Пиролиз принцип работы: Принцип работы пиролизных котлов — как работают пиролизные котлы

Принцип работы пиролизных котлов — как работают пиролизные котлы

11.08.2022

Сжигание древесины и угля, это первейшее изобретение, которое применил человек для обогрева своего жилья. Почти в неизменном виде оно используется и сейчас в печах, большинстве видов отопительных котлов. Но любое изобретение может быть усовершенствовано. По сути, принципы работы пиролизных котлов основаны на измененных условиях сжигания топлива, которые являются следствием одной из попыток усовершенствования оборудования.

В обычных отопительных приборах древесина или уголь прогорают при интенсивной подаче воздуха. Но большая часть образующегося тепла уходит в атмосферу с выделяющимся при этом газе. Изменение в конструкции котлов дало возможность практически все выделяющееся тепло использовать на нагрев теплоносителя.

Слово пиролиз в названии использовано не случайно, при переводе с греческого оно звучит, как термическое разложение. В новом типе отопительного оборудования все продукты первичного разложения сжигаются, давая дополнительную энергию нагрева. КПД работы таких отопительных приборов увеличивается до 80-92%.

Особенности конструкции

В оборудование добавлено несколько элементов, которых в котлах обычного типа нет. Это вторая топочная камера, вентилятор подачи воздуха в камеру вторичного горения, каналы для прохода газов из первичной топки, термостат, регулирующий норму подачи воздуха в камеры.

Принцип работы пиролизного котла длительного горения не зависит от порядка расположения топок. Первая камера, в которую загружается топливо, обычно располагается вверху. Но она может быть размещена внизу, или на одном уровне со второй. Главное, наличие каналов, по которым будут отводиться продукты пиролиза во вторую топку.

Этапы пиролизного горения твердого топлива

Первый этап, это розжиг дров (или другого топлива) при свободном доступе кислорода с открытой дверцей. По мере разгорания дров, дверка постепенно прикрывается и закрывается совсем. Температура в камере на этом этапе может достигать 450°. Топливо переходит от интенсивного горения к тлению с выделением большого количества газа.

На втором этапе газ, выделяющийся из топлива в первой камере, по каналам проходит во вторую камеру. Сюда вентилятором нагнетается воздух. При реакции с кислородом, газ воспламеняется и сгорает. Температура горения достигает очень высокого уровня. При начальном воспламенении 560°.

Третий этап, это полный прожиг газов при интенсивной подаче воздуха. Температура горения достигает предела 1200°.

Четвертый этап, дымоудаление, происходит естественным путем, через обычный дымоход. Но в отличие от обычных отопительных приборов, газы уходят в атмосферу после прохода по стенкам теплообменника и конечная их температура намного меньше, в пределах 160°.

Преимущества пиролизного способа горения

• Главное преимущество, это высокий КПД работы оборудования. Ни на одном другом виде котлов со всеми известными видами энергоносителей не удавалось достигнуть КПД в 90%.
• Принцип работы пиролизного котла длительного горения позволяет эксплуатировать оборудование с минимальными затратами на его обслуживание. Время между двумя закладками порций топлива увеличивается до 10-12 часов.
• Высокая теплоотдача от сжигания топлива создает экономию затрат на отопление в 2,-2,5 раза.
• Почти на всех моделях котлов такого типа встроен термостатический регулятор. Потребуется только начальная настройка желаемой температуры теплоносителя на выходе в систему, и дальше автоматика сама будет регулировать подачу воздуха в камеру сгорания.

Из недостатков приборов подобного типа отмечают высокую цену и увеличенные габариты по сравнению с обычными приборами. Но разница в стоимости котлов окупится уже в первый же отопительный сезон за счет экономии на топливе. Габариты у моделей котлов с вертикальным расположением обеих камер горения увеличиваются только в высоту. Устанавливаются они обычно в отдельном помещении, поэтому высота в 1,1 -1,5 м вряд ли будет критичной для небольшой домашней котельной.

это процесс, принцип работы, метод переработки ТБО

Что такое пиролиз? Пиролиз — это процесс разложения вещества при высокотемпературном режиме и отсутствии кислорода. Его обеспечивает специальная конструкция – пиролизный котел, особенность работы которого основана на образовании химических соединений с меньшей молекулярной массой.

