Пиролизный котел длительного горения принцип работы: Принцип работы пиролизного твердотопливного котла длительного горения

Содержание

Принцип работы пиролизного котла - описание технологического процесса

Сжигание топлива в классических твердотопливных котлах – это хорошая альтернатива применению для отопления дома традиционных энергоносителей, таких как природный газ или электричество. Но данные устройства не полностью используют энергию горения дров. При работе обычного котла выделяющийся при высокой температуре из топлива газ просто уходит наружу вместе с продуктами горения. Принцип работы пиролизного котла позволяет использовать этот газ, тем самым увеличивая КПД агрегата и длительность интервала между загрузками топлива. Такие аппараты еще называют газогенераторными.

Пиролизный котел в разрезе

Из чего состоит газогенераторная установка?

Главное отличие от классического котла на дровах – наличие дополнительной камеры сгорания, в которой происходит дожигание выделяющегося газа, а в первичной топке он генерируется из дров при недостаточном количестве кислорода. Компоновка камер и устройство пиролизного котла может быть различным, топка может находиться как снизу, так и сверху, принцип действия это не меняет. Традиционно она располагается снизу, над зольником, в который для удобства очистки помещают выдвижной ящик. Крышка зольника откидывается вверх и в рабочем режиме служит для регулировки количества воздуха, поступающего в топку. Это реализовано с помощью цепного привода, который натягивается или отпускается термостатом. Последний установлен в верхней части котла.

Принцип работы пиролизного котла

Все основные элементы и детали установки можно увидеть, изучив подробный чертеж пиролизного котла. Главная топка снабжена дверцей для загрузки дров и в процессе работы плотно закрыта. Над ней устроена вторичная камера сгорания, в которой расположены устройства подачи воздуха. Они могут иметь различную конфигурацию в аппаратах разных производителей, но задача их одинакова: подавать в камеру дожигания подогретый воздух через множество отверстий определенного диаметра. Нагрев воздуха происходит по пути от дверцы зольника до распределителей.

Конструкция пиролизного котла предусматривает возможность очистки верхней камеры дожигания, для этого она оборудована специальной дверцей. Пространства обеих камер сообщаются между собой каналом, по которому поднимаются газы для сжигания. Внешней оболочкой корпуса является водяная рубашка, нагреваемая обеими топками. Для подачи теплоносителя в систему отопления в нее врезаны патрубки с резьбой. Контроль температуры воды и давления осуществляется по приборам, установленным на фронтальной панели.

Дымоход для пиролизного котла ничем не отличается по своему устройству от труб для выброса продуктов горения классических агрегатов. Одно из требований – достаточная тяга для работы котла. Наиболее простая конструкция агрегата не предусматривает установку дутьевого вентилятора, поэтому горение идет за счет естественной тяги. Второе требование — это чтобы часть трубы, находящаяся на улице, была утеплена. Причина – низкая температура дымовых газов (до 150 ⁰С), поэтому очень высока вероятность выпадения на ней конденсата и быстрого разрушения материала трубы.

Описание схемы работы пиролизных котлов

Полное представление о работе агрегата может дать принципиальная схема пиролизного котла. Вначале главная топка загружается топливом и разжигается. При этом заслонка зольника максимально открыта. После того как дрова разгорятся, дверца начинает прикрываться, процесс горения замедляется и переходит в тление. Тогда и начинается интенсивное выделение древесного газа, который поднимается и попадает во вторичную камеру дожигания. Туда же через множество калиброванных отверстий подается нагретый воздух. Последний попадает в канал из того же проема под крышкой зольника и по дороге получает тепло от горячей стенки топки.

Принципиальная схема котла

Весь технологический процесс протекает благодаря естественной тяге, создаваемой дымоходом, поэтому скорости движения воздуха и дымовых газов в каналах невелики. Схема работы пиролизного котла заключается в том, что во вторичной камере нагретый воздух вступает в термохимическую реакцию с древесными газами и воспламеняет их. В результате сгорают не только газы, но и мелкие летучие частицы, благодаря чему дым из трубы практически незаметен. В действительности пиролизное сжигание топлива более экологично, нежели традиционное, поскольку продукты сгорания от него содержат гораздо меньше оксидов углерода и азота, а также частиц золы.

Дрова, находящиеся в топке, горят медленнее чем обычно, поэтому одной загрузки может хватить на 10–12 часов работы, в зависимости от мощности газогенераторной установки и влажности дров. Настройка пиролизного котла заключается в ограничении подачи воздуха для горения. Слишком малое его количество не позволит начаться термохимическому процессу во вторичной топке, а слишком большое вызовет неполное сгорание газов и понижение КПД агрегата. Для аппарата, работающего на естественной тяге, потребуется настройка расхода воздуха в каждом индивидуальном случае, так как высота и диаметр дымоходной трубы может очень различаться. Соответственно, сила тяги будет разной. В некоторых случаях ее следует увеличить путем поднятия трубы на большую высоту.

Если цепной привод крышки зольника снабжен термостатическим регулятором, то настройка аппарата сводится к установке желаемой температуры теплоносителя. Термоэлемент, встроенный в водяную рубашку газогенераторной установки, воздействует на привод цепи в зависимости от температуры воды и сам прикрывает или открывает заслонку, регулируя интенсивность горения.

Сравнение пиролизного и твердотопливного котла

Для создания искусственной тяги, которая не будет зависеть от параметров дымохода, котлы пиролизного типа дополнительно снабжаются дутьевым вентилятором и комплектом автоматики, регулирующим его работу. Если обычный агрегат может работать с КПД порядка 85–90%, то дутьевая машина помогает его развивать до 93%. Здесь есть недостаток — зависимость от внешних источников энергии.

Достоинства и недостатки

Источники тепла данного типа обладают многими преимуществами:

  • Принцип действия и работа пиролизных котлов позволяет достигать отличных показателей эффективности при сжигании твердого топлива – 90–93% КПД.
  • Процесс более экологичен, в атмосферу выбрасывается гораздо меньше вредных веществ.
  • Интервал между загрузками топлива не меньше, чем у агрегатов длительного горения – 12 часов, работать кочегаром придётся не чаще 2 раз в сутки.
  • Обслуживание и чистка установки не представляют проблемы, ко всему внутреннему пространству есть доступ, а многие аппараты оборудованы выдвижным ящиком зольника. Принцип действия пиролизного котла практически безотходный, золы и пепла остается очень мало, поэтому операцию выполнять надо нечасто.
  • Экономичность. Ориентировочно расход топлива на 100 м² помещения при его высоте до 3 м составляет 10 кг в сутки.
  • Установки, работающие на естественной тяге, не зависят от наличия электричества в сети.

Как и любой другой аппарат, работающий на твердом топливе,

пиролизный котел отопления нуждается в защите от закипания теплоносителя внутри водяной рубашки. Это может привести к разрыву оболочек и дорогостоящему ремонту. По этой причине производители ставят на свои изделия дополнительные водяные ТЭНы охлаждения, которые одновременно могут служить источником горячей воды для хозяйственных нужд.

Из недостатков агрегатов пиролизного типа можно выделить следующие:

  • Требуется топливо с невысоким содержанием влаги, влажность дров не должна превышать 25%. Процесс интенсивного выделения газов для дожигания сильно затруднен, если дрова откровенно сырые. Это негативно влияет на работу пиролизного котла, снижая его КПД.
  • Практика эксплуатации показывает, что на стенках первичной камеры со временем появляются отложения дегтя и смол, поскольку температура в ней относительно невысокая, а в качестве топлива чаще всего берут березу или древесину хвойных пород. Этот налет надо периодически удалять, он затрудняет передачу тепла водяной рубашке.
  • Стоимость выше, чем у классического твердотопливного котла. Это оправдано, ведь технология процесса более прогрессивная и дает высокие показатели, которые позволят экономить при эксплуатации.

Заключение

При выборе источника тепла для дома лучше ориентироваться на изделия средней ценовой категории, сильно экономить в этом вопросе не стоит. Ведь от того, как работает пиролизный котел, зависит комфорт и тепло вашего дома.

Принцип работы котлов пиролизного горения. Устройство. Типы

Времена традиционных печей для обогрева дома потихоньку уходят в небытие, старинные русские печи заменяют функциональные котлы длительного горения с высоким значением КПД. Прежде чем приобрести какую-либо теплогенерирующую технику, необходимо познакомиться с ее особенностями и преимуществами. В данном материале разберем пиролизную технику и в чем заключается ее принцип работы.

Что такое пиролиз?

Под пиролизом подразумевается процесс получения и последующего сжигания горючего газа. Пиролиз — характерный процесс для твердотопливных котлов. Топливо помещают в закрытую камеру и постепенно уменьшают количество воздуха в ней. Дрова или уголь начинают тлеть. Углекислый газ, выделяемый во время сгорания топлива, поступает в другой отсек и смешивается с нагретым до определенной температуры воздухом. Происходит повторное горение. Основное преимущество пиролиза: он увеличивает количество времени горения и, соответственно, количество тепла. На открытом воздухе любое горючее сгорает быстро и выделяет минимальное количество тепла.  В 50- годах прошлого века инженеры изобрели схему новейшего оборудования, подходящего для пиролиза. Из-за дороговизны и необоснованности, к разработке не приступили.

Устройство

устройство и принцип работы пиролизного котлаОгромная камера предназначена для закладывания твердого топлива: угля, дров и других горючих веществ. Дрова или другое топливо разгораются, затем автоматически перекрывается воздух. Чтобы пламя было интенсивным, нужен воздух. Для интенсивного горения недостаточно кислорода, дрова начинают тлеть. Выделяется древесный газ и много углерода — зольные частицы. Воздух и зольные частицы перемешиваются в другой камере и происходит процесс догорания. Обе камеры разделяются специальной решеткой, на которую складывают топливо. Особенность огня у подобного устройства — у него красноватый оттенок из-за реакции с углеродом.

Принцип работы

Основной принцип работы пиролизного котла складывается из генерирования устройством горючего пиролизного газа из твердого горючего вещества. Процесс происходит при температуре выше 200 градусов Цельсия. Соблюдается недостаток кислорода. В дальнейшим смешивается воздух с оставшимся горючим газом и происходит его дожигание. Процессы проходят в специально отведенной камере.

Воздух поступает, пока пламя не разгорится достаточно интенсивно. После этого котел переходит в газогенераторный режим. Дрова тлеют благодаря автоматическому регулятору, который с помощью топки максимально уменьшает поступление газа в камеру с дровами. Также происходит дополнительная подача воздуха во время газогенерации, воздух достигает нужную температуру и способствует вторичному дожигу выделившегося газа в пиролизном котле.

Верхняя камера оснащена специальными отверстиями, из которых под давлением выходит разогретый воздух. Принцип работы таков, что 90 процентов мелких частиц участвуют в процессе дожига. Выброс вредных веществ в атмосферу становится минимальным. Температура отходящих дымовых газов пиролизного котла составляет максимум 160 градусов. Теплоноситель проходит снизу вверх вдоль котла, получает энергию практически от всего, с чем соприкасается, обеспечивая эффективный обогрев помещения. КПД котла равен 85%. Пиролизные решения можно назвать котлами длительного горения.

