0,50Таблица 1 показывает падение давления для U-образных змеевиков в зависимости от количества дней, прошедших с начала эксплуатации, то есть дней с момента последнего коксоудаления. Чем выше перепад давления, тем больше толщина образовавшегося кокса. В таблице сравниваются неизолированные (обычные) трубы с оребренными трубами.Как видно из данных, перепад давления значительно увеличился в ходе цикла для неизолированных труб по сравнению с оребренными трубами, что указывает на большую толщину кокса в неизолированных трубах. Кроме того, значительно меньший перепад давления для оребренных труб ясно указывает на то, что во время работы не произошло закупоривания.
ТАБЛИЦА 2 Температура металла трубки Температура металла трубки, ° C. Дней в пути Голые (обычные) пробирки Ребристые трубы 0,5 1016 1004 2.5 1031 1003 4.5 1037 1007 8 1048 1016 11 1050 1022 15 1041 1018 21 год 1056 1028 В среднем 1040 1014В таблице 2 снова показана максимальная температура металла трубки, измеренная с помощью инфракрасного пирометра, в зависимости от количества дней в эксплуатации. Как описано ранее, крайне важно снизить максимальную температуру металла трубки. Температура металла в трубах была значительно ниже в течение всего периода эксплуатации для оребренных труб по сравнению с обычными (без покрытия), составляя в среднем около 26 ° C.(47 градусов по Фаренгейту) ниже.
Кроме того, трубы с внутренними оребрениями требовали гораздо меньше времени, чем обычные трубы круглого сечения для коксоудаления. Для крекинга этана обычные (неизолированные) трубы требовали диапазона 8-10 часов для коксоудаления, а ребристые трубы требовали диапазона 4-5 часов.
Не желая ограничиваться конкретной теорией работы, кажется, что ребристые U-образные трубы, сконфигурированные, как описано в этом изобретении, обеспечивают зоны разрушения в коксовом слое в месте расположения каждого из ребер, так что небольшие кусочки кокса особенно склонны к отколу или отколу от внутренней части трубы во время процесса коксоудаления.Это имеет два чрезвычайно важных и неожиданных эффекта по сравнению с обычными неизолированными трубками. Во-первых, процесс коксоудаления занимает меньше времени, тем самым позволяя быстрее запустить печь в полную продуктивность, обеспечивая тем самым значительную экономическую выгоду для оператора. Во-вторых, зоны разрушения способствуют образованию только относительно небольших частиц кокса, которые, как было обнаружено, не закупоривают и не блокируют трубы, даже трубы относительно небольшого диаметра в диапазоне от 1,2 до 2,5 дюймов и даже изогнутые или изогнутые участки U-образной формы. 2-х проходные U-образные трубки.
Предпочтительный способ работы печи с U-образными трубами с внутренним оребрением в соответствии с изобретением таков, чтобы нарастание слоя кокса не было чрезмерным, чтобы способствовать отслаиванию мелких частиц кокса. Предпочтительно средняя толщина кокса не должна превышать примерно 1,5 высоты ребра. Толщина кокса в работающей печи пиролиза может быть оценена специалистом в данной области на основании эксплуатационных данных печи и знания характеристик крекинга исходного сырья.Толщина кокса рассчитывается на основе измеренных профилей температуры металла труб, измеренного падения давления в трубках внутри излучающего кожуха, известной или измеренной плотности и теплопроводности кокса. Специалист в данной области техники может использовать вышеупомянутые измеренные параметры в хорошо известных уравнениях потока текучей среды и теплопередачи для оценки толщины кокса в работающей печи и соответственно планировать операции коксоудаления.
Хотя настоящее изобретение было подробно описано со ссылкой на определенные предпочтительные варианты осуществления, возможны и другие варианты осуществления.Следовательно, сущность и объем изобретения не должны ограничиваться описанием предпочтительных вариантов осуществления, содержащихся в данном документе.
Управляемая печь пиролиза — Системы термической очистки
Описание продукта
Печь для контролируемого пиролизачасто используется в производстве покрытий, волокон, электродвигателей и пластмасс. Пиролизная печь IControlled предназначена для удаления краски, порошкового покрытия, эпоксидных смол, лаков, уретанов и других органических или неорганических соединений с различных частей, таких как: стойки, крючки, приспособления, приспособления.А также для очистки полимеров от различных металлических деталей, таких как: формы, экструзионные матрицы, шнеки, сопла, экструдеры, горячие литники, отбойные пластины.
► Принцип работыВо-первых, основная горелка нагревает камеру пиролиза до 420 ° C, термически разлагает органические материалы или полимеры в атмосфере с низким содержанием кислорода, органические материалы или полимеры уносятся в виде дыма и проходят через камеру дожигания, которая сжигает образовавшиеся выбросы. в открытом пламени, оставляя на выходе из выхлопной трубы только безвредные H2O и CO2 без запаха.Во время процесса датчик температуры в окислительной камере отслеживает скорость выделения дыма из деталей, измеряя температуру дымовой трубы. Когда температура дымовой трубы достигает заданного значения, система управления включает водяной туман для охлаждения деталей, снижая скорость выделения дыма до того, как он достигнет состояния воспламенения. Распыление воды также активируется, если температура духового шкафа превышает заданное значение на 30 ° C.
► Приложения- Удаление краски и порошкового покрытия (стойки, приспособления, приспособления, крючки и вешалки для краски)
- Удаление пластмасс (формы, экструзионные матрицы, шнеки, сопла, экструдеры, горячеканальные системы, отбойные пластины)
- Ремонт автозапчастей и двигателей
- Волокно и химикаты
- Низкие затраты на рабочую силу и простое управление (оператор загружает стеллаж с деталями для очистки в печь, закрывает дверцу и нажимает кнопку запуска)
- Очистка полностью автоматическая
- Короткое время цикла (от 2 до 6 часов)
- Безопасность и отсутствие загрязнения
- Первичная горелка — Первичная горелка нагревает камеру пиролиза до 420 ° C, органические материалы уносятся в виде дыма.Пламя горелки ограничено камерой сгорания, никогда не касаясь деталей.
- Система распыления воды — Система распыления воды контролирует скорость выделения дыма, предотвращая повреждение из-за возгорания или перегрева в печи.
- Форсажная камера — Форсажная камера сжигает дым при температуре от 650 ° C до 900 ° C, оставляя только без запаха и безвредный водяной пар и углекислый газ на выходе из выхлопной трубы.
- Взрывобезопасная дверца — Взрывобезопасная дверца в верхней части духовки позволяет сбросить избыточное давление, автоматически открываясь, а затем немедленно закрываясь под действием силы тяжести.
- Встроенная тележка — Сверхпрочная тележка из конструкционной стали входит в комплект с дожиговой печью. Тележка катится вне печи по съемным направляющим, что упрощает загрузку и разгрузку.
- Безопасность и управление — Burn Off Духовки включают в себя средства управления скоростью выделения дыма, предотвращающие повреждение из-за воспламенения или перегрева в печи. а также двухэлементный датчик температуры, предохранительный выключатель давления воды, Y-образный сетчатый фильтр, автоматический электромагнитный клапан, реле высокого / низкого давления газа и ручной байпас с зоной цепи проверки нажатием.
- Панель управления — Духовки выгорания стандартно поставляются с панелью управления с ПЛК, HMI, автоматическим выключателем, реле управления, блокировками и клеммными колодками. Панель управления предварительно смонтирована на заводе перед отправкой.
Примечания: БДО — в качестве топлива использовать дизельное топливо; БДГ — использовать газ в качестве топлива.
► Сравнение ► Фото сцены .