Пиролиз твердых бытовых отходов широко используется для утилизации отходов. Пиролиз пластика и пиролиз полиэтилена в сравнении с обычным сжиганием заключается в том, что принцип работы котла исключает вредные выбросы в атмосферу и позволяет эффективно уничтожать такие виды отходов, как отработанные масла, автомобильные покрышки или пластмассы.

Содержание

1. Оборудование
2. Как осуществляется процесс
3. Способы переработки ТБО
4. Особенности

Оборудование

Первые заводы, которые могли обеспечивать данный процесс, появились в нашей стране в XIX веке. В то время эта технология использовалась для получения газа и бензина, необходимого для освещения, а пиролизу подвергался керосин. Затем был найден способ преобразовывать полученные вещества в ЖПП (жидкие продукты пиролиза). Современные разработки оборудования представлены промышленными комплексами, которые могут работать практически на большинстве видов отходов, причем эти предприятия функционируют на собственной энергии. Последние разработки позволили полностью автоматизировать процесс утилизации.

В производственную линию входят следующие компоненты:

• пульт управления
• реактор, соединенный с системой нагрева
• каталитическая колонна
• емкость, в которой происходит сбор масла
• система, которая обеспечивает охлаждение газов
• емкость для накопления масла
• гидрозатвор и система, охлаждающая воду
• система вентиляции
• дымоход
• очистное сооружение для выхлопных газов

На основе упрощенных технологий промышленного оборудования была создана небольшая установка для использования в личных целях граждан. Только в бытовых условиях это способ получения тепла, а в производственных – полезных продуктов переработки из мусора. Бытовой котел имеет аналогичный принцип работы с промышленным оборудованием, только отличается более компактными размерами. Для него рекомендовано различное топливо: дрова или пеллеты. Вместе с основным твердым сырьем можно утилизировать бытовой мусор. Установка котлов на отходах обеспечивает длительный период сгорания и экономию топлива.

Как осуществляется процесс

Пиролиз ТБО как и крекинг — эффективный процесс утилизации, в результате которого обеспечивается обезвреживание и уничтожение различных видов отходов с соблюдением высокого уровня экологической безопасности. Изобретение метода пиролиза уходит в глубину веков – его использовали еще в XII веке для получения сосновой смолы, а в XVI веке он начал применяться в промышленных масштабах. Современные технические возможности и последние разработки привели к созданию наиболее эффективных технологий.

Пиролизный котел — принцип работы его основан на том, что под воздействием высокотемпературного режима и в отсутствии воздуха происходит распад вещества на две составные части: твердый остаток и летучие соединения — газ.

Способы переработки ТБО

1. Низкотемпературный пиролиз — процесс, температурный режим которого не превышает 850°C. Принцип работы котла осуществляется в результате низкотемпературного режима, работающий по одной из нескольких технологий, куда входит вакуумное разложение вещества, неполный цикл сгорания при ограниченном поступлении воздуха, утилизация при предельно допустимой температуре. Последние разработки позволяют подвергать процессу низкотемпературного пиролиза при максимальной температуре даже смешанные отходы с включением фракции неорганического происхождения.
2. Высокотемпературный пиролиз — процесс, который проходит в температурном диапазоне от 1200 до 1400°C. В результате образуются жидкие продукты пиролиза распада органической субстанции, подвергнутой этому процессу, и газообразные вещества. Преимущество этого способа заключается в отсутствии необходимости производить предварительную сортировку сырья из мусора, поступающего в котел, особенность работы которого допускает использование низкокачественного материала.

Особенности

Принцип работы котла основан на выработке большого количества тепла при сжигании газов, полученных от горения исходного сырья, что позволяет не только утилизировать различные виды ТБО, но и отапливать жилые, складские и промышленные помещения. Этот процесс переработки различных веществ имеет свои особенности.