Большая часть котлов работает на любом твердом топливе: деревом, углем и другими. Часть котлов электронезависимы, поэтому подходят жителям регионов и городов, где случаются перебои с электричеством. Котел оборудован зольным ящиком, его легче почистить. Чистка занимает минимальное количество времени, по сравнению с другими теплогенерирующими котлами.

Схема работы

Многим собирающимся приобрести аппарат интересно, какова схема работы устройства. Пиролизный котел состоит из двух камер: дожигания и газификации. Непосредственно в последнюю кладут топливо, камера оснащена специальной дверцой. Ниже камеры газификации находится специальное отверстие для подачи воздуха в камеру дожигания. Она находится ниже камеры газификации. Конструкция оснащена дымоходом для избавления от смолы и теплообменником.

Толщина внешнего слоя, нанесенного на котел, зависит от его мощности. Рекомендуется выбирать котлы с 10% запасом мощности. Чтобы правильно рассчитать мощность, нужно знать полную площадь помещения. На 10 квадратных метров приходится 1кВт. Следует учесть: если в помещении нестандартный потолок, к каждому метру стоит добавить до 3% мощности.

В отличие от других твердотопливных аппаратов, топка должна быть разогрета перед использованием. Действия, которые нужно соблюдать при работе с пиролизным котлом:

  • На дно топки нужно загрузить какую-либо мелкую растопку типа щепок или бумаги;
  • Массу поджечь с помощью своеобразного факела, созданного из тех же материалов;
  • Дверцу камеры сгорания следует плотно закрыть;
  • Порции растопки постепенно добавляют;
  • Когда на дне будет достаточное количество тлеющих углей, следует остановить процесс добавления щепок;

В этот момент внутри камеры температура достигает 800 градусов тепла. В камеру нужно поместить основное горючее вещество.

Плюсы и минусы

К главным преимуществам пиролизного котла относят факт, что благодаря его использованию можно существенно снизить расходы на дрова. У потребителя есть возможность по максимуму обеспечить длительное горение благодаря принципу работы котла. Дом греется, а переживать о подкладке дров не надо. Среднее время горения одной партии горючего — целых 12 часов, к аппарату придется подходить не больше двух раз в сутки. Идеальный котел по длительности горения. Экологичный выбор, топливо сжигается полностью и выброс вредных веществ в атмосферу минимален.

Подобное устройства имеет свои минусы, к самым распространенным относят:

  • В период холодного межсезонья повышается расход дров;
  • Зола улетучивается в дымоход, загрязняя попутно его и все вокруг;
  • При поломке или некорректной работе, вполне возможно начнется перерасход дров, зола не улетучится;
  • Сырые дрова категорически не подходят. Тратится очень много энергии на их высыхание. Они не тлеют.
  • Достаточно высокая цена;

Типы

На данный момент рынок изобилует различными типами пиролизных котлов. Отличаются они расположением камеры дожига:

  • Находится сверху. Достаточно редкий вид твердотопливных аппаратов, Преимущество: воздух попадает в камеру дожига сразу и после догорания попадает в камеру охлаждения для дальнейшего вывода в дымоход. Не экономичный вид, конструкция такого рода очень сложна на этапе сбора. Человек может доложить топливо, не дожидаясь сгорания предыдущей партии. У остальных видов котлов такой возможности нет.
  • Камера дожига находится снизу. Такие устройства пользуются большей популярностью, пользователю удобно закладывать топливо. Конструкция ниже по стоимости, чем котел с верхней камерой дожига. Отдел для золы приходится часто чистить, чтобы дым эффективно продвигался вниз, нужна усиленная тяга.

Пиролизные котлы отличаются по типу тяги: бывает естественная и принудительная.

  • Тяга естественная. Используют мощный, высокий дымоход, при этом стоимость аппарата возрастает. Благодаря высокому дымоходу отпадает необходимость электрозависимости.
  • Принудительный наддув и тяга. Появляется необходимость в электрике, и отпадает зависимость от погодных условий. К слову, время работы с максимальным КПД вырастает на 5 часов, по сравнению с котлами при естественной тяге.

Котлы различаются по способу использования:

  • Котел для воздушного отопления. Такой котел ставят с целью обогрева различных коммерческих или хозяйственных помещениях. Для распределения тепловой энергии используются тепловые массы воздушные. Распределяется энергия с помощью алюминиевых труб и нагнетателей.
  • Котел водяного отопления. Вода нагревается в наружном теплообменнике, затем попадает в трубы радиатора. Вода постоянно циркулирует — поддерживается постоянная температура в доме.

Большая часть пиролизных котлов длительного горения работает на дереве. Существуют котлы, использующие для работы уголь и другие вещества. Преимущества котла на углевом топливе складываются из простой конструкции: различные сложнейшие узлы автоматического управления отсутствуют, что гарантирует минимальное количество поломок в процессе эксплуатации.

Заключение

Для обогрева маленького дома или просторного коттеджа пиролизные котлы подойдут идеально. Несмотря на то, что стоимость такого твердотопливного устройства достаточно высока, вложенные средства полностью окупятся. Срок службы такого аппарата долгий, а поломки крайне редки.

Читайте так же:

Пиролизные котлы длительного горения: принцип работы и преимущества

  1. Вступление.

  2. Немного истории.

  3. Устройство и принцип работы пиролизного котла.

  4. Преимущества газогенераторных котлов.

  5. Недостатки пиролизных котлов.

  6. Бытовое применение газогенераторных котлов.

Проблемой использования твердого топлива всегда был очень низкий КПД, из-за того, что значительная часть тепловой энергии тратилась впустую.

Такое положение существовало до изобретения технологии, получившей название пиролиз.

Ее суть сводится к использованию двух камер сгорания в котлах отопления: в первой источник энергии преобразуется из твердого в газообразное состояние, во второй – происходит окончательное высвобождение тепловой энергии.

Это позволяет характеризовать пиролизные котлы, как более эффективное и экономичное оборудование, нежели более традиционные варианты, где сжигается твердое топливо.

История появления пиролиза

 

Впервые о невыгодности использования дерева в чистом виде, в качестве топлива, люди задумались в Средние века. Именно тогда появилась профессия угольщика, который занимался получением древесного угля из древесины.

В то время технология была не совершенной и значительная часть энергии расходовалась напрасно, тем не менее, КПД от такого топлива был уже выше.

Современные газогенераторы и пиролизные котлы позволили раскрыть потенциал твердого топлива по максимуму.

Устройство и принцип работы пиролизного котла

 

Принцип работы пиролизного котла основывается на двух последовательных этапах, первый из которых схож с аналогичным процессом, применяемым в обычных печах.

То есть, топливо помещается в камеру сгорания, где поджигается при достаточном количестве кислорода. Дальше процессы разняться.

В пиролизном котле происходит следующее:

  • После того, как все топливо оказывается охвачено пламенем, доступ кислорода резко ограничивают.

  • Это приводит к тому, что гореть может только часть топлива, тогда как остальной объем просто разлагается под воздействием выделяемого тепла, что приводит к образованию смеси летучих органических веществ – пиролизного газа.

Процесс горения твёрдого топлива

В пиролизных котлах существует вторая камера сгорания, куда и поступает этот газ – в большинстве моделей это делается принудительно, с целью повышения эффективности оборудования.

 

Камеры сгорания в пиролизных котлах

Здесь происходит встреча разогретых летучих веществ (температура газа выше 300 градусов Цельсия) с кислородом. Итог – газ вспыхивает и начинается процесс горения с интенсивным выделением тепловой энергии, которая уже используется по прямому назначению отопительного котла.

 

Преимущества газогенераторных котлов

 

Несомненный плюс таких котлов перед обычным твердотопливным оборудованием заключается в полном сгорании топлива, что исключает из эксплуатационного процесса процедуру чистки этого варианта от сажи.

Из других преимуществ этих котлов можно отметить:

  • Минимальное количество органических отходов, что повышает характеристики безопасности оборудования.

  • Возможность использовать в качестве топлива различные типы отходов (остатки, кожевенного, швейного, скорняжного производства), так как такие котлы не способствуют образованию вредных для здоровья человека газов.

  • Более длительная работа на одном заложенном объеме топлива. Некоторые модели способны выполнять свои функции на протяжении 12-ти часов и больше, тогда как традиционные котлы необходимо заправлять минимум через 4-5 часов.

  • Возможность регулировки оборудования, позволяющая увеличить уровень экономичности или эффективности котла, тогда как в обычных моделях, работающих на твердом топливе, сделать это крайне затруднительно.

Недостатки пиролизных котлов

 

К сожалению, но и такое отопительное оборудование характеризуется некоторыми недостатками:

  • Более высокая стоимость пиролизного котла, которую можно нивелировать за счет экономии при эксплуатации.

  • Влага в топливе не должна превышать 20-ти процентов. В противном случае придется выполнять дополнительные работы по высушиванию.

  • При сильно низкой температуре возвращаемого в котел теплоносителя существует вероятность гашения первичной камеры. Для решения этой проблемы иногда понадобится несколько усложнить всю систему отопления, добавив в нее трехходовой клапан и специальную обходную трубу – цель которых заключается в подмесе более горячей жидкости в остывший теплоноситель.

  • Практически всегда для перемещения пиролизного газа во вторую камеру сгорания используется принудительная тяга. Это требует обязательного подключения котла к электросети, невозможности его работы без электрической энергии и дополнительным растратам.

 

Применение газогенераторных котлов

 

Хотя подобные котлы чаще всего используются в промышленных масштабах, тем не менее, их применение возможно и обычными людьми.

Существуют бытовые котлы, в которых топливо горит по 10-12 часов, то есть всего два раза в сутки.

Золы в топке после сгорания остаётся очень мало, так как топливо сгорает почти полностью, соответственно обслуживание таких котлов сведено к минимуму.

Такие котлы выпускают как именитые фирмы, например Buderus, так и отечественные производители, такие модели как, "Траян","Буржуй К" и другие.

Твердотопливный котёл Будерус

 

Практически идеальный случай – эксплуатация подобного оборудования, на небольшом производстве, например в столярном цехе, отходы из которого можно использовать именно в таком оборудовании.

Для бытовых нужд специалисты рекомендуют использовать так называемые пеллетные котлы.

Для автоматической загрузки в таких котлах имеется бункер, куда засыпается топливо, которое после этого самостоятельно и в нужном количестве подаётся в топку:

Пеллетный котёл с автоматической загрузкой

Их топливо – пеллеты, которые состоят из прессованных опилок, коры, стружек и других подобных отходов.

Горение пеллетов

Преимущества такого варианта очевидны:

  • Прессованное топливо занимает минимум места и его очень удобно хранить.

  • Использовать пеллеты можно сразу, без предварительной подготовки.

  • Пирализ в таких котлах не требует существенных размеров первичной камеры, следовательно, подобное оборудование занимает меньше свободного пространства.

  • Возможность реализации автоматической подачи топлива в топку.