• Установка переработки угля позволяет получить твердые, жидкие и газообразные продукты переработки. Это кокс, каменноугольная смола и газ. Кокс является основным, но не самым ценным веществом. Жидкие продукты пиролиза – каменноугольная смола состоит из множества органических соединений и служит основой для получения в процессе последующей переработки фенола, антрацена, нафталина, гетероциклических соединений, синтетического топлива и технических масел. Переработка каменного угля является также способом получения газа, который служит источником тепла или применяется для выделения таких химических соединений, как фенол, бензол.
• Пиролиз полимеров в итоге так же дает три исходных фракции – газ, мазут и золу. Из мазута можно получать жидкие продукты пиролиза, например, синтетическое топливо, которое после сложной технологии очистки годится для использования в двигателях внутреннего сгорания. Зола после упаковки в брикеты применяется в качестве топлива. Реакция пиролиза позволяет уничтожить практически все вредные вещества пластика, которые входили в состав материала.
• Пиролиз отходов резины является экономически выгодным и экологически чистым вариантом утилизации шин и покрышек. В результате пиролиза получают технический углерод, газ и синтетическую нефть. Дальнейшее применение технического углерода востребовано в процессе производства красок, где он служит пигментом, для производства резины и некоторых видов строительного материала. Синтетическая нефть после процедуры очистки заменяет натуральные нефтепродукты.

Пиролиз пока не получил широкого распространения в нашей стране. Установка требует значительных затрат, но и эффект, как экономический, так и экологический, дает вполне ощутимый. За счет утилизации мусора таким способом есть возможность заметно уменьшить количество накоплений ТБО.

Рейтинг

( Пока оценок нет )

4 7 827 Бумага Бытовые Пластмасса Резина

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Принципы пиролиза | Задание 34

Ключевые точки

Система быстрого пиролиза в компании Scion в Новой Зеландии, PyNe42.

• Пиролиз позволяет производить жидкое биотопливо из твердой биомассы с помощью быстрого нагрева в среде с низким содержанием кислорода.
• Быстрый пиролиз происходит при передаче тепла за несколько секунд, что дает максимально жидкий продукт.
• Продукт называется «Био-масло», которое можно сжигать в качестве биотоплива или преобразовывать в более ценные продукты или топливо.
• Процесс использует быструю теплопередачу и среду с низким содержанием кислорода, чтобы вызвать термические реакции, которые разрушают полимерную структуру биомассы с образованием жидкости.

Дополнительная литература

• PyNe 40: Дауэнхауэр о кинетике пиролиза
• PyNe 38: Меллин о моделировании химии пиролиза

Примеры применения

• Empyro
• Энсин

Пиролиз

Бионефть, уголь и сосновые опилки. Фото: Скотт Батнер, PNNL.

Пиролиз – это термическое разложение, происходящее в отсутствие кислорода. Это всегда также первая стадия процессов сжигания и газификации, за которой следует полное или частичное окисление первичных продуктов. Более низкая температура процесса и более длительное время пребывания паров благоприятствуют производству древесного угля. Высокая температура и более длительное время пребывания увеличивают конверсию биомассы в газ, а умеренная температура и короткое время пребывания пара оптимальны для производства жидкостей. Распределение продуктов, полученных при различных режимах процесса пиролиза, обобщено в таблице ниже. Быстрый пиролиз для получения жидкостей в настоящее время представляет особый интерес, так как жидкости транспортабельны и складируемы.

Типовые выходы продуктов (сухая древесная масса) полученных при различных режимах пиролиза древесины

Режим	Условия          Вес. %	Жидкость	Символ	Газ
Быстро	~500 o C, короткое время пребывания горячего пара ~1 с	75%	12%	13%
Промежуточный	~500 o C, время пребывания горячего пара ~10-30 с	50%	25%	25%
Медленное – обжиг	~290 o C, время пребывания твердых частиц ~30 мин	–	82 % твердого вещества	18%
Медленная карбонизация	~400 o C, длительное время пребывания пара часы -> дни	30%	35%	35%
Газификация	~800 или С	5%	10%	85%

Быстрый пиролиз происходит за несколько секунд или меньше. Поэтому важную роль играют не только кинетика химических реакций, но и процессы тепло- и массопереноса, а также явления фазового перехода. Критическая проблема заключается в том, чтобы довести реагирующую частицу биомассы до оптимальной температуры процесса и свести к минимуму ее воздействие на промежуточные (более низкие) температуры, которые способствуют образованию древесного угля. Одним из способов достижения этой цели является использование мелких частиц, например, в процессах с псевдоожиженным слоем, которые описаны ниже. Другая возможность заключается в очень быстрой передаче тепла только к поверхности частиц, контактирующей с источником тепла, который применяется в абляционных процессах.

При быстром пиролизе биомасса разлагается с образованием в основном паров и аэрозолей и некоторого количества древесного угля. После охлаждения и конденсации образуется темно-коричневая подвижная жидкость, теплотворная способность которой примерно вдвое меньше, чем у обычного мазута. Хотя он связан с традиционными процессами пиролиза для производства древесного угля, быстрый пиролиз является передовым процессом с тщательно контролируемыми параметрами для получения высоких выходов жидкости. Существенными особенностями процесса быстрого пиролиза для производства жидкостей являются:

• Очень высокая скорость нагрева и теплопередачи на границе раздела сред, что обычно требует тонкоизмельченной биомассы;
• Тщательно контролируемая температура реакции пиролиза около 500 ^o C и температура паровой фазы 400-450 ^o C;
• Короткое время пребывания паров, обычно менее 2 секунд; ^или
• Быстрое охлаждение паров пиролиза с получением бионефти. ^или

Основной продукт, бионефть, получают с выходом до 75% по весу в пересчете на сухое сырье, вместе с побочным продуктом уголь и газ, которые используются в процессе для обеспечения потребности в технологическом тепле, чтобы не было отходов потоки, кроме дымовых газов и золы. Процесс быстрого пиролиза включает сушку сырья до содержания воды менее 10 %, чтобы свести к минимуму содержание воды в жидком масле продукта (хотя до 15 % может быть приемлемым), измельчение сырья (примерно до 2 мм в случае жидкого реакторы со слоем) для получения достаточно мелких частиц для обеспечения быстрой реакции, реакции пиролиза, отделения твердых веществ (кокса), тушения и сбора жидкого продукта (бионефть). Практически любая форма биомассы может быть использована для быстрого пиролиза. В то время как большая часть работы была проведена с древесиной из-за ее постоянства и сопоставимости между тестами, почти 100 различных типов биомассы были протестированы многими лабораториями, начиная от сельскохозяйственных отходов, таких как солома, оливковые косточки и скорлупа орехов, до энергетических культур, таких как мискантус и сорго, отходы лесного хозяйства, такие как кора, и твердые отходы, такие как осадок сточных вод и отходы кожевенного производства.

В основе процесса быстрого пиролиза лежит реактор. Хотя это, вероятно, составляет не более 10-15% от общих капитальных затрат интегрированной системы, большая часть исследований и разработок была сосредоточена на реакторе, хотя в настоящее время все большее внимание уделяется контролю и улучшению качества жидкости, включая улучшение сбора. системы. Остальная часть процесса состоит из приема, хранения и обработки биомассы, сушки и измельчения биомассы, сбора продукта, хранения и, при необходимости, улучшения качества.

Принципы и преимущества пиролиза

Сегодня планету все больше заполняют твердые отходы. Хорошая новость заключается в том, что у нас уже есть много зрелых технологий для эффективного управления отходами. Пиролиз – одно из самых эффективных решений.

Итак, что такое пиролиз? Какие факторы влияют на это? В чем преимущества пиролиза? Каковы общие практические применения этой техники? Мы ответим на них один за другим.

Обзор и основные принципы пиролиза

Определение пиролиза: Пиролиз – это процесс использования термической нестабильности органического вещества для разложения в условиях высокой температуры, отсутствия кислорода или гипоксии. В этом процессе органическое вещество подвергается химическому разложению с образованием газообразных, жидких или твердых горючих веществ.

Процесс реакции пиролиза можно выразить с помощью этого простого уравнения:

Органические твердые отходы ——>  горючий газ + органическая жидкость + твердый остаток.

Схематическое изображение пиролиза макромолекул органических отходов

Технология пиролиза была впервые применена для обработки твердых бытовых отходов и восходит к началу 1970-х годов. Обработанные отходы могут быть преобразованы в топливо и химические продукты, которые легко хранить и транспортировать.