Естественно, что такие котлы имеют конструкционную возможность включать в общую систему бойлер, чтобы потребитель мог дополнительно получать горячую воду для своих нужд.

чертеж конструкции, принцип работы, действие устройства, схема

Пиролиз — способ разложения органических и неорганических соединений с применением термического воздействия. Проще говоря, молекулы распадаются при нагреве на более простые части.

Пиролизный котёл представляет собой устройство из рода твердотопливных котлов (чаще всего для нагревания воды) при помощи нагрева до 200–800 °C.

Особенностью является раздельное сгорание непосредственно топлива и дожигание в отдельной камере котла сопутствующих газов, продуктов сгорания.

Facebook

Twitter

Google+

Vkontakte

Odnoklassniki

Принцип работы: действие пиролизного котла

Общий принцип работы котла состоит в высокотемпературном нагревании органического топлива с недостатком воздуха, в результате чего образуются горючие газы.

Они поступают во вторичную камеру сгорания и там, смешиваясь с кислородом, газ окисляется с выделением дополнительной порции тепла.

Классификация

Котлы имеют отличия по расположению камер для дожигания газов:

  • с верхним расположением;
  • с нижним расположением.

Котлы с верхней камерой более громоздкие, требуется больше материала для сборки дымоотвода. Зато чистить их придётся намного реже, ведь частицы от сгоревшего топлива не попадают в камеру для дожигания газов.

В котлах с нижним расположением секции топливо располагается в верхней части, а газы выводятся в нижнюю, и там догорают. Это удобно, но придётся часто удалять мелкие дровяные частицы из камеры утилизации газов.

По энергозависимости котлы бывают:

  • без применения электричества: котлы с естественной тягой;
  • с принудительной тягой.

Энергонезависимые котлы подразумевают включение в конструкцию высокого дымохода (не менее 5–6 метров) для увеличения тяги и обеспечения достаточного разрежения в отсеке сгорания.

Эффективнос

Принцип работы пиролизных котлов, устройство и схема

Одним из видов твердотопливных, как правило водонагревательных, котлов являются пиролизные, или газогенераторные установки. В этой статье мы рассмотрим принцип их работу и разберемся действительно ли они такие эффективные.

Дрова всегда использовались людьми как источник тепла, однако сейчас технологии позволяют применять их с более высоким КПД чем давали старые печи. Современные котлы не только значительно экономят ресурсы, но и время, ведь за ними не нужно следить, а одной закладки дров хватает на 12-24 часа.

Почему у пиролизного котла такой высокий КПД

В отличии от классических твердотопливных котлов здесь происходить процесс “горения наоборот”, то есть тепло выделяет не процесс горения древесины, а горение выделяемого газа. Теперь давайте разберемся подробнее.

Сам процесс пиролиза представляет из себя разложение органических соединений при высокой температуре (200…800°С) и ограниченном количестве кислорода. При этом выделяется газ и отработанный кокс.

Этот принцип работы используют и газогенераторные котлы, где, в качестве органического вещества служит древесина. Выработанный таким образом газ сгорает при температуре до 1200°С и выделяет значительно больше тепловой энергии, нежели сами дрова из которых он получен. Таким образом можно получить до 50% больше тепла. КПД таких котлов достигает 85…89%.

В качестве топлива может использоваться:

  • дрова,
  • различные пеллеты,
  • щепа,
  • топливные брикеты,
  • кокс,
  • уголь.

При этом содержание канцерогенных веществ в отработанных газах, выбрасываемых наружу, минимальное, что важно для людей, заботящихся об экологии.

Принцип работы достаточно простой

1 этап. Дрова разогреваются до температуры выхода пиролизных газов.

2 этап. Начинает выходить газ, начинается процесс пиролиза и он продолжается ровно до тех пор, пока все летучие газы не испарятся из топлива.

3 этап. Окончательное сгорание углей.

Видео работы

Преимущества и недостатки

К плюсам такой установки можно отнести:

  • Самый высокий КПД среди всех твердотопливных котлов, он составляет 90–93%.
  • Выделяется примерно в 3 раза меньше вредных веществ, что делает их более экологичными.
  • Большой интервал между загрузками топлива, порядка 12 часов для мягких пород древесины и 24 часа для брикетов, пеллет и твердых сортов.
  • Низкое количество смол в отработанных газах продлевает срок службы дымоходов.

Недостатки:

  • Необходимо топливо низкой влажности. Лучший вариант это 20%.
  • Стоимость таких котлов выше всех остальных типов такого оборудования.
  • Установка с принудительной тягой делает ее зависимой от электричества.

Схема работы пиролизного и классического котла

Как влияет влажность дров на эффективность

Древесина для пиролизных котлов должна быть просушена до 15-20% влажности. Такой результат сложно получить при естественной сушке, поэтому можно считать это главным недостатком такого типа котлов.

Сырые дрова выделяют большее количество водяного пара, который перемешивается с газо-кислородной смесью и снижает ее энергоемкость. Пример такого снижение в цифрах:

  • Сжигание 1 кг дров с влажностью 20% – мощность 4 кВт;
  • Сжигание 1 кг дров с влажностью 50% – мощность 2 кВт.

Если перенести это на работу установки, получается что сырые дрова увеличивают 1 этап работы (см. схему выше). То есть работать котел будет как классический больше времени, а как пиролизный – меньше. Эффективность будет снижаться прямо пропорционально.

Видео обзор газогенерирующего котла

Подробная схема работы, 6 этапов

  1. После того как дрова разгорелись, заслонка закрывается и начинается стадия тления.
  2. В камеру нагнетается кислород, в небольшом количества, но в достаточном чтобы поддерживать тление.
  3. В это время происходит выделение пиролизных газов.
  4. Газы попадают во вторичную камеру сгорания где соединяются с кислородом, который искусственно нагнетается.
  5. Происходит процесс сгорания смеси с выделением тепла. Часть энергии уходит на теплообменник для прогрева теплоносителя, часть уходит в первичную камеру для поддержания процесса пиролиза.
  6. Отработанные продукты горения выходят через дымоход, проходя при этом через дополнительный теплообменник и отдавая оставшееся тепло.

Весь процесс сгорания происходит под контролем системы терморегулирования. Ее можно настроить на определенную температуру в помещении.

Какие виды газогенерирующих котлов существуют

Схема котла с нижней камерой сгорания газов

Как вы уже поняли, такие котлы содержат две камеры сгорания: первичную топку загрузки (где горят дрова) и камеру сгорания (где непосредственно горит газ). Но, по своему расположение, топки могут быть двух видов:

  • с нижней камерой сгорания,
  • с верхней камерой сгорания.

Особенности котлов с нижней камерой сгорания

В этом случаи пиролизный газ с первичной топки подается путем искусственного нагнетания с помощью турбины. Это делает работу установки зависимой от электричества.

 

Особенности котлов с верхней камерой сгорания

Камера сгорания газов сверху

В этом случаи дрова горят в нижней камере, а выработанный газ поднимается в верхнюю, где и происходит его сгорание.

Немного теории из эффективности этого оборудования

Как заявляют многие производители расход топлива на 100 м² помещения при его высоте до 3 м составляет  не более 10 кг в сутки. В качества дров рекомендуют использовать березу или клен. Хвойные породы менее эффективны так как в выделяемых газах остается смола.

В заключение

Если вы решили установить и пользоваться котлом на твердом топлива, такой вариант как пиролизный будет наиболее рациональным. Не смотря на свою высокую стоимость он окупится довольно быстро за счет своего высокого коэффициента полезного действия. Кроме этого будет экономить ваше время в процессе эксплуатации и обслуживания.

Пиролизный котел принцип работы

Пиролизный котел: принцип работы

Одним из видов твердотопливных водонагревательных котлов являются пиролизные, или газогенераторные установки.

Почему у пиролизного котла такой высокий КПД

В отличии от классических твердотопливных котлов здесь происходить процесс “горения наоборот”, то есть тепло выделяет не процесс горения древесины, а горение выделяемого газа. Теперь давайте разберемся подробнее.

Сам процесс пиролиза представляет из себя разложение органических соединений при высокой температуре (200…800°С) и ограниченном количестве кислорода. При этом выделяется газ и отработанный кокс.

Этот принцип работы используют и газогенераторные котлы, где, в качестве органического вещества служит древесина. Выработанный таким образом газ сгорает при температуре до 1200°С и выделяет значительно больше тепловой энергии, нежели сами дрова из которых он получен. Таким образом можно получить до 50% больше тепла. КПД таких котлов достигает 85…89%.

В качестве топлива может использоваться:

  • дрова,
  • различные пеллеты,
  • щепа,
  • топливные брикеты,
  • кокс,
  • уголь.

При этом содержание канцерогенных веществ в отработанных газах, выбрасываемых наружу, минимальное, что важно для людей, заботящихся об экологии.

Принцип работы достаточно простой

1 этап. Дрова разогреваются до температуры выхода пиролизных газов.

2 этап. Начинает выходить газ, начинается процесс пиролиза и он продолжается ровно до тех пор, пока все летучие газы не испарятся из топлива.

3 этап. Окончательное сгорание углей.

Видео работы

//www.youtube.com/embed/twvzsim1DaQ

Преимущества и недостатки

К плюсам такой установки можно отнести:

  • Самый высокий КПД среди всех твердотопливных котлов, он составляет 90–93%.
  • Выделяется примерно в 3 раза меньше вредных веществ, что делает их более экологичными.
  • Большой интервал между загрузками топлива, порядка 12 часов для мягких пород древесины и 24 часа для брикетов, пеллет и твердых сортов.
  • Низкое количество смол в отработанных газах продлевает срок службы дымоходов.

Недостатки:

  • Необходимо топливо низкой влажности. Лучший вариант это 20%.
  • Стоимость таких котлов выше всех остальных типов такого оборудования.
  • Установка с принудительной тягой делает ее зависимой от электричества.

Схема работы пиролизного и классического котла

Как влияет влажность дров на эффективность

Древесина для пиролизных котлов должна быть просушена до 15-20% влажности. Такой результат сложно получить при естественной сушке, поэтому можно считать это главным недостатком такого типа котлов.

Сырые дрова выделяют большее количество водяного пара, который перемешивается с газо-кислородной смесью и снижает ее энергоемкость. Пример такого снижение в цифрах:

  • Сжигание 1 кг дров с влажностью 20% – мощность 4 кВт;
  • Сжигание 1 кг дров с влажностью 50% – мощность 2 кВт.

Если перенести это на работу установки, получается что сырые дрова увеличивают 1 этап работы (см. схему выше). То есть работать котел будет как классический больше времени, а как пиролизный – меньше. Эффективность будет снижаться прямо пропорционально.

Видео обзор газогенерирующего котла

//www.youtube.com/embed/yMieIT0cgt8

Схема работы

  1. После того как дрова разгорелись, заслонка закрывается и начинается стадия тления.
  2. В камеру нагнетается кислород, в небольшом количества, но в достаточном чтобы поддерживать тление.
  3. В это время происходит выделение пиролизных газов.
  4. Газы попадают во вторичную камеру сгорания где соединяются с кислородом, который искусственно нагнетается.
  5. Происходит процесс сгорания смеси с выделением тепла. Часть энергии уходит на теплообменник для прогрева теплоносителя, часть уходит в первичную камеру для поддержания процесса пиролиза.
  6. Отработанные продукты горения выходят через дымоход, проходя при этом через дополнительный теплообменник и отдавая оставшееся тепло.