С развитием современной промышленности технология пиролиза стала более экологичной, безопасной и эффективной. Он может перерабатывать биомассу, твердые бытовые отходы, отходы пластика, отходы резины (шины), промышленные отходы, сельскохозяйственные отходы и другие твердые органические отходы с определенной энергией.

5 основных факторов, влияющих на пиролиз

Процесс реакции пиролиза очень сложен. Свойства конечного продукта связаны со многими факторами, такими как температура реакции, скорость нагревания, продолжительность реакции, свойства сырья, тип реактора и так далее. Методы пиролиза часто называют в честь этих факторов.

Температура реакции

Температура> 1000 ℃: Метод нагрева почти всегда прямой, а конечный продукт обычно газообразный.

Температура = 600 ℃ -700 ℃: в основном используется для пиролиза отходов с относительно отдельными компонентами, такими как отработанные шины и отходы пластмасс. Конечным продуктом обычно является жидкое масло.

Температура <600 ℃: в основном используется для обработки биомассы и сельскохозяйственных и лесных отходов. Конечным продуктом обычно является древесный уголь и небольшое количество горючего газа.

Доля конечного продукта пиролиза (различная температура реакции)

Скорость нагрева

Влияет на коэффициент производства продуктов пиролиза. Благодаря сочетанию температуры реакции и скорости нагревания можно контролировать соотношение образования каждого компонента в продукте пиролиза.

Низкая температура — низкая скорость нагрева: после разложения органического вещества оно рекомбинирует в термически стабильное твердое вещество, которое трудно разложить снова, и содержание твердого вещества увеличивается.

Высокая температура-высокая скорость нагрева: органическое вещество будет подвергаться всестороннему пиролизу, а состав низкомолекулярного органического вещества и газа увеличится.

Продолжительность реакции

Этот коэффициент относится к тому, как долго отходы остаются в реакторе. Он определяет степень конверсии разложения отходов сырья. Для полного использования органических материалов в сырье и максимально возможного удаления летучих веществ время пребывания сырья в реакционном котле должно быть увеличено.

При длительном пребывании пиролиза будет достаточно, но количество перерабатываемых отходов будет небольшим. Напротив, при коротком времени пребывания пиролиз не будет полным, но количество обрабатываемых отходов будет большим.

Свойства материалов отходов

Свойства материалов обычно относятся к их органическому содержанию, содержанию влаги и размеру. Они также оказывают значительное влияние на процесс пиролиза.

Органические ингредиенты составляют большую часть сырья, и сырье отлично подходит для повторного использования. Конечный продукт имеет высокую теплотворную способность, меньше остатков и высокую ценность.

Низкое содержание воды в сырье позволяет потреблять меньше топлива для сухого сырья. Он может быстрее достичь рабочей температуры пиролиза и сократить продолжительность реакции пиролиза.

Небольшой размер частиц сырья способствует теплопередаче и может сделать реакцию пиролиза более полной. Экономьте топливо для отопления.

Тип реактора

Реакционный котел – это место, где протекает реакция пиролиза. Различные реакционные котлы работают по-разному и имеют разные возможности для обработки отходов.

Наиболее распространенным типом реакционного котла является горизонтальный роторный реактор. Этот тип реактора может равномерно нагревать сырье в печи за счет вращения и максимально восстанавливать органические компоненты отходов. Но горизонтальные роторные реакторы обычно используются в установках периодического действия для пиролиза, которые обрабатывают отходы партиями, поэтому суточная производительность часто составляет около 20 метрических тонн.

После многих лет исследований компания MoreGreen произвела новейшее оборудование для непрерывного пиролиза. Это оборудование может работать 24 часа в сутки и непрерывно перерабатывать отходы, поэтому суточная производительность намного выше, чем у горизонтального роторного пиролизного оборудования. И это полностью непрерывное оборудование для пиролиза может автоматически подавать и автоматически удалять остатки отходов, что может значительно сократить трудозатраты.

Преимущества технологии пиролиза

В настоящее время существует три основных подхода к обращению с твердыми бытовыми отходами: захоронение, сжигание и пиролиз.

Среди них сжигание и пиролиз обрабатывают отходы при высоких температурах и напрямую используют энергетические вещества, содержащиеся в отходах.