Весь процесс сгорания происходит под контролем системы терморегулирования. Ее можно настроить на определенную температуру в помещении.

Какие виды газогенерирующих котлов существуют

Такие котлы содержат две камеры сгорания: первичную топку загрузки (где горят дрова) и камеру сгорания (где непосредственно горит газ). Но по своему расположению топки могут быть двух видов:

  • с нижней камерой сгорания,
  • с верхней камерой сгорания.

Особенности котлов с нижней камерой сгорания

В этом случаи пиролизный газ с первичной топки подается путем искусственного нагнетания с помощью турбины. Это делает работу установки зависимой от электричества.

Достоинства Недостатки
Удобная загрузка топлива в камеру Необходимость очистки от золы камеры сгорания газа
Удобное обслуживание Более высокая цена, обусловленная сложной конструкцией
КПД выше за счет большей камеры теплообменника  

 

Особенности котлов с верхней камерой сгорания

В этом случаи дрова горят в нижней камере, а выработанный газ поднимается в верхнюю, где и происходит его сгорание.

Достоинства Недостатки
Газ поступает в камеру естественным образом Немного ниже КПД
Камеру чистить нужно реже  
Отработанные газы выходят благодаря естественной тяге  

Классификация

Котлы имеют отличия по расположению камер для дожигания газов:

  • с верхним расположением;
  • с нижним расположением.

Котлы с верхней камерой более громоздкие, требуется больше материала для сборки дымоотвода. Зато чистить их придётся намного реже, ведь частицы от сгоревшего топлива не попадают в камеру для дожигания газов.

В котлах с нижним расположением секции топливо располагается в верхней части, а газы выводятся в нижнюю, и там догорают. Это удобно, но придётся часто удалять мелкие дровяные частицы из камеры утилизации газов.

По энергозависимости котлы бывают:

  • без применения электричества: котлы с естественной тягой;
  • с принудительной тягой.

Энергонезависимые котлы подразумевают включение в конструкцию высокого дымохода (не менее 5–6 метров) для увеличения тяги и обеспечения достаточного разрежения в отсеке сгорания.

Эффективность обогрева у таких котлов будет несколько ниже, чем у котлов с принудительной тягой.

Устройства с принудительным поддувом оснащаются одним или двумя вентиляторами, которые могут работать в режиме нагнетания воздуха или откачки сгоревших газов.

В некоторых моделях котлов применяется комбинированный способ с участием нагнетающих и отсасывающих газ устройств для увеличения мощности.

Справка! Механизмы, откачивающие отработанные газы, изготавливаются из особых жаропрочных (аустенитных) сплавов, их стоимость значительно выше, чем у нагнетающих вентиляторов.

По способу обогрева:

  • Водяного обогрева — к теплообменнику котла подключаются водяные трубопроводы, по которым нагретая рабочая жидкость разносится по различным помещениям.
  • Воздушного обогрева — вместо воды используется воздух, получающий тепло посредством того же теплообменника и распространяемый по воздухопроводам. Эффективность ниже, чем у водяного способа, применяется на производственных площадках, складах.

Фото 1. Пиролизный котел с теплообменником, предназначен для водяного обогрева, работает на дровах.

Чертеж: общий вид, рабочий процесс

  • Камера сгорания котла.
  • Отсек газификации.
  • Секция дожигания газов.
  • Колосниковые решётки.
  • Теплообменник (входной/выходной патрубки).
  • Трубопровод отвода газов (дымоход).
  • Отверстия для поддува.
  • Дверка в отсек для закладки топлива.

В котел могут быть включены температурные датчики и приборы для контроля и поддержания нормальных режимов работы.

А также аппаратная часть котла для автоматизации функционирования всего отопительного комплекса.

Суть происходящего внутри пиролизного котла характеризуется следующими процессами:

  • Поток воздуха извне поступает в отсек газификации с находящимся там топливом.
  • Некоторая часть кислорода будет поддерживать процесс горения (тления). Газы, являющиеся продуктами горения, через сопло попадают в камеру сгорания котла и там окисляются в присутствии вторичного кислорода, который поступает вместе с воздухом снаружи.
  • Часть пиролизных газов восстанавливается при наличии углерода из топлива до угарного газа и окиси азота, потребляя при этом часть энергии. Смесь проходит в секцию дожигания газов и окисляется там с возвратом отнятой им энергии.

Фото 2. Чертеж пиролизного котла длительного горения, собранное по нему устройство может обогреть большой дом.

  • Участвующие в реакции пиролиза газовые смеси выводятся наружу через дымоход, минуя при этом теплообменник котла.

Внимание! Так как функционирование пиролизных котлов связано с большим количеством энергии, генерируемой внутри оборудования и возможном выделении разного рода вредных газов, осуществлять самостоятельную постройку котлов рекомендуется только при полном понимании всех физико-химических процессов, возникающих при его работе.

Температурные фазы:

  • сушка, пиролиз древесины — 450 °C;
  • сгорание древесного газа и вторичного воздуха — 560 °C;
  • продувание пламени и возврат тепла — 1200 °C;
  • отвод оставшихся продуктов горения — 160 °C.

Отличия устройства от обычных котлов

Включая древесину (дрова), специальные топливные брикеты (пеллеты) и отходы, получаемые на производстве. Одно из главных отличий котлов — применение различных видов твёрдого топлива, практически любого вещества, которое может гореть.

Длительность процесса сжигания топлива намного больше, чем у обычных котлов. От 8–10 часов и выше. Есть модели котлов с крупным отсеком для дров, продолжительность непрерывной работы — до 24 часов. Это значит, что пополнение камеры сгорания новыми порциями топлива осуществляется 1–2 раза в сутки.

Важно! За счёт того, что происходит почти полное разложение твёрдых материалов, пирокотлы менее вредны для окружающей среды.

 

Принцип работы пиролизных котлов длительного горения

Внешне эти котлы мало чем отличаются от обычных металлических печей. Они имеют такую же загрузочную дверцу, ведущую в первичную камеру сгорания. В нее укладываются обычные дрова, а также брикеты из опилок либо торфа. Используют в этих целях и изобретение последних нескольких лет — гранулы пеллет. Они представляют собой сильно спрессованные отходы столярного производства. В дело идет все, начиная от коры деревьев и заканчивая торфом и сушеным навозом.

На заметку! Лучше всего использовать в качестве топлива пеллетные гранулы. Это топливо имеет маленький размер и может автоматически подаваться в камеру сгорания котла.

Современный котёл длительного горения с бункером для пеллетных гранул.

На дне камеры сгорания располагается колосник, имеющий вид очень тяжелой чугунной решетки. Он необходим для подачи воздуха под топливо. Загруженные дрова поджигают и ждут пока они полностью разгорятся под воздействием первичного потока воздуха. Как только котел выходит на режим, доступ воздуха в первичную камеру практически прекращают, в результате чего горение останавливается. Топливо начинает только тлеть, выпуская пиролизный газ. Он обладает очень высокой горючестью, но так как воздуха мало, то он не вспыхивает.

Схема системы отопления частного дома с использованием твердотопливного котла.

Затем самотеком или принудительно эта газообразная летучая смесь органики подается во вторичную камеру, которая собственно и является главной рабочей частью пиролизного котла длительного горения. С водяным контуром системы отопления она связана непосредственно. Поступающий в эту камеру газ имеет температуру около 300 градусов и поэтому вспыхивает при поступлении кислорода без промедления. Во вторичную камеру подается достаточное для горения количество воздуха. Пиролизный газ выделяет при сгорании намного больше энергии, чем простые дрова, поэтому нагревание теплоносителя в системе происходит очень быстро.

Пример размещения твердотопливного котла с автоматической подачей пеллет из бункера хранения в подвальном помещении частного дома.

Важным моментом является то, что порция дров, помещенная в топку, расходуется очень медленно, что позволяет отапливать помещение очень небольшим их количеством длительное время.

На заметку! В качестве топлива для газогенераторов рекомендуется использовать очень хорошо просушенные вещества и дрова. Ведь 1 кг дров, которые содержат 20% влаги выделяет 4 кВт/час. энергии, а содержащие 25% влаги, уже только 3 кВт/час.

Принцип работы пиролизного котла с водяным контуром

Преимущества и недостатки котлов на пиролизном газе

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром ценят за их преимущества перед печами с прямым горением. Можно перечислить некоторые из них:

  • полное сгорание топлива без накопления сажи. Кроме экономии дров это свойство несет гораздо большую пользу. Полное сгорание означает, что в качестве отходов выделяется лишь углекислота и обыкновенная вода. Ни то, ни другое не представляет большого вреда для людей и природы в целом. Этого нельзя сказать о частичном сгорании дров. Вредные токсичные вещества, образующиеся при неполном распаде органики, попадают в атмосферу, вызывая нежелательные последствия, не говоря уже о зловонном едком дыме;

Для увеличения эффективности пиролизного котла используйте только сухие дрова.

  • благодаря полному сгоранию, в газогенераторах можно использовать любое органическое твердое топливо. По сути им может быть любая органика, способная к активной реакции окисления, то есть горению. Такие котлы можно устанавливать на швейных и кожевенных фабриках, на предприятиях деревопереработки, сельхозпредприятиях. Этим полностью решается проблема утилизации отходов;
  • высокая экономия средств на топливо, так как пиролизные котлы длительного горения с водяным контуромимеют такое названия по причине того, что от одной дровяной закладки рабочий процесс может продолжаться не менее 12 часов. Простая печь или котел, максимум способны гореть 4 часа;

Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления дома.

  • полностью решен вопрос регулировки процесса горения и нагревания теплоносителя. По причине того, что в рабочей камере сгорает газообразное топливо, его поток легко регулируется, так же, как и интенсивность горения. Это позволяет полностью автоматизировать работу котла, не хуже, чем электрического или газового.

Есть у пиролизных котлов длительного горения и недостатки, о которых следует осведомиться, при приобретении этой техники:

  • стоимость газогенераторов намного выше, чем у других видов теплотехники. Однако это со временем окупается, благодаря экономии топлива;

Автоматизированная котельная в современном частном доме.

  • топливо должна быть идеально сухим. Уже 20%-я влажность является серьезным препятствием для горения. Котел просто престанет работать после ограничения доступа воздуха;
  • в связи с тем, что в конструкции практически всех моделей предусмотрено использование вентиляторов для нагнетания воздуха, то для их работы требуется наличие электроэнергии, что не позволяет использовать эту технику на дачах, не имеющих электроснабжения.

На заметку! Отзывы владельцев пиролизных котлов длительного горения говорят о том, что иногда они останавливаются из-за того, что вода из обратной трубы системы попадает в контур котла сильно остывшей. Чтобы этого избежать, надо впаять в систему обходной контур из трубы подачи. Здесь используется обычный трехходовой клапан. Тогда горячая вода смешается с охлажденной, котел не будет отключаться.

Схематическое изображение пиролизного котла с водяным контуром.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

особенности работы и использования пиролизного котла длительного горения

пиролизный котёлВ настоящее время применяется несколько способов отопления частных домов. При своей популярности на первое место выходят газовое оборудование. Но постоянно растущая стоимость газа делает такие системы менее эффективными. Электрическое оборудование подвержено тем же недостаткам, что и газовое. Главным их достоинством является бесперебойная работа без участия человека.

Твердотопливные оборудование более дешёвое. Но загружать их необходимо достаточно часто. Поэтому котлы длительного горения, рассчитанные на сутки работы являются хорошей альтернативой газовым и электрическим.

Содержание статьи

Что представляет собой пиролизный котёл

Эти устройства стараются использовать автоматику при организации процесса горения.

из чего состоит пиролизный котёл

Важно помнить! Остановить процесс горения невозможно. А дальнейший розжиг котла возможен только в ручном режиме.

Задача проектировщиков создать процесс тления, который бы не прекращался длительное время и в любой момент мог перерасти в процесс горения.

Принцип работы пиролизного котла длительного горения

Котёл, основанный на пиролизном эффекте, представляет собой котёл с большой загрузочной камерой и двумя камерами горения. В первой камере горения поддерживается, при необходимости, режим тления, а также режим воспламенения дров. Процесс сгорания дров всегда неполный. Выделяемые при этом процессе отработанные газы попадают во вторую камеру, где к ним примешивается кислород, а потом происходит процесс окончательного сгорания этой смеси. Температура сгорания достигает 1100 градусов Цельсия.

работа пиролизного котла

Особенности работы котла

пиролизный котёл с верхней загрузкойПиролизные котлы длительного горения бывают как с верхней, так и с нижней загрузкой топлива. Специалисты много спорят какой из вариантов лучше. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки. Варианты с верхней загрузкой обладают преимуществом в том, что процесс тления и горения подсушивает дрова, которые готовятся к горению. К недостаткам обоих вариантов относится тот момент, что котёл нельзя догружать дровами. Поэтому такие варианты имеют очень большую камеру для загрузки дров и её необходимо загружать полностью, если хозяин хочет достигнуть максимального времени работы на одной загрузке.

Что необходимо помнить используя пиролизный котёл

Что необходимо помнить хозяину такой системы? Длительность работы современных пиролизных котлов может превышать 24 часа.

Важно! Для загрузки системы нужно выбирать такое время, чтобы через сутки можно было произвести следующую загрузку и обслужить котёл.

обслуживание пиролизного котлаК обслуживанию системы можно отнести уборку золы и чистку котла, а также удаление конденсата. Также одной из особенностей котлов данного типа является необходимость загрузки дров с процентом влажности не меньше 5. То есть это должны быть почти идеально сухие дрова. Если этого не сделать, то такой котёл превращается из пиролизного в обыкновенный со временем работы до восьми часов. При таком обращении эффективность такой системы отопления значительно уменьшается.

Безопасны ли пиролизные котлы

Главным недостатком таких систем является невозможность работы автоматики при прекращении подачи электричества в систему отопления, так как вентиляторы и насосы системы работают от электропитания. Поэтому важно предусмотреть возможность охлаждения системы в случае отключения электричества.

Подпишитесь на наши Социальные сети

Устройство и принцип работы

По мере того, как технико-строительные характеристики котельного оборудования расширяются и его функциональные возможности. В каждом сегменте отопительных агрегатов сегодня представлены пиролизные модели, версии с поддержкой контуров горячего водоснабжения (ГВС), а также системы с возможностью длительного горения. Очевидно, что существуют и комбинированные котлы, сочетающие в себе весь перечень современных идей для такого рода оборудования. На практике пиролизный котел длительного горения с водяным контуром дает массу преимуществ рядовым владельцам дач и загородных домов, стремящихся обеспечить себя теплом и горячей водой.

Устройство котла

Типовая конструкция включает две топочные камеры, теплообменник и зольник. Это базовый набор функциональных элементов, обеспечивающих процессы загрузки топлива, подогрев водовода и сбор продуктов сгорания. В остальном, в зависимости от модификации, устройство агрегата может быть изменено с ориентацией на определенные функциональные дополнения. Например, можно дополнительно интегрировать конденсатор, представляющий собой теплоизоляционный бак. В нем накапливается тепловая энергия для последующего возврата в водяной контур.

Обязательная часть технической инфраструктуры котла - дымоходная система. Это канал отвода продуктов сгорания газа, работа которого характеризуется тяговым усилием - то есть скоростью отвода дыма. С помощью специальной заслонки-заслонки можно регулировать мощность дымохода, к которому подключается пиролизный котел длительного горения. В отзывах отмечается, что очень важно соблюдать баланс в регулировании дымоудаления.Дело в том, что котлы с длительным сжиганием топлива характеризуются длительным и динамичным процессом работы, поэтому в течение всего сеанса может потребоваться многократная регулировка пропускной способности канала. Соблюдение требуется для того, чтобы воздушные массы не «ходили» по дымоходу, а выхлопные газы торчали наружу.

Принцип работы системы пиролиза

Концепция пиролизных нагревательных устройств довольно проста, но на практике дает значительное преимущество в виде увеличения КПД.Для начала стоит подчеркнуть отличие конструкции таких котлов от технического устройства обычных твердотопливных систем. Как было сказано выше, в котле две камеры сгорания - это особенность оборудования. Один выполняет традиционную задачу по организации места для сжигания топлива, а второй просто обеспечивает эффект пиролиза. Что это? Если первая камера извлекает энергию, например, непосредственно из древесины, то вторая обрабатывает газ, выделяющийся при первичном сгорании.В отличие от первой стадии сгорания, процесс пиролиза включает смешивание кислорода для увеличения эффективности накопления тепловой энергии. По сути, реализуется принцип двойной обработки одной и той же партии топлива, что, несомненно, положительно сказывается на экономичности и производительности котла.

Принцип работы систем длительного горения

В отличие от системы пиролиза, идея поддержания длительного горения не требует кардинального изменения конструкции агрегата.Однако есть изменения в параметрах. В первую очередь такой котел оснащен большой камерой сгорания. То есть в комбинированном варианте сжигание дров можно проводить в массивном отсеке, а дожиг газов - в небольшой соседней топке. Например, если обычные котлы имеют размер камеры 30-50 см, концепция длительного горения потребует использования топок не менее 60 см. Что еще более важно, устройство и принцип работы пиролизных котлов ориентированы на широкие возможности регулирования процесса горения.Это достигается за счет более функциональной, а иногда и автоматизированной грифельной системы, то есть регулятора пропускной способности дымохода. Этот механизм отвечает за интенсивность горения за счет уменьшения или увеличения количества поступающего кислорода. К достоинствам этой системы можно отнести возможность рационального расхода тепла от одной кладки и отсутствие необходимости частой замены топливного материала.

ГВС в котле

Инфраструктура оборудования для приготовления горячей воды сформирована с помощью трех компонентов - теплообменника, бойлера и циркуляционных каналов.В теплообменнике происходит прямой нагрев воды под действием тепловой энергии, которая вырабатывается при сгорании топлива. Кстати, использование бойлера специально для функции ГВС в некоторых системах с автоматическим управлением дает возможность выключить оборудование сразу после регулировки температуры воды на нужный режим. Готовая вода направляется либо в котел, либо напрямую потребителям. Современный твердотопливный котел с водяным контуром и бойлером позволяет вмещать около 30-50 литров горячей воды для самых разных нужд.Если требуется более вместительное хранилище, то необходимо с самого начала выбрать отдельные котлы, которые не являются частью единой конструкции котла, а связаны через свои каналы связи. Такой бак может вмещать до 200 литров, а промышленные модели - около 500 литров.

Тактико-технические характеристики оборудования

Непосредственно по тепловому объему определяется мощность котла. Стартовая тарелка соответствует 3-5 кВт. Этого показателя вместимости достаточно для обслуживания небольших помещений - например, коттеджей.Для использования оборудования в системе отопления дома рекомендуется сделать такой расчет - 1 кВт на 10 м2. Итак, модели на 20 кВт хватит для обслуживания дома площадью 200 м2. Немаловажен также параметр расхода топлива, от которого будет зависеть энергоэффективность агрегата. Средний пиролизный котел длительного горения с водяным контуром на дровах потребляет в час порядка 1-10 кг. Объем потребления просто зависит от мощности и, в свою очередь, будет определять периодичность загрузки новых деревянных сцеплений.Также немаловажным параметром является диаметр дымохода, определяющий пределы пропускной способности отходящих газов - это значение от 13 до 20 см.

Виды агрегатов по материалу

Большое значение, с точки зрения эксплуатационной надежности и надежности. теплопередача, имеет теплообменный материал. Таким образом, чугун считается самым прочным металлом для изготовления этой функциональной детали - можно сказать основой котла. Он не подвержен коррозии, устойчив к механическим воздействиям, способен выдерживать высокие термические нагрузки, но резкие перепады температур все же могут вызвать трещины, которые приведут к развитию ржавчины.Железо напрямую конкурирует с железом. Благодаря пластичности такие сплавы можно использовать даже в условиях температурных перепадов, но пиролизный котел длительного горения с водяным контуром при работе способствует выделению конденсата, что вызывает опасность коррозии даже при нормальных условиях эксплуатации. Также существуют котлы с медными теплообменниками, которые отличаются хорошей теплопроводностью и отсутствием риска образования ржавчины. Но с точки зрения надежности и долговечности медь - самое дешевое решение.

Разновидности по видам топлива

Большинство пиролизных котлов работают на дровах. Это

.

Пиролиз: путь к технологиям очистки угля

1. Введение

Что такое пиролиз: пиролиз - это термохимическое разложение углеродистых материалов, таких как биомасса, пластик, шины, уголь и т. Д., При повышенных температурах 200 ° C и выше в отсутствие кислорода. Это необратимая химическая реакция, в которой происходит одновременное изменение химического состава и физической фазы вещества. Эта реакция включает молекулярный распад более крупных молекул (полимера) на более мелкие молекулы в присутствии тепла.Пиролиз также называют термическим крекингом, термолизом, деполимеризацией и т. Д.

Что такое пиролиз угля: пиролиз угля включает подвергание угля воздействию высокой температуры 400–450 ° C в отсутствие кислорода. Когда присутствует кислород или пар, уголь начинает гореть, и этот процесс больше не известен как пиролиз, а скорее называется сжиганием и газификацией. Преимущества пиролиза угля огромны и перечислены ниже:

  • Преобразует отходы (уголь) в энергию.

  • Продукт может использоваться в качестве топлива в существующих промышленных котлах и печах.

  • Конечные продукты также могут использоваться для выработки электроэнергии.

  • Предлагает возобновляемые источники энергии.

  • Управление твердыми отходами.

Уголь и угольные продукты будут по-прежнему играть все более важную роль в удовлетворении энергетических потребностей и экономики стран. Это связано с большими запасами угля и его низкой стоимостью [1, 2].На уголь приходится примерно 25% мирового энергоснабжения и 40% выбросов углерода, но даже с учетом высокого процента выбросов очень маловероятно, что какая-либо из этих стран, занимающихся разведкой и добычей угля, очень скоро откажется от угля. [3]. Экономический рост требует роста энергии [4]. В связи с недавней заботой об окружающей среде и возобновлением интереса к исследованиям альтернативной энергии из возобновляемых источников, таких как топливные элементы и ветер, водород из угля через комбинированный цикл интегрированной газификации был рассмотрен для предлагаемой водородной экономии [5, 6].Газификация считается экологически чистой технологией преобразования угля в двадцать первом веке, чем другие процессы утилизации угля, такие как сжижение и сжигание, потому что она является энергоэффективной [7], экологически чистой [8] и экономичной [9]. Он также имеет то достоинство, что выходит за рамки использования угля для производства электроэнергии [10], обработки металлов и производства химикатов [11], поскольку уголь может быть преобразован в полезные газы и жидкости [12]. Уголь - сложный углеродистый материал, состоящий из органических и неорганических веществ [13].В процессе газификации органическое и неорганическое вещество претерпевает различные химические и физические превращения [14]. Чтобы максимизировать эффективность газификации, необходимо понять механизм химического и физического превращения, так как это будет способствовать снижению выбросов углерода в процессе, особенно при газификации низкосортного угля [15–17]. Несколько вариантов используются для управления скоростью подачи угля во время газификации: неподвижный слой, псевдоожиженный слой и газификаторы с унесенным потоком [18].Газификаторы с псевдоожиженным слоем имеют потенциальное преимущество, заключающееся в том, что низкосортные угли, богатые золой и инертинитами, такие как южноафриканские угли, могут обрабатываться более эффективно, чем в обычных котлах, работающих на пылевидном угле [19–21].

Таким образом, разработка процессов утилизации угля потребует более глубокого понимания внутренних свойств угля и способов его химического преобразования в условиях процесса [22, 23]. Один из способов понять это - пиролиз, который проходит через все процессы утилизации угля [19].Следовательно, в этом сообщении оценка шести углей южного полушария будет использоваться для иллюстрации промежуточной роли, которую пиролиз играет в процессах утилизации угля.

2. Влияние изменений химических и физических свойств на характеристики угля

В настоящее время исследования по использованию угля и угольных продуктов направлены на чистую угольную технологию (CCT) [20, 24]. Предыдущие исследования CCT за последние 30 лет касались химической очистки угля, а недавние исследования - улавливания и хранения углерода (CCS) [20, 25].Исследовательские усилия были ограничены лабораторным масштабом при определении молекулярных и структурных параметров, таких как ароматичность, степень конденсации, которая определяет технические характеристики угля в процессе его утилизации [20, 26–28]. Суть химической очистки угля заключается в удалении или уменьшении содержания минералов в угле, поскольку сообщалось, что минеральное содержание в угле плавится, когда он подвергается термообработке во время процессов преобразования угля [20, 29], что приводит к блокированию активные центры углерода [30], тем самым снижая реакционную способность угля и уменьшая выбросы загрязняющих веществ [20, 31].

Уголь - сложный углеродистый полимер, состоящий из органических и неорганических веществ [32, 33]. Органические материалы известны как мацералы, а неорганические примеси считаются минералами [34]. При термической обработке; физические, химические, термические, механические и электрические свойства угля претерпевают трансформации [20, 35]. Одним из ключевых параметров, которые используются для измерения химической стабильности этого превращения, является ароматичность [20, 36]; это дает хорошее представление о превращении мацерала в полукокс, что является хорошим индикатором зрелости угля из-за перестройки углерода [20, 37].

Изменение углеродистой структуры из-за модификации органических и неорганических компонентов в угле и его последующем обугливании считается одним из основных факторов, влияющих на реакционную способность угля / полукокса в процессах конверсии угля [20, 38, 39 ]. Химическое преобразование включает изменение органической химической структуры (таблицы 1–3), в то время как физическое преобразование включает изменение морфологии и пористости угля (таблица 4, рисунки 1–12).

Уголь SPL SM BCH SSL NGR GER
мас.% Присущей влажности (осушенная на воздухе) 1.5 1,0 2,1 4,2 9,6 15,4
мас.% Золы (воздушная сушка) 11,2 17,3 16,2 29,1 9,0 12,4
мас.% летучих веществ (высушенные на воздухе) 5,3 7,6 26,7 21,4 37,6 45,7
мас.% связанного углерода (высушенные на воздухе) 82 74,1 55.0 45,3 43,8 26,4
вес.% Углерода (daf) 90,2 90,4 81,6 77,5 75,6 70,5
вес.% Водорода (daf) 2,7 3,5 4,6 4,5 5,2 6,6
мас.% Азота (daf) 2,2 2,0 2,0 2,2 1,7 0.6
мас.% Кислорода (daf) 2,7 3,3 10,7 15,4 16,9 18,5
мас.% Серы (daf) 2,3 0,9 1,2 0,4 0,7 3,7
Общая теплотворная способность (МДж / кг) 29,6 28,7 26,8 20,0 24,6 21,2
H / C 0.4 0,5 0,7 0,7 0,8 1,1
f a 0,91 0,85 0,73 0,72 0,65 0,49
.

Приблизительный анализ, окончательный анализ, теплотворная способность и расчетные значения H / C и ароматичности для необработанного угля.

Уголь SPL SM BCH SSL NGR GER
мас.% Присущей влажности (осушенная на воздухе) 2.5 2,3 2,7 1,3 1,9 1,7
мас.% Золы (воздушная сушка) 1,5 1,8 1,2 3,3 2,0 0,8
вес.% летучих веществ (воздушная сушка) 6,8 9,6 27,2 25,0 43,2 60,3
вес.% связанного углерода (воздушная сушка) 89,2 86,3 68.9 70,4 53,0 37,3
вес.% Углерода (daf) 85,6 89,0 83,4 80,9 75,1 69,2
вес.% Водорода (daf) 2,4 3,3 4,6 4,2 5,2 6,2
мас.% Азота (daf) 2,0 1,8 2,0 2,3 1,8 0.6
мас.% Кислорода (daf) 7,7 5,0 9,1 12,3 17,4 20,3
мас.% Серы (daf) 2,1 0,7 1,0 0,3 0,1 2,7
Общая теплотворная способность (МДж / кг) 32,7 33,3 32,0 30,0 29,3 28,9
H / C 0.3 0,4 0,7 0,6 0,8 1,1
f a (CA) 0,92 0,86 0,74 0,76 0,65 0,52
f a (FTIR) 0,98 0,84 0,72 0,74 0,58 0,40
f a (C-ЯМР) 0,98 0,94 0.76 0,80 0,58 0,43
f a (XRD) 0,89 0,87 0,78 0,74 0,70 0,66

Таблица 2.xim анализ, окончательный анализ, теплотворная способность и расчетные значения H / C и ароматичности для обработанного кислотой угля.

Таблица.

Расчетные значения H / C и ароматичности для термообработанного угля.

Уголь 450 500 550 600 650 700
GER 9057 Х / К 0.5 0,4 0,3 0,3 0,2 0,1
f a (CA) 0,86 0,89 0,95 0,95 0,99 1,00
f a (FTIR) 0,66 0,69 0,73 0,74 0,76 0,79
f a (XRD) 0,66 0,67 0.68 0,72 0,74 0,76
NGR
H / C 0,5 0,4 0,3 0,3 0,2 0,1
f a (CA) 0,86 0,90 0,93 0,96 1,00 1,03
f a (FTIR) 0,75 0,78 0.81 0,84 0,87 0,90
f a (XRD) 0,67 0,69 0,70 0,74 0,78 0,80
SSL H / C 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 0,1
f a (CA) 0,87 0,91 0,93 0.96 1,00 1,05
f a (FTIR) 0,84 0,88 0,90 0,93 0,97 1,00
f a (XRD) 0,91 0,94 0,96 0,97 0,97 0,97
BCH
H / C 0,5 0,4 0,3 0.3 0,2 0,1
f a (CA) 0,86 0,89 0,92 0,95 0,98 1,03
f a (FTIR) 0,83 0,86 0,89 0,92 0,95 1,00
f a (XRD) 0,93 0,94 0,97 0,98 0,99 0.99
SM
H / C 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 0,1
f a (CA) 0,88 0,89 0,92 0,95 0,99 1,03
f a (FTIR) 0,94 0,95 0,98 1,00 1,00 1,00
f a ( XRD) 0.96 0,98 0,99 0,99 0,99 0,99
SPL
H / C 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 0,1
f a 0,94 0,95 0,95 0,97 0,98 1,03
f a (FTIR) 0,97 0.98 1,00 1,00 1,00 1,00
f a (XRD) 0,96 0,97 0,98 0,99 0,99 0,99
0,076 0,071 0,048 0,048
Уголь 450 500 550 600 650 700
GER
O / C 0.132 0,103 0,092 0,073 0,064 0,056
Площадь поверхности BET (м 2 / г) 169,96 193,97 230,41 241,82 262,61
NGR
O / C 0,130 0,110 0,083 0,075 0,067 0,061
Площадь поверхности BET (м 2 / г) 155 .78 182,61 183,19 234,10 238,14 239,74
SSL
O / C 0,081 0,076 0,063 0,052 0,063 0,052
BET площадь поверхности (м 2 / г) 136.60 153,47 199,72 200,38 214,46 224,19
BCH
O / .064 0,057 0,044 0,039 0,037 0,029
Площадь поверхности BET (м 2 / г) 130,17 158,68 183,89 206,40 215,4071 206,40 215,4071 900
SM
O / C 0,039 0,042 0,033 0,033 0,037 0,032
Площадь поверхности BET (м 2 / g) 137 .94 148,17 170,35 186,54 194,60 196,99
SPL
O / C 0,039 0,048 0,063 0,039 0,063 0,039
Площадь поверхности BET (м 2 / г) 113,93 135,18 136,74 150,98 162,47 164,40

Таблица 4.

Расчетные атомные значения площади поверхности O / C и BET по SEM и ASAP 2020 для термообработанного угля.

Рис. 1. Микрофотографии

, полученные с помощью SEM, перехода угля BCH в полукокс.

Рис. 2. Микрофотографии

, полученные с помощью СЭМ, перехода угля SM в полукокс.

Рис. 3. Микрофотографии

СЭМ перехода SPL угля в полукокс.

Рис. 4. Микрофотографии

SEM перехода угля SSL в полукокс.

Рис. 5. Микрофотографии

, полученные с помощью SEM, перехода угля NGR в обугливание.

Рис. 6. Микрофотографии

, полученные с помощью СЭМ, перехода угля из ГЭР в обугленный.

Рис. 7.

Петрографические снимки перехода угля в обугливание для свит ГЭР.

Рис. 8.

Петрографические снимки перехода угля в обугленный для свит ЯГР.

Рис. 9.

Петрографические снимки перехода угля в обугливание для комплексов SSL.

Рис. 10.

Петрографические снимки перехода угля в полуголь для свиты БЧХ.

Рис. 11.

Петрографические снимки перехода угля в обугливание для свиты СМ.

Рис. 12.

Петрографические снимки перехода угля в полуголь для свиты SPL.

.

Пиролиз угля низкого ранга: от исследований к практике

2.2.1. Реакции при пиролизе LRC

Считается, что химические реакции при пиролизе LRC представляют собой серию сложных последовательных и параллельных свободнорадикальных реакций [22]. Он включает образование радикальных фрагментов в результате термического разложения органических макромолекул и образование летучих веществ и остатков (кокса или угля) в результате реакций между радикальными фрагментами [23].

Обычно реакции во время пиролиза происходят из-за термической нестабильности структур.Термостабильность органической структуры во многом определяется энергией связи между атомами. Обычно термостабильность углеводородов снижается следующим образом: конденсированные ароматические соединения> ароматические соединения> циклические углеводороды> олефины> алканы. И это также подходит для пиролиза LRC [24]. Более того, из-за сопряженной структуры структуры ароматических гетероатомов (таких как сера, азот и кислород) намного более термостабильны, чем алифатические. Также сообщается, что прогресс дробления LRC более значительный, чем более высокий класс угля [25, 26].Нестабильные структуры в макромолекулах гомолитического LRC расщепляются на радикалы, и при стабилизации этих радикалов образуются небольшие молекулы, в то время как стабильные структуры, связанные с конденсированными продуктами, остаются в угле или коксе. Из-за сложности органического строения не существует универсальных или точных моделей для описания реакций при пиролизе LRC. Но с учетом множества исследований, типы реакций пиролиза следующие:

  • Первичные реакции: «Первичные» означает, что реакции протекают непосредственно в макромолекулах LRC.Во время пиролиза преобладающими первичными реакциями являются реакции крекинга. В соответствии с органическими структурами макромолекул LRC, четыре возможных типа реакции крекинга перечислены ниже [24]:

    1. Растрескивание мостиковой связи: В органической структуре LRC существует множество мостиковых связей, например CH 2 , O , CH 2 CH 2 , CH 2 O , S , S S и т. Д., связываясь с ароматическими ядрами. Энергия связи этих «мостиков» относительно мала, и их легче повредить теплом или другими радикалами с образованием новых радикалов. Это также ключ к деполимеризации макромолекул в LRC [18]. Причем термическое разложение сульфированных и кислородсодержащих поперечных связей было более существенным, чем разложение алкильных связей [27].

    2. Крекинг алифатической боковой цепи: стабильность алифатической боковой цепи снижается с увеличением количества углеродных и ароматических колец.Длинные боковые цепи имеют тенденцию к растрескиванию с образованием радикалов или газообразных углеводородов малых молекул.

    3. Крекинг алифатических соединений: низкомолекулярные соединения с преимущественно алифатической структурой плавятся и одновременно крекируются с образованием летучих веществ.

    4. Крекинг гетероатомных функциональных групп: Сера, азот и особенно кислород являются основными гетероатомами в органической структуре LRC. Структуры алифатических гетероатомов способны разлагаться при относительно низкой температуре, в то время как температура разложения структур ароматических гетероатомов должна быть 500 ° C или выше.

  • Вторичные реакции: Во время процесса удаления летучих веществ высокая температура в области как угольных частиц, так и окружающей среды будет способствовать вторичным реакциям летучих (первичных летучих). Основные вторичные реакции перечислены ниже:

    1. Реакции крекинга: углеводороды, полученные в результате первичных реакций, могут подвергаться дальнейшему крекингу при высоких температурах. Следовательно, образуется больше соединений с меньшей молекулярной массой.

    2. Реакции дегидрирования: Циклоалканы могут быть превращены в циклы или далее в ароматические соединения посредством реакций дегидрирования. К гидроароматическим соединениям можно добавить ароматические кольца. Одновременно образуется газообразный водород.

    3. Реакции гидрирования: Некоторые химически активные гетероатомсодержащие соединения могут подвергаться воздействию водородных радикалов. В результате гетероатомы удаляются и образуются в виде молекул газа (таких как H 2 S, NH 3 и H 2 O).

    4. Реакции конденсации: ароматические углеводороды в летучих компонентах могут конденсироваться в полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

  • Реакции конденсации: С увеличением количества ароматических колец летучесть ароматических углеводородов уменьшается. Нелетучие части будут конденсироваться и выделять газообразный водород, что более очевидно при температуре выше 700 ° C.

Помимо реакций, перечисленных выше, существуют также реакции, такие как перенос водорода, реакции перегруппировки и сшивания, для окончательной стабилизации свободных радикалов.

2.2.2. Процесс пиролиза и образование продуктов

Из-за разнообразия термостабильности органической структуры в LRC процесс пиролиза в основном определяется температурой. С повышением температуры степень термического крекинга органических макромолекул в LRC увеличивается, и одновременно изменяется состав продуктов пиролиза.

Как правило, основные углеводородные структуры в LRC ниже 300 ° C претерпевают незначительные изменения. Но нековалентные связи в LRC диссоциируют и улетучиваются.Саксена [28] подытожил, что реакции пиролиза начинаются с разрыва слабых связей. Из-за минимального количества энергии, необходимой для преодоления энергии связи C C, основные реакции пиролиза не начнутся, пока температура не достигнет около 400 ° C. Гуань [29] исследовал выход и свойства продуктов пиролиза лигнита (Хуолиньхэ, Китай) при температуре ниже 400 ° C. Было обнаружено, что летучий конденсат представлял собой бесцветную и прозрачную воду с очень низким значением химической потребности в кислороде (CODcr), летучим фенолом и аммиачным азотом при температуре пиролиза ниже 200 ° C.Но когда температура выше 250 ° C, в конденсатах, очевидно, обнаруживаются органические вещества, и их содержание увеличивается с повышением температуры пиролиза. Конденсаты, образующиеся при температуре выше 350 ° C, представляют собой смесь с масляным и водным слоем. Анализируя структуру поверхности твердых остатков при температуре ниже 200 ° C, явных изменений фенольных гидроксильных и карбоксильных групп на поверхности не наблюдалось. Когда температура превышает 250 ° C, несмотря на изменение основных углеводородных структур, некоторые нестабильные функциональные группы и боковые цепи, такие как карбоксильная, алифатическая боковая цепь и эфирная структура, начинают трескаться и разлагаться.Что касается органических веществ в конденсатах, очевидно, что обнаруживаются алканы, олефины, ароматические соединения и фенолы. Между тем, из-за низкой термостабильности карбоксила и карбоксилата он разлагается на CO 2 при температуре около 250 ° C.

В процессе пиролиза LRC основная стадия образования летучих органических соединений составляет 350–600 ° C. Когда температура повышается до более чем 350 ° C, связи полиметиленового или эфирного кислорода, боковой цепи или гетероатомсодержащей функциональной группы, очевидно, повреждаются нагреванием, и некоторые гидроароматические кольца начинают дегидрироваться.В результате образуются высокореакционные фрагменты и радикалы. Затем радикалы могут быть стабилизированы переносом водорода, перегруппировками, реакциями сшивания, реакциями конденсации или захватом водорода путем столкновения с другими фрагментами или радикалами. И первичные продукты, которые непосредственно образуются из макромолекул, будут вторично реагировать во время удаления летучих веществ. Zhan et al. [30] исследовали механизм начального термического разложения, связанного с пиролизом суббитуминозного угля, с помощью молекулярно-динамического моделирования.Результаты расчетов показали, что первичные реакции разложения суббитумной модели Хэтчера [27] начинались с внутримолекулярных изменений, таких как разрыв нестабильных связей C C и C O. Castro-Marcanoet al. [31] использовали поле реактивных сил ReaxFF для моделирования пиролиза на крупномасштабной молекулярной модели угля [32]. Было обнаружено, что пиролиз в основном инициируется высвобождением гидроксильных групп и дегидрированием гидроароматических структур с последующим разрушением гетероатомсодержащих поперечных связей.Дальнейший анализ моделирования ReaxFF показывает, что арильные и алкильные связи C S слабее, чем связи арила и алкила C C. Следовательно, разрыв связей C S приводит к более обширной фрагментации, ведущей к большему количеству алифатических и ароматических структур. Ли и др. [33] обсуждали механизм модельного соединения на основе угля (анизол, фенилэтиловый эфир и п-метиланизол) путем обнаружения реагентов, радикалов и продуктов с помощью времяпролетной масс-спектрометрии с однофотонной ионизацией в вакууме и ультрафиолетом.Было обнаружено, что гомолитический разрыв связи PhO C был первой стадией радикальной реакции, в то время как β – H был важным фактором для нерадикальных реакций.

Тромп [34] и Миура [23] полагают, что, как показано на рисунке 1а, реакции первичной дегазации летучих веществ представляют собой очень быстрые реакции, которые состоят из реакций образования радикалов, реакций полимеризации-конденсации, реакций рекомбинации радикалов, реакций присоединения водорода и т. Д. ., и последующие вторичные газофазные реакции представляют собой реакции разложения летучих продуктов, образующихся в ходе первичных реакций.А частицы полукокса образуются в результате реакций полимеризации и конденсации. Но с недавними исследованиями, особенно в отношении радикалов в продуктах пиролиза и мгновенного пиролиза LRC, невозможно наблюдать улетучивание всей частицы угля и отсутствие образования полукокса. Wu et al. [35] измерили содержание свободных радикалов в некоторых пиролитических гольцах LRC при различных температурах (350–600 ° C) методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Выяснилось, что радикалы существуют и в геральдике. Лю [36] полагает, что часть структуры угля будет рекомбинирована одновременно с удалением летучих веществ.Во время рекомбинации ковалентные связи все еще трескаются, образуя более мелкие молекулы и конденсирующиеся в виде гальванических частиц (как показано на рисунке 1b). Что касается смол, He et al. [37] исследовали реакционную способность смол быстрого пиролиза и обнаружили, что смолы содержат высокие концентрации радикалов и обладают высокой реакционной способностью при температурах выше 400 ° C с образованием большего количества радикалов и образованием кокса. Таким образом, увеличивается содержание тяжелых компонентов, что снижает качество смол.

Рисунок 1.

Модель механизма пиролиза угля.а) модель Тромпа; (б) модифицированная модель Лю.

В процессе пиролиза и удаления летучих веществ как физические, так и химические свойства остатков пиролиза также меняются в зависимости от температуры. Что касается твердых пиролитических остатков LRC, типичные изменения касаются содержания кислорода и структуры пор. Что касается неслеживающегося угля (например, бурого угля), то они почти наследуют основные структуры скелета сырого угля во время пиролиза. Ву [38] изучал эволюцию свойств пиролитических твердых остатков лигнита Hesigewula (Внутренняя Моголия, Китай) в зависимости от температуры (75–550 ° C).Как показано на Рисунке 2а, содержание углерода в твердом остатке увеличивается с повышением температуры, в то время как содержание кислорода резко уменьшается. Уменьшение содержания кислорода в основном происходит за счет разложения кислородсодержащих функциональных групп и кристаллической воды минералов. Как правило, термостабильность кислородсодержащей функциональной группы снижается по мере того, как кислородное гетероциклическое кольцо> гидроксил> карбонил> карбоксил> метоксил. При термическом разложении кислородсодержащих функциональных групп образуется кислородсодержащий газ, такой как H 2 O, CO, CO 2 и COS.А в процессе конденсации H 2 O будет сжижаться вместе со смолами. И пиролиз, и удаление летучих веществ усиливают структуру пор в твердых пиролитических остатках. Как показано на рисунке 2b, площадь поверхности и объем пор, очевидно, увеличиваются после 400 ° C. Более высокая температура будет дополнительно способствовать дегидрированию и конденсации ароматических ядер. Но что касается угля со свойством слеживания, частицы угля будут размягчаться и плавиться с образованием коллоидов вместе с трехфазным газом-жидкостью-твердым веществом в процессе пиролиза.При удалении летучих коллоидов набухают и, наконец, затвердевают в виде полукокса или кокса [39].

Рис. 2.

Эволюция элементного состава и свойств пористой структуры в процессе пиролитического твердого остатка. а) элементный состав; (б) свойства структуры пор.

В общем, пиролиз LRC можно описать как процесс термостаблизации, сопровождающийся выделением термосонестабильных веществ. Продукты пиролиза и их источник приведены в таблице 3.

, C n H m (легкие углеводороды)
Продукты Источник Процесс
Смола Диссоциативные органические соединения, боковые цепи, органические звенья, соединенные слабыми связями4 Дистилляция + пиролиз
CO 2 Карбоксил и карбонаты Разложение карбоксильных и карбонатных минералов
CO (<500 ° C) Карбонил, эфир 60 CO (Декарбонилирование 90 500 ° C) Кислородные гетероциклические кольца Реакции раскрытия кольца
H 2 O Влага, гидроксил, кристаллическая вода минералов Испарение, дегидроксилирование, разложение минералов CH 60
Алифатические или другие ифатическая боковая цепь Деалкилирование и термокрекинг
H 2 Гидроароматика Дегидрирование и конденсация
Кокс или кокс Пиролиз Твердые остатки и ПАУ 5 Конденсация твердых остатков и ПАУ Таблица 3.

Продукты и их основной источник при пиролизе LRC.

.Паровой котел

Принцип работы и типы котла

I. ПАРООБРАЗОВАНИЕ, ТИПЫ КОТЛОВ

I. STEAM GENERATION, BOILER TYPES I. ПАРООБРАЗОВАНИЕ, ТИПЫ КОТЛОВ и СИСТЕМЫ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК 1 Уникальные свойства воды для производства пара: высокая теплоемкость (удельная теплоемкость) Высокая критическая температура Идеальная среда для передачи тепла Высокая

Дополнительная информация

РУКОВОДСТВО ДЛЯ ОПЕРАТОРОВ КОТЛА

BOILER OPERATORS HANDBOOK СПРАВОЧНИК ДЛЯ ОПЕРАТОРОВ КОТЛА подготовлен National Industrial Fuel Efficiency Service Ltd.Graham & Trotman Впервые опубликовано в 1959 году под названием New Stoker's Manual и в 1969 году под названием The Boiler Operators Handbook This

. Дополнительная информация

Глава 2.2: Котлы

Chapter 2.2: Boilers Глава 2.2: Котлы Часть I: Тип цели Вопросы и ответы 1. Минимальная вместимость любого закрытого сосуда, вырабатывающего пар, в соответствии с индийским Законом о регулировании котлов составляет. а) 2,275 литра б) 22,75 кг

Дополнительная информация

СОВРЕМЕННЫЕ ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

MODERN STEAM GENERATORS 4 СОВРЕМЕННЫЕ ПАРОГЕНЕРАТОРЫ 4.1 Введение Бойлер - это емкость, в которую подается вода, которая при нагревании превращается в пар. В ранних проектах котел представлял собой простую оболочку с

Дополнительная информация

Stora Enso Fors Ltd Швеция

Stora Enso Fors Ltd Sweden АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ ЗАВОДА № 3 Совместное сжигание биомассы - оценка закупки топлива и обращения с ним на выбранных существующих заводах и обмен информацией (COFIRING) - Часть 2 Stora Enso Fors Ltd, Швеция

Дополнительная информация

5.2. Испарители - типы и использование

5.2. Vaporizers - Types and Usage 5.2. Испарители - виды и применение 5.2.1. Вапорайзеры General имеют множество конструкций и работают во многих режимах. В зависимости от приложения услуги проектирование, строительство, проверка,

Дополнительная информация

Основы парогенерации

Basics of Steam Generation Хельсинкский технологический университет Факультет машиностроения Энергетика и защита окружающей среды Электронная книга Технология паровых котлов Эспоо 2002 Основы производства пара Себастьян

Дополнительная информация

СООБРАЖЕНИЯ ПО ВЫБОРУ КОТЛА

BOILER SELECTION CONSIDERATIONS РАССМОТРЕНИЕ ВЫБОРА КОТЛА СОДЕРЖАНИЕ Определения - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Дополнительная информация

1 ОПИСАНИЕ ПРИБОРА

1 DESCRIPTION OF THE APPLIANCE 1 ОПИСАНИЕ ПРИБОРА 1.1 ВВЕДЕНИЕ Чугунные котлы SF - хорошее решение нынешних энергетических проблем, так как они могут работать на твердом топливе: древесине и угле. Данная серия котлов

Дополнительная информация

Энергосберегающие котлы

Energy Saving Fact Sheet Boilers Информационный бюллетень по энергосбережению Котлы Превратите насущную проблему в реальную экономию энергии Вам нужен котел для обогрева помещений и обеспечения горячей водой или для выработки пара для использования в промышленных процессах.К сожалению,

Дополнительная информация

КОНТРОЛЬ УРОВНЯ КОТЛА И TDS

IGEMA BOILER LEVEL & TDS CONTROLS IGEMA BOILER LEVEL & TDS CONTROLS IGEMA предлагает продукты для контроля уровня бойлера и TDS высочайшего стандарта качества, сертифицированные по ISO 9001. Продукция IGEMA производится в Германии и производится в соответствии с требованиями

. Дополнительная информация

ЭКОНОМИЗАТОР FLASH TANK

FLASH TANK ECONOMIZER PRODUCT GUIDE РУКОВОДСТВО ПО ПРОДУКТУ ЭКОНОМИЗАТОРА ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО БАКА Обзор Промежуточный бак используется для рекуперации энергии продувки в виде пара мгновенного испарения и продувки.Это можно использовать только с деаэратором или другим устройством под давлением.

Дополнительная информация

Проблемы сажи и накипи

The soot and scale problems Доктор Альбрехт Каупп Page 1 Проблемы сажи и накипи Проблема Сажа и накипь не только увеличивают потребление энергии, но также являются основной причиной выхода из строя трубок. Цели обучения Понимание последствий

Дополнительная информация

Высокоэффективное отопление

High Efficiency Heating Высокоэффективное отопление Майк Пейс Старший инженер Национальные энергосистемы C&I Программы повышения эффективности Предписывающие средства управления Программируемые термостаты Energy Star Термостат, который можно запрограммировать на возврат

Дополнительная информация

Конструкция теплообменников

Design of heat exchangers Проектирование теплообменников Методология проектирования теплообменников Проблема проектирования теплообменников является сложной и междисциплинарной.Основные аспекты проектирования нового теплообменника включают: процесс / конструкция

Дополнительная информация

Конструкция циркуляции пара / воды

Steam/Water Circulation Design Хельсинкский технологический университет Факультет машиностроения Энергетика и охрана окружающей среды Электронная книга Технология паровых котлов Эспоо 2002 Дизайн циркуляции пара / воды

Дополнительная информация

Сбор дождевой воды

Rainwater Harvesting Сбор дождевой воды В связи с тем, что изменение климата стало реальностью, а не предполагаемой возможностью, спрос на водные ресурсы вырос, в то время как количество воды, доступной для снабжения, уменьшилось.Форт

Дополнительная информация

Энергоэффективность в паровых системах

Energy Efficiency in Steam Systems Энергоэффективность в паровых системах. Основы энергоэффективности: вводный семинар. Апрель 2008 г. Джон С. Рашко, Ph.D. Массачусетский офис технической помощи www.mass.gov/envir/ota (617) 626-1093

Дополнительная информация

Сессия 2: Горячее водоснабжение

Session 2: Hot Water Supply Утилиты MEBS6000 http: // www.hku.hk/mech/msc-courses/mebs6000/index.html Сессия 2: Горячее водоснабжение Д-р Бенджамин П.Л. Хо Кафедра машиностроения Гонконгского университета E-mail:

Дополнительная информация

Выбор теплообменников типа ТЕМА

Selecting TEMA Type Heat Exchangers Выбор теплообменников типа TEMA TEMA - это набор стандартов, разработанных ведущими производителями теплообменников, которые определяют тип теплообменника и применяемые допуски на обработку и сборку

Дополнительная информация

Ваша котельная: бомба замедленного действия?

Your Boiler Room: A Time Bomb? Ваша котельная: бомба замедленного действия? Ваша котельная - потенциальная бомба замедленного действия? Некоторые основы, которые вам необходимо знать для безопасной работы в котельной: Два потенциала взрыва в котельной: Сторона воды / пара

Дополнительная информация

Готовим со скоростью света!

Cooking at the Speed of light! Готовка в инфракрасной печи Cooking & Colouring Infrabaker - это модульная инфракрасная система непрерывного приготовления, разработанная Infrabaker International.Машина предназначена для приготовления и / или нанесения красок на широкий

Дополнительная информация

КОТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ MOSS WOOD

MOSS WOOD BOILER SYSTEMS GEORGE K. MOSS CO., INC. В ЭТОМ НОМЕРЕ: WOOD WATER T U-TUBE BOILER WOOD FIREBOX BOILER WOOD HYBRID BOILER GASIFIER COM B- BUSTION SYS- TEM ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СГОРАНИЯ WOOD BOILER PLC CONTROLS PLC 9000 Дополнительная информация

Теплообменники в котлах

Heat Exchangers in Boilers Хельсинкский технологический университет Факультет машиностроения Энергетика и охрана окружающей среды Электронная книга Технология паровых котлов Espoo 2002 Теплообменники в котлах Sebastian

Дополнительная информация

УРОК 1.ТЕПЛООБМЕННИКИ

LESSON 1. HEAT EXCHANGERS УРОК 1. ТЕПЛООБМЕННИКИ 1 Содержание (I) Определение. Классификация. Регенераторы. Смесители или теплообменники прямого контакта. Теплообменники с насадочным слоем (Intercambiadores de lecho compacto). Прямое пламя

Дополнительная информация

1.3 Свойства угля

1.3 Properties of Coal 1.3 Свойства классификации подразделяются на три основных типа, а именно: антрацит, битуминоз и лигнит.Однако между ними нет четкой границы, и уголь также классифицируется как

. Дополнительная информация .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *