Пиролизный котел принцип работы: Принцип работы пиролизных котлов — как работают пиролизные котлы

Принцип работы и устройство пиролизных котлов

Вы когда-нибудь задумывались, сколько тепла уходит в воздух вместе с дымом из котла? В отдельных случаях эта цифра может достигать 30–40%. А ведь есть более совершенные пиролизные котлы, эффективно отапливающие дома и производственные объекты при помощи отходов производства и даже автошин. КПД таких установок превышает 90%, а это обеспечивает снижение расходов на отопление. Принцип работы пиролизных котлов позволяет использовать газ, выделяемый из топлива при определенных условиях, что и обеспечивает высокую эффективность оборудования.

Конструктивные особенности пиролизных котлов

Основное отличие котельного оборудования этого класса — наличие дополнительной камеры сгорания, в которой осуществляется сжигание выделяющейся в процессе пиролиза смеси газов. Во всем остальном устройство пиролизных котлов довольно стандартно:

• Загрузочная камера с повышенным объемом. При работе она плотно закрывается дверцей, что позволяет предотвратить неконтролируемый подсос воздуха, который для котлов такого типа абсолютно не нужен.
• Получаемый в процессе пиролиза газ поступает в топку, где и происходит сжигание газов, обеспечивающее получение тепловой энергии.
• Вся полученная тепловая энергия нагревает теплоноситель, который циркулирует в водяной рубашке. По сути, это обычный стальной или чугунный теплообменник, большая площадь которого гарантирует быстрое повышение температуры в системе отопления.
• В большинстве случаев пиролизные котлы комплектуются двумя вентиляторами. Один из них работает на нагнетание и предназначен для подачи во вторую топку свежего подогретого воздуха, необходимого для сжигания смеси газов. Второй работает на вытяжку и предназначен для удаления оставшихся продуктов сгорания.
• Образующаяся зола скапливается в нижней части котла, которая отделена от топки колосниковой решеткой. Для чистки зольника и второй камеры сжигания предусмотрены специальные дверцы.
• Дымоходы пиролизных котлов не имеют принципиальных отличий. Отметим, что благодаря сжиганию газов в продуктах сгорания остается меньше агрессивных примесей и сажи, поэтому чистить систему дымоудаления приходится гораздо реже.

Устройство пиролизного котла предполагает наличие системы автоматики, регулирующей интенсивность процесса пиролиза и горения газа в зависимости от температуры воды в системе отопления или воздуха в помещении. Отметим, что для работы вентиляторов и системы управления требуется подключение к электросети, поэтому данный тип котлов считается энергозависимым.

По какому принципу работают пиролизные котлы

А теперь давайте разберемся, чем же обеспечена высокая эффективность и по какому принципу работают пиролизные котлы.

При тлении древесины или другого топлива при недостатке кислорода получают смесь пиролизных газов, в которые входят угарный и углекислый, метан и водород, другие углеводороды. Практика показала, что из одного килограмма дров можно получить до 1,2 кубометров газообразного топлива. Отметим, что по теплотворности подобная смесь мало в чем уступает природному газу.

На этом и основан принцип работы пиролизного котла:

• Основная топка полностью загружается дровами, щепой, отходами РТИ или углем, после чего выполняют розжиг.
• Как и у других котлов длительного горения применяется принцип «верхнего горения», при котором топливо тлеет слоями сверху вниз. Но существует большое отличие — процесс происходит при недостатке воздуха.
• Получаемая в процессе смесь газов поступает в основную камеру сгорания. Туда же нагнетается свежий воздух, который прогревается по пути.
• Полученная газовоздушная смесь сжигается с выделением большого количества тепла, а оставшиеся продукты удаляются через дымоход.
• Интенсивность горения и температура теплоносителя регулируется за счет изменения количества воздуха, подаваемого в топку.

Как видите, принцип действия пиролизного котла довольно прост. При этом он позволяет получить дополнительную энергию, которая в обычном котельном оборудовании просто выбрасывалась в воздух. Возможная экономия топлива может составлять 15-20% в зависимости от модели котла.

Основные плюсы пиролизных котлов

Пиролизные котлы основной вид оборудования, которое реализует наша компания Котел 52.

Такой выбор связан со следующими преимуществами этих установок:

• Повышенный коэффициент полезного действия при использовании различных видов топлива, в том числе и отходов производства.
• Возможность получать в 3-4 раза больше тепловой энергии без увеличения количества сжигаемого топлива.
• В зависимости от объема топки время горения одной закладки дров может составлять от 12 до 24 часов, а в некоторых случаях даже больше. Благодаря этому котел очень удобен в обслуживании и не требует постоянного контроля со стороны человека.
• Для этого котельного оборудования характерна высокая экономичность. Практика показала, что для котлов с тепловой мощностью 350–400 кВт вполне хватает 1,9 кубометров топлива в сутки.
• В удаляемых продуктах сгорания остается минимальное количество золы и вредных примесей, они практически все сгорают. Благодаря этому существенно снижается влияние на окружающую среду, да и чистить дымоход приходится гораздо реже.

По своей эффективности пиролизные котлы можно сравнить с газовым котельным оборудованием. Именно этот факт и определил все возрастающую востребованность установок этого типа. И это несмотря на то что стоимость таких котлов несколько выше по сравнению с обычными моделями. Ведь эксплуатационные расходы, да и сама цена отопления при использовании подобного оборудования существенно снижаются.

Посмотрите наше видео

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.

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.

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

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.

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:

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

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.

Как работает пиролизный котел

Содержание

1. Какой принцип работы пиролизного котла: давайте разберемся
2. Особенности функционирования пиролизного оборудования
3. Устройство газогенераторного оборудования
4. Выбор топлива для пиролизного котла
5. Преимущества пиролизного оборудования
6. Оставляйте отзывы:
7. Принцип работы пиролизного котла
8. Из чего состоит газогенераторная установка?
9. Описание схемы работы пиролизных котлов
10. Достоинства и недостатки
11. Заключение
12. Пиролизный котел, его принцип работы и устройство
13. Устройство пиролизного котла
14. Газогенерация и процесс пиролиза
15. Рабочий цикл
16. Режимы работы пирокотла
17. Принцип работы пиролизного котла
18. Материалы и топливо
19. Работа «принудительных» котлов
20. Рекомендации для правильной установки готового пиролизного котла

 

Какой принцип работы пиролизного котла: давайте разберемся

У отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, имеется альтернативный вариант – газогенераторные агрегаты. Они считаются несложными в эксплуатации и одновременно наиболее эффективными приборами и, несмотря на высокую стоимость, пользуются у потребителей спросом.

 

Основан принцип работы пиролизного котла на сжигании газов, которые выделяются при горении дров. Применяют такие агрегаты не только для обогрева частных домовладений, но и для отопления складов и других помещений промышленного назначения.

Особенности функционирования пиролизного оборудования

Отличается принцип действия пиролизного котла от других способов обогрева при помощи твердого топлива тем, что организован он на процессе пиролиза – так называется сухая перегонка древесины. В условиях минимальной подачи кислорода и под воздействием высоких температур при горении твердые органические материалы распадаются на газ и продукты отработки, которыми являются сухие осадки (кокс).

 

Поскольку пиролиз возможен только при определенных температурных условиях — при достижении 1100° С, то он сопровождается выделением большого количества тепла, в результате чего в котле подсушиваются дрова и нагревается воздух, подаваемый в зону горения.

Далее пиролизный котел принцип действия имеет следующий: кислород смешивается с газом, выделенным из древесины. Это приводит к горению газа и, соответственно, к получению тепловой энергии. Кроме этого, в результате такого процесса содержание канцерогенных веществ в отработанных газах, выводимых наружу, минимизируется.

Устройство газогенераторного оборудования

Чтобы узнать, как работает пиролизный котел необходимо разобраться с принципом функционирования каждого его узла. Этот агрегат состоит из различных элементов. В котле имеется две камеры, которые изготавливают из стальных листов толщиной не меньше 5 миллиметров. Разделительную функцию между камерами выполняет форсунка.

Конструкция пиролизного котла (см. фото) предполагает, что верхний отдел топки выполняют в виде топливного бункера, а нижний используют как камеру сгорания и одновременно зольник. В обеих частях осуществляются отдельные процессы. Так в верхнем отсеке древесина подсушивается и одновременно нагревается воздух, который потом поступает в нижний отдел, где полученный газ сжигается и накапливается зола.

 

Принцип работы пиролизного котла позволяет регулировать мощность агрегата при помощи системы подачи вторичного воздуха. Данная функция предоставляет возможность добиться большего эффекта от нагревательного оборудования, чем от обычных отопительных приборов. Благодаря наличию терморегулятора можно устанавливать нужную температуру для жидкого теплоносителя.
В результате работы такого оборудования в процессе горения не образуется сажа, и почти нет золы. Устройство пиролизного котла позволяет чистить его значительно реже.

Существуют и другие отличия:

• более продолжительная работа агрегата. Котел способен функционировать на одной закладке дров около 12 часов;
• принцип действия прибора значительно отличается от традиционных способов;
• расход древесины в агрегате намного меньше по причине подогрева воздуха, поступающего в зону горения.

 

Выбор топлива для пиролизного котла

Принцип работы газогенераторного оборудования на дровах позволяет считать его наиболее выгодным с экономической точки зрения.

В действительности устройство пиролизных котлов выполнено таким образом, что агрегаты могут функционировать на других видах твердого топлива, включая:

 

Для обеспечения наиболее эффективной работы пиролизного оборудования нужно учитывать такую особенность каждого вида органического топлива как время полного сгорания:

• горение кокса длится около 10 часов;
• для твердой древесины потребуется примерно 6 часов;
• для мягкой древесины необходимо не более 5 часов.

Согласно данным опроса, проведенного среди владельцев домов, для которых выбором стала установка пиролизного котла, наибольшей эффективности его работа достигает при использовании сухих дров. Влажность древесины при этом не должна быть более 20% при длине полена до 65 сантиметров.
Сухая древесина обеспечит оборудованию наибольшую мощность, но и значительно увеличивает продолжительность его бесперебойного функционирования. Но, если такое органическое твердое топливо приобрести невозможно, допускается применение других видов, разрешенных производителем конкретного агрегата.

 

• каменный уголь;
• торф;
• древесные отходы;
• пеллеты;
• целлюлозосодержащие отходы промышленного производства.

Вне зависимости от вида выбранного твердого топлива следует помнить, что, если оно имеет излишнюю влажность, при работе агрегата будет образовываться излишний пар, в результате чего появится копоть и понизятся тепловые характеристики используемого прибора. Только в случае применения сухого древесного топлива и при правильно выполненной регулировке подачи первичного и вторичного воздуха образующийся газ почти не выделяет вредных для здоровья канцерогенных веществ.

Преимущества пиролизного оборудования

После того, как изучены конструктивные особенности, принцип действия,
схема пиролизного котла и виды используемого топлива, следует отметить, что данное оборудование является наиболее экономичным среди твердотопливных теплоснабжающих моделей.

Основные преимущества пиролизного нагревательного агрегата:

• стабильный температурный режим при условии наличия в топке топлива;
• быстрый выход на уровень эффективной работы;
• не требуется часто проводить чистку котла;
• работает с разными отопительными системами;
• нет необходимости в обустройстве дымоходов из материалов, устойчивых к коррозии и высоким температурам.

 

Ради объективности следует назвать недостатки пиролизных котлов, но он у данного оборудования только один – высокая стоимость.

Характеристики такого вида отопительных приборов свидетельствуют об их более эффективной работе по сравнению с традиционными твердотопливными агрегатами. Их рекомендуется использовать для отопления помещений разного назначения.

Оставляйте отзывы:

Принцип работы пиролизного котла

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.

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.

Пиролизный котел, его принцип работы и устройство

Устройство пиролизного котла

Пиролизный котел – это не печка. В нем происходит ряд сложных процессов. А разработка котла – это ответственная задача для инженеров-конструкторов, которая требует наличие опыта, знаний и массу усердного труда и больших затрат на обкатку готовой конструкции и эксперименты. Как вы понимаете, в этой сфере отсутствует вековой опыт и проверенные поколениями технические решения, как, например, у традиционных печей.

Если вы и найдете в свободном доступе в интернете схемы котла, то это будут 2-3 схемы общего вида и 3-4 схемы печи в разрезе. Умея работать CorelDraw и в ACAD, а также при наличии соответствующего образования и опыта работы. вы сами сможете составить деталировку. Однако помните, что спецификации вы все равно не найдет. А это значит, что вам придется лишь догадываться либо выводить экспериментальным путем из какого материала должна быть та или иная деталь.

Стоит также отметить, что есть много авторов подобных конструкций, которые возьмут сравнительно небольшие деньги за полный комплект тех.документов. Гораздо больше денег и времени у вас уйдет на чай или кофе, если до всего пытаться дойти самостоятельно. Но как понять, эффективно ли будет это устройство, будет ли оно работать?

Подобными вопросами задаются все те, кто решил приобрести себе пиролизный котел или печь. И продавцы и производители предлагают их в больших количествах. Они подберут вам подходящую модель, соответствующую вашим данным и замерам. Однако, как понять какая именно модель подойдет для вашего дома, как сориентироваться по цене, какой котел экономичнее, какой надежнее? Мы уже привыкли выбирать такие бытовые приборы, как стиральные машины, телевизоры и холодильники. Но с котлами мало кто сталкивался.

В этой статье мы постараемся дать читателю ответы на все вопросы относительно пирокотла. Надеемся, что это поможет вам при покупке.

Стоит отметить, что пиролизный котел отопления означает, что он полнопоточный (для непрерывной работы вашей системы отопления котел выдает постоянный необходимый расход горячей воды). Также регистр водогрейный – это важная часть конструкции и из котла нельзя убрать водогрейку. Без нее или же с пустым контуром, котел без аварийной автоматики может прогореть или взорваться.

Газогенерация и процесс пиролиза

Пиролизные котлы принцип работы базируется на явлении пиролиза. Говоря простым языком — от нагрева молекул, вещества расщепляются на более легкие и простые части. Это означает, что продукты пиролиза легче будут гореть и будут давать больше тепла.

Чистый пиролиз подразумевает распад закладки топлива без поступления воздуха в специальные ёмкости – реторте. Затем газы собираются в накопителе – ресивере. Оттуда они используются по мере необходимости. По этой схеме работали итальянские, немецкие и французские пиролизные установки в машинах во время войны.

Все бытовые современные пиролизные котлы, работающие на твердом топливе, газогенераторные. По-другому не получится получить КПД свыше 65-70%. Однако, название «пиролизные» совсем неслучайно. Больше 90% тепла вырабатывается путем сгорания пиролизных газов. В связи с этим, дальше по тексту значения «пиролизный» и «газогенераторный» будут использоваться в качестве синонимов, кроме тех случаев, когда оговорено иное.

Рабочий цикл

Воздух проходит в камеру, где происходит газификация, в камере также тлеет топливо. Часть кислорода от этого воздуха идет на поддержание тления, что обеспечивает температуру процесса газификации от 200 до 800 градусов.

Через сопло, в камеру сгорания поступают пиролизные газы (на сленге сопло также называют хайлом). В эту же камеру поступает вторичный воздух, таким образом горят пиролизные газы.

Часть газов – частиц освобожденного углерода из состава топлива в катализаторе, переходят до окисла азота и СО2. На этот процесс уходит часть тепла. Восстановленные составляющие в камере дожигания проходят процесс окисления, при этом отдают обратно тепло. Дымовые прореагировавшие газы проходят сквозь теплообменник регистра. подогревая в нем воду, а потом улетучиваются в систему дымохода. Терморегулирующая система поддерживает в камере сгорания для полного сгорания оптимальную температуру.

Режимы работы пирокотла

1. Розжиг. Открыт шибер либо заслонка прямого хода. Дымовые газы уходят сразу в дымоход.
2. Рабочий режим. Закрыта заслонка прямого хода, осуществляется пиролиз. При этом тяга в самом газоходе регулируется естественным образом либо принудительно.
3. Догрузка топлива. Открыта заслонка прямого хода, однако, в течение некоторого времени тяга в газоотводе сохраняется. он при этом разогрет и, если присутствует вентилятор, то он не выключается. Процесс пиролиза не прекращается. Также общим недостатком для котлов, основанных на процессе пиролиза, является их привередливость к материалам конструкции и топливу.

Принцип работы пиролизного котла

В камеру, где происходит процесс сгорания, бьет струя сильно нагретых газов. В связи с этим для таких узлов не годятся обычные конструкционные материалы.

Существует один недостаток пирокотлов:

• малые пределы для регулировки мощностей при моменте сохранения достаточно высокого коэффициента полезного действия;
• разгонять котел более чем на 50% по теплу не получится – топливо вспыхнет в газификаторе и снизится коэффициента полезного действия.

Систему отопления на пирокотле необходимо рассчитывать исходя из циклического режима прогрева. При этом крайне желательно утеплиться снаружи ЭППС.

Материалы и топливо

И покупателю и тому, кто решил самостоятельно спроектировать котел, необходимо знать, что камеры сгорания, газификатор и дожигатель без температуростойкой защиты долго не проработают. Технология нанесения и состав защиты является особым секретом любой фирмы, занимающейся производством котлов.

Наиболее предпочтительными видами твердого топлива для данных котлов являются дрова или топливные пеллеты (под них и проектируются промышленные модели). Пирокотел на угле с высоким КПД будет работать до тех пор, пока все летучие не выйдут. А их не так уж и много в каменном угле, а в древесном – их почти нет. После этого идет сгорание углерода с коэффициентом полезного действия, который соответствует печному. Эффективный котел, рассчитанный на длительное горение на угле, нужно проектировать на комбинированном рабочем цикле. При этом цикле заложенное топливо сгорает с поверхности, а цикл пиролиза происходит с горением непосредственно на поверхности топлива.

Работа «принудительных» котлов

Компьютерный вентилятор обычной конструкции загоняет в газификатор воздух. От воздушной внутренней магистрали вторичный воздух попадает в камеру сгорания. Давление при этом в рабочей полости выше атмосферного.

Рассмотрим достоинство такой схемы:

• вентилятор самой простой конструкции;
• камера, где происходит процесс сгорания, совмещена с дожигателем;
• при использовании жаропрочных специальных сталей вы сможете обойтись без футеровки, ведь температура свыше 1000 градусов сосредоточена возле сопла, а у самих стен ниже 800 — 900 градусов.

Однако, все перечисленные преимущества не позволяют получить КПД выше, чем 82-84%. Воздух под давлением частично обволакивает заложенное топливо, а внутренняя часть топлива, где происходит пиролиз, получает при этом недостаточно кислорода, причем увеличивать наддув будет бесполезно. К тому же в самой камере, где происходит процесс сгорания, оказывается много воздуха. Температура в сердцевине факела не может превысить 1100 градусов, при этом тяжелые продукты не сгорают, а испаряются в трубу. При этом КПД уже не будет выше 90%.

Особо нужно отметить опасность угарного газа от котла с принудительным наддувом.Так как, если давление в емкости больше атмосферного, то даже микротрещина послужит причиной утечки газов в ваше помещение. Газы не всегда можно распознать по запаху, но они всегда ядовиты и едки.

Давление в тракте меньше атмосферного. Разница с наддувом принципиальная. В котлах с дымососом закладка топлива хорошо продувается: давление будет ниже там, куда воздуху труднее проникнуть, а вот тяга будет сильнее. Вторичный воздух можете загонять снаружи: давление его больше, чем в камере сгорания. Поэтому он, стремясь расшириться, взвихривается, перемешивается с пиролизными газами и они сгорают. При этом температура поднимается до 1200 и выше градусов.

Как вы понимаете, КПД здесь повышенное. Его также может повысить, благодаря высокой температуре и сгоранию тяжелых фракций. Также появляется возможность сделать механический «дубовый» терморегулятор. За его основу берется термобиметаллическая пластина в водогрейном контуре, которая изгибается при колебаниях температуры. От нее поступает тяга к дросселю, пропускающему наружный воздух в дымоход. Когда вода перегрелась, заслонка приоткрылась, мотор крутит, как и раньше, прямо от сети или UPS, но наружный воздух, с более высоким давлением, отталкивает часть дымовых газов. Давление в газификаторе и камере сгорания повышается, туда поступает меньше наружного воздуха и пиролиз со сгоранием поутихну.

КПД таких котлов с дымососом может быть выше 90%, а мощность при 100% безопасности и надежности – 100-150 кВт.

Догрузку топлива в данный котел с дымососом вы можете осуществлять без предосторожностей. Дверцу загрузочного люка и ЗПХ можно открывать — закрывать в любой последовательности. В худшем случае вы почувствуете неприятный запах. но нераскаленные яды.

Рекомендации для правильной установки готового пиролизного котла

При монтаже котла необходимо соблюдать все рекомендации пожарной безопасности. так как процессы горения в котле достигают высоких температур.

1. Место под котел необходимо выделить в нежилой комнате.
2. Для хорошей вентиляции воздуха, в вашей котельной необходимо сделать отверстие, равное примерно 100 квадратным сантиметрам.
3. Котел необходимо установить на кирпичный или бетонный фундамент.
4. Возле топочных камер котла установите защиту из листового металла двухмиллиметровой толщины.
5. Между мебелью, корпусом и стенами возле котла необходимо оставить зазор не менее 200 миллиметров.

Принцип работы пиролизных котлов достаточно сложен. Но мы надеемся, что наша статья поможет вам разобраться в его работе и сделать правильный выбор при покупке. С повышением тарифов на коммунальные платежи все больше людей понимают, что, чем выше КПД отдачи котла, тем он экономичней и лучше в холодные зимние ночи. Поэтому и пиролизные котлы устройство которых как раз то, что вам необходимо.

• Автор: Андрей Витальевич Васильев

Источники: http://teplospec. com/elektricheskoe-otoplenie/kakoy-printsip-raboty-piroliznogo-kotla-davayte-razberemsya.html, http://cotlix.com/princip-raboty-piroliznogo-kotla, http://kotel.guru/kotly/tverdotoplivnye/piroliznyy-kotel-ego-princip-raboty-i-ustroystvo.html

 

 

Как вам статья?

Принцип работы и в чем их плюс

Выбор системы отопления для загородного дома, в котором хозяева проживают постоянно, достаточно сложен. Вариантов много. У каждого есть свои достоинства и недостатки. Но, дом отапливать необходимо, причем хочется, чтобы отопление требовало минимум внимания, и было максимально эффективным. Ну, и не забудем про экологическую чистоту. Неприятно, когда из трубы валит дым и вылетает сажа, которая загрязняет участок. Одним из вариантов отопления, удовлетворяющих этим условиям, является создание отопления на базе пиролизного котла. Что он из себя представляет?

Принцип работы пиролизного котла

Второе название пиролизного котла – газогенераторный котел. В основе функционирования пиролизного котла лежит принцип пиролиза древесины. Именно древесина является источником энергии в котле. Принцип пиролиза заключается в том, что древесина, на которую действует высокая температура, порядка 1000 градусов Цельсия, и при недостатке кислорода, разлагается на газообразную часть, т.н. пиролизный газ, и, всем привычный, древесный уголь или кокс. Этот процесс происходит с выделением тепла, которое и согревает воздух, поступающий в зоне горения. Высокая температура, вкупе с кислородом, вызывает горение пиролизного газа, которое и используется для получения тепла. Кроме того, горение пиролизного газа уменьшает количество вредных примесей в дымовой смеси, и количество вредных примесей меньше, чем в обычном дыме в три раза. Фактически на выходе пиролизного котла остается углекислый газ и водяной пар. Количество образуемой золы и сажи минимально.

Устройство пиролизного котла с описанием процессов его работы

 

1 — топливо, 2 — первичный воздух, 3 — вторичный воздух, 4 — уходящие газы, 5, 6 — вход и выход воды, A — камера газификации, B — колосник, C — камера дожигания, D — газоход, E — дымосос

Работа пиролизного котла начинается с закладки в него топлива. Обычно это березовые поленья. Поленья хвойных пород не используются, поскольку у них высокое выделение смолистых веществ. После розжига топлива начинает работать вентилятор котла. Вентилятор управляет процессом горения, чаще всего используется вентилятор-дымосос. После поднятия температуры до 250 °С и просушки древесины, процесс горения, практически, прекращается  (ограничением кислорода),  начинается процесс пиролиза. При пиролизе, как мы уже говорили, начинают выделяться горючие газы. При недостатке кислорода в камере закладки, древесина практически не горит, но выделяет газы которые и используются: во первых для поддержания собственной высокой температуры и продолжения процесса пиролиза, во вторых для нагрева обогревающего теплоносителя (например воды), который используется для отопления помещения. Газы сгорают в отдельной камере от дров. В итоге после выхода всех газов из древесины получается древесный уголь. Газы из него вышли и процесс пиролиза прекратился, но сам по себе древесный уголь еще можно дожечь. Вновь включается вентилятор и начинается процесс горения с подачей кислорода . Древесный уголь дожигается обычным способом как в печи, в итоге получаем очень высокий КПД и длительное время выделения тепла при прохождении разных  физико-химических процессах (горение- пиролиз-горение)

В итоге процесс работы пиролизного котла можно разделить на несколько этапов.

На первом этапе, при температуре до 250°С, происходит дегазация топлива и его подсушка (древесины). С поднятием температуры до 450°С пиролизный газ, соединяясь с кислородом, сжигается, На третьем этапе, при температуре в 750-850°С происходит дожигание пиролизного газа, часть тепла возвращается в верхнюю камеру, остальное тепло используется для нагрева теплоносителя.
 Последний этап работы пиролизного котла дожигание древесного угля.

Отличие работы пиролизных котлов от других источников тепла

Пиролизные котлы экономичнее других видов котлов. Одна закладка топлива может вырабатывать тепло в течение 10-12 часов.
Нет необходимости постоянного контроля работы котла. Пока есть топливо, котел работает.
Работа системы отопления начинается очень быстро, 30-40 мин и температура воды достигает +60-90°С, и система отопления начинает работать.
Автономность и естественная циркуляция воды при нагреве.
Нет необходимости в создании дымоходов большого размера. Т.к. температура выходящих газов невелика, то и размер труб на выход невелик.
Практически, полное сгорание топлива не требует частого очищения котла.

Достоинства пиролизных котлов

Высокая экономичность, КПД до 90%.
Высокая эффективность – работа до 12 часов на одной закладке топлива.
Высокая экологичность, за счет сгорая вторичных газов.
Минимальные отходы.
Автоматизация процесса отопления.
Интеграция с другими системами отопления.

Недостатки пиролизных котлов

Необходимость в электричестве для работы вентиляторов.
Высокая стоимость, по сравнению с другими системами.
Необходимость использования сухого топлива, особого вида (древесина лиственных пород).

 Но, при всех «ЗА» и «ПРОТИВ» пиролизных котлов, они выглядят очень привлекательными для использования в загородных домах. Во-первых, доступность древесного топлива. Высокая эффективность. Кстати, никто не пытался использовать в качестве топлива древесные пеллеты. Возможно, они будут более эффективными, чем просто дрова. Во-вторых, регулирование, такого непростого процесса, как горение древесины, тоже является привлекательным фактором.  В общем, стоит подумать, оценит всё, и принять взвешенное решение.

Стоит ли провести газ? Принцип работы пиролизного котла чертеж. Газификация угля. Газогенераторные установки

Как платить за газ меньше, Как уменьшить расход газа на отопление.Экономия тепла, Как экономить газ, Оборудование Viessmann .

Если вы имели ввиду газовый генератор, который вырабатывает электричество из газа — когенерационная установка, то вам сюда…

Если у вас нет технической возможности провести газ, или ближайшая газовая магистраль находится далеко, поэтому газификация может быть экономически не целесообразна, то для отопления возможны такие источники тепла, как дрова, уголь или электричество.

Рассмотрим преимущества современных водогрейных котлов на базе доступных источников энергии:

• Котёл на дровах — свобода от тарифов на газ и самая низкая себестоимость тепла на рынке отопительного оборудования.
• Тепловой насос даёт 300% тепла с улицы в отличии от любого электрического обогревателя, который превращает 100% электроэнергии в 97% тепла.
• Котёл на пеллетах — даёт практически такую же себестоимость тепла, как у обычного котла на дровах, но с удобством полной автоматизации горения.

При выборе котла на твёрдом топливе следует руководствоваться одним немаловажным параметром — время автономной работы без новой порции дров.

Всем нам хочется пореже посещать котельную, чтобы подбросить дровишки. Это, конечно, не касается некоторых владельцев каминов, которым ритуал подбрасывания дров в камин приносит немало удовольствия.

Обычные котлы на твёрдом топливе могут работать на максимальной загрузке не более 2-3 часов, поэтому владелец обычного котла вынужден менять свой распорядок дня, а так же тратить дополнительное время для того, чтобы в доме всегда было тепло и уютно, что заметно под утро, когда дом успевает остыть.

Новые технологии пиролизного горения позволили увеличить время автономной работы котла на твёрдом топливе до 7 часов.

Теперь котлы на дровах длительного горения, в дополнение к своей эффективности, уже комфортные и экономные (с полным сгоранием).

Разумеется, время работы пиролизного котла может измеряться в некоторых пределах в зависимости от многих факторов, а именно: от температуры на улице, от желаемой температуры в помещении, от утепления дома, от влажности древесины, а также от того, как спроектирована и смонтирована система отопления.

Но бесспорно одно — пиролизные котлы в несколько раз эффективнее традиционных котлов на твёрдом топливе.

Почему пиролизные котлы лучше обычных твёрдотопливных котлов?

1. Как правило, любые дрова содержат некоторое количество воды. При сжигании влажных дров, трудно достичь таких высоких температур, как при сжигании полученного газа из этих дров, так как часть тепла уходит на испарение воды. А повышение температуры в камере сгорания даёт эффект пиролизного горения и снижает влияние материалов, из которых состоит котёл на проведение тепла. Вспомните, как стало холодно в комнате, когда вы ненароком накрыли радиатор одеялом? Чугун, сталь — металлы, из которых состоит котел и радиаторы являются такими же изоляторами тепла в своём диапазоне температур, как и одеяло, которым накрыли горячий радиатор когда-то топивший комнату.
2. Для горения газа в отличии от горения дров, необходимо меньше вторичного воздуха (воздух для горения газа подаётся отдельно), благодаря чему выше температура горения, выше эффективность, полнее сгорание и длительнее время горения.
3. Процессом горения пиролизного газа легче управлять, поэтому работа газогенераторного котла поддаётся автоматизации практически так же, как газового или жидкотопливного котла, что даёт экономию на уровне современных котлов.

Что такое пиролиз древесины? Принцип работы пиролизного котла.

Пиролизные газогенераторные котлы сжигают не древесину напрямую, а продукты разложения дерева. Под действием высокой температуры в условиях недостатка кислорода сухая древесина разлагается на летучую часть — пиролизный газ и древесный уголь купить (кокс), получается газификация дров. Пиролиз (разложение) древесины происходит при температуре 200 — 800°С. Пиролизный газ при высокой температуре горит в кислороде из вторичного воздуха, кроме того, в процессе горения пиролизный газ способствует полному сгоранию активного углерода кокса. Это даёт максимально возможный КПД сгорания твёрдого топлива, и что особенно приятно, дымовые газы в дымоходе не содержат вредного для здоровья угарного газа, а только углекислый газ и водяной пар.

В процессе пиролизного горения образуется сажа и зола в минимальном количестве, так как сгорает почти всё, поэтому котел можно редко чистить.

Конструкция пиролизного котла

Образовавшийся в топке пиролизный газ при помощи вытяжного вентилятора засасывается в камеру сгорания из шамота (огнеупорной глины) где, смешиваясь с вторичным воздухом, горит в прочной форсунке из карбида кремния. Пиролизное горение обеспечивает котлу КПД на уровне 85-88%.

Своей экономностью пиролизный котёл, в отличие от обычных твердотопливных котлов, обязан точной системе управления, которая требует наличия электричества, котел без электричества работать не будет. Автоматика котла поддерживает постоянную оптимальную для продолжительного горения температуру воды, осуществляет управление насосом отопительного контура, контролируемую подачу порций воздуха выполняет регулятор скорости вентилятора.

Чертеж пиролизного котла

Циркуляционные насосы отопления требуются для:

• Повышения эффективности теплоотдачи системы отопления,
• Предотвращения конденсации топочных газов при температуре холодной воды ниже 55 °C, конденсация вызывает коррозию теплообменника.

Обычно, проблему перебоев электроснабжения решают путем установки маломощного недорогого дизельного генератора, или источника бесперебойного питания.

Чугунный котел долговечнее стального котла, так как обладает повышенной устойчивостью к смолам и кислотам, образующимся в процессе пиролизного горения. Кроме того, чугун менее подвержен коррозии при низкой температуре, поэтому работает без дополнительных проблем с 50%-ной мощностью осенью и весной.

Мощность котла можно регулировать заслонками первичного и вторичного воздуха (воздуха для пиролизного газа).

A  — Теплообменник с трубчатым щитком
B   — Загрузочная камера для дров
C   — Отверстия для первичного воздуха (воздух тления дров)
D   — Контроллер vitotronic 100
E   — Заслонка для вторичного воздуха (воздух горения газа)
F   — Заслонка для первичного воздуха
G   —  Отвертие для удаления золы и чистки
H   —  Канал сгорания из шамота (исключительное качество горения)
K   —  Подача вторичного воздуха
L   —  Камера сгорания из карбида кремния (долговечность и надёжность)

Рекомендации по уменьшению расхода топлива в любом котле на твёрдом топливе:

Пиролизные котлы желательно топить как можно более сухой древесиной, так как на испарение влаги требуется значительная энергия, тогда можно получить максимальную мощность котла и продлить срок службы котла.

Для сравнения, 1 кг древесины с содержанием влаги в 12 — 20% даст 4 кВт*час, тот же килограмм дров с 50%-ным содержанием воды имеет теплоту сгорания 2 кВт*час.

Расход газа на отопление можно рассчитать, с помощью программы подбора теплового насоса для дома со средним утеплением.

Чертежи пиролизных котлов.

Кроме котла также важно помещение, отведенное под котельную, поэтому разумно ознакомиться с требованиями к котельным на котлах на твёрдом топливе.

Карбонизация отходов и пиролиз-Принцип/Процесс/Сырье/Преимущество/Продукт

Система пиролиза карбонизации отходов представляет собой оборудование, которое может уменьшить, обезвредить и переработать бытовые отходы. Отходы пиролизируются на закрытом складе через специальную конструкцию и зависят от теплотворной способности самих отходов.

Стивен Су

Стивен Су

Генеральный директор — Технология защиты окружающей среды Haiqi (Электростанция по газификации биомассы, Электростанция по газификации отходов)

Опубликовано 14 июля 2022 г.

+ Подписаться

Пиролизная система для карбонизации отходов представляет собой оборудование, которое может уменьшить, обезвредить и переработать бытовые отходы. Отходы пиролизируются на закрытом складе через специальную конструкцию и зависят от теплотворной способности самих отходов. После карбонизации образуется лишь небольшое количество зольного порошка.

Принципиальная схема системы пиролизной карбонизации бытовых отходов

1. Принцип работы

Конструкция и производство устройства для пиролизной карбонизации бытовых отходов в основном предназначены для решения проблемы сжигания бытовых отходов, и его основной принцип заключается в следующем. пиролиз. Пиролиз также известен как сухая перегонка в промышленности. Пиролиз мусора — это процесс, при котором мусор разлагается под действием тепла из-за термической нестабильности содержащегося в нем органического вещества в анаэробных или бескислородных условиях. В процессе пиролиза происходит химическое разложение органических веществ с получением газообразных, жидких или твердых горючих веществ.

2. Уравнение реакции

Пиролиз органических отходов дает:

Газ: h3, Ch5, CO, CO2 и т.д.;

Жидкость: органическая кислота, ароматический углеводород, смола и т.д.;

Твердые вещества: технический углерод, шлак и др.

3. Отличие пиролиза от сжигания

Когда речь идет о технологии карбонизации бытовых отходов пиролизом, каждый может подумать, что это похоже на сжигание отходов и не может защитить окружающую среду . На самом деле они все же разные.

Технологическая схема пиролизного карбонизации бытовых отходов

В состав системы пиролизного карбонизации бытовых отходов входят: система хранения и подачи, камера сгорания, система утилизации отработанного тепла, система очистки выхлопных газов, система сбора золы, центральная система управления.

1. Грейферный ковш: Грейферный ковш захватывает мусор из резервуара-накопителя и подает его в камеру сгорания через шнековый питатель, расположенный в верхней части. Мусор контактирует с поднимающимся пиролизным газом, чтобы осуществить сушку мусора. После попадания мусора в нижнюю часть происходит реакция пиролиза.
2. Камера сгорания: Сгорание в камере сгорания осуществляется на очень низкой скорости при более низкой температуре. За счет ограничения количества поступающего воздуха отходы нагреваются, обезвоживаются и окисляются, что в свою очередь приводит к выделению влаги и летучих веществ. Таким образом, все нелетучие горючие вещества сгорают в камере сгорания, а негорючие накапливаются в золе. Затем горючий летучий газ поступает в камеру дожигания через дымоход, воспламеняется и сгорает в камере дожигания, а поддерживающий горение воздух завершает процесс окислительного сжигания этих дымовых газов.
3. Вторичная камера сгорания: Вторичная камера сгорания предназначена для добавления дымовых газов, образующихся в первичной камере сгорания, к воздуху, поддерживающему горение, для дальнейшего окисления до полного сгорания и проведения всех реакций окислительного горения продуктов окислительного разложения первичная камера сгорания в условиях высокой температуры и сильного перемешивания, также известная как камера сгорания. Горение с обогащением кислородом.
4. Котел-утилизатор: Система переработки отходов соединяется с соответствующим котлом-утилизатором, образуя полную систему сжигания отходов. Котел-утилизатор соединен с камерой дожигания в единое целое, которое преобразует горячие дымовые газы в камере дожигания в перегретый пар. Каждая установка для сжигания отходов соединена с котлом-утилизатором, образуя собственную независимую систему. Когда одну из систем необходимо отключить для проведения технического обслуживания, другие системы могут работать в обычном режиме.

Виды отходов карбонизации отходов печей пиролиза

• Бумага бамбуковая и деревянная: газеты, книги, оберточная бумага, рекламная бумага, картон, бамбук и другие отходы древесной массы.
• Резина и пластик: различные полиэтиленовые пакеты, пенопласт, пластиковая упаковка, одноразовая пластиковая посуда, твердый пластик, бутылки из-под минеральной воды, резиновые изделия и другие синтетические материалы.
• Текстильные изделия: выброшенная одежда, скатерти, полотенца, матерчатые сумки и другие текстильные изделия, изделия из хлопка и льна.
• Кухонные отходы: отходы кожуры, остатки, цветы, листья и другие растения в бытовых отходах.
• Строительные отходы: горючие строительные отходы, промышленные отходы и т.п.

Анализ целесообразности установки оборудования для переработки мусора

• Эффект сокращения отходов хороший. Отходы после переработки отходов, т. е. обугленная зола и ил, могут быть использованы в качестве сырья для цементных заводов, а также для производства кирпича, либо в качестве грунта дорожного полотна, покрывного грунта и т. д.
• Фильтрат полигона подается в топку вместе с мусором, и нет необходимости поддерживать систему очистки фильтрата полигона.
• Количество дымовых газов, образующихся при коксовании мусора, невелико, вредных компонентов мало, процесс очистки прост, стоимость очистки низкая
• Объем дыма небольшой, вредных компонентов мало, а объем выхлопа невелик, что эффективно подавляет выработку диоксинов из источника.
• Меньше капиталовложений, низкие эксплуатационные расходы, небольшая занимаемая площадь, простой выбор площадки и короткие сроки строительства.
• В процессе пиролиза самого мусора не используются ни уголь, ни масло, ни другие вспомогательные виды топлива, а эксплуатационные расходы низкие.
• Диапазон обработки широк, адаптируясь к характеристикам высокой влажности и низкой температуры мусора, и мусор можно сразу подавать в печь без сортировки.

Отходы карбонизации продуктов сжигания в пиролизных печах

1. Шлак： В процессе сжигания в пиролизной печи для карбонизации отходов различные компоненты отходов полностью окисляются, дифференцируются и пассивируются, превращаясь в шлак. Основные компоненты шлака включают оксид марганца (MnO), диоксид кремния (SiO2), оксид кальция (CaO), оксид алюминия (Al2O3), оксид железа (Fe2O3), металлолом и немного несгоревших органических веществ.

2. Летучая зола： Опасный мусор в водах с летучей золой необходимо собирать отдельно и обращаться с ним как с опасным мусором. Проще говоря, сажа содержит газ, содержащий кислоту и нитрит, частицы тяжелых металлов и обычные частицы сажи. Низкие частицы легко попадают в бронхи при спонтанном дыхании и воздушной передаче людей, вызывая превышение нормы тяжелых металлов и вызывая повреждение организма.

3. Диоксины： Диоксины представляют собой не одно вещество, а два типа соединений, которые очень похожи по структуре и свойствам и содержат множество конгенеров или изомеров. Это загрязняющие вещества, образующиеся в процессе сжигания. Такие вещества также производятся в таких отраслях, как сжигание камня и производство цемента, включая автомобильные выхлопы, фейерверки и петарды, которые на самом деле очень распространены.

Метод обработки отходов карбонизации пиролизных печей сжигания продуктов сжигания

1. Шлак: После безвредной высокотемпературной обработки металлолом и другой металлолом, отделенный магнитной сепарацией, может быть переработан в виде металла и снова переплавлен. Другие шлаковые отходы после комплексной утилизации могут быть использованы в качестве сырья для изготовления подушек тротуарной плитки, полигонных покрытий, необожженного кирпича и т.п. Коэффициент комплексной утилизации шлака может достигать 98%, а часть, которая не может быть использована повторно, будет отправлена ​​на свалку за захоронением.

2. Зольная пыль и диоксины: Пыль, собираемая устройством очистки дымовых газов, содержит диоксины и вещества тяжелых металлов. Необходимая стабилизационная обработка проводится на месте ее возникновения, после чего вывозится в специальный пункт хранения для специальной обработки, а затем захоранивается. Мокрые пылесборники и пылесборники дымовых газов могут эффективно удалять диоксины и предотвращать загрязнение.

Надеюсь, эта статья поможет вам:

• Электронная почта: [email protected]
• WhatsApp: +86 15637015613

• Q&A13：Как выбрать производителя горелки на биомассе?

  30 сент.

  2022 г.

• Q&A12：Долгий ли срок службы горелки на биомассе? Как долго его можно использовать?

  29 сент. 2022 г.

• После перехода с угля на газ стоимость сжигания остается высокой. Правда ли, что переход на машину для сжигания биомассы может сэкономить половину ее?

  28 сентября 2022 г.

• Q&A10：Как выбрать горелку для биомассы?

  27 сент. 2022 г.

• Q&A8：Перспективы применения горелок на биомассе

  26 сент.

  2022 г.

• Q&A7：Часто задаваемые вопросы по сжиганию чипов

  23 сентября 2022 г.

• Q&A6：Применение горелки для порошка рисовой шелухи на керамическом заводе

  22 сент. 2022 г.

• Q&A5：Разработка и использование нового газификатора биомассы периодического действия

  21 сент. 2022 г.

• Q&A4：Разница между технологией газификации биомассы и технологией прямого сжигания биомассы

  20 сентября 2022 г.

  

• Q&A3：Преимущества технологии пиролизной газификации биомассы

  19 сент. 2022 г.

Другие также смотрели

Исследуйте темы

Биомасса для производства электроэнергии | WBDG

Введение

На этой странице

• Введение
• Описание
• Заявка
• Эксплуатация и техническое обслуживание
• Особые указания
• Соответствующие нормы и стандарты
• Дополнительные ресурсы

ЭТА СТРАНИЦА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ

Биомасса используется для отопления объектов, производства электроэнергии и комбинированного производства тепла и электроэнергии. Термин «биомасса» охватывает широкий спектр материалов, включая древесину из различных источников, сельскохозяйственные отходы, а также отходы жизнедеятельности животных и человека.

Биомасса может быть преобразована в электроэнергию несколькими способами. Наиболее распространенным является прямое сжигание биомассы, такой как сельскохозяйственные отходы или древесные материалы. Другие варианты включают газификацию, пиролиз и анаэробное сбраживание. Газификация производит синтез-газ с полезным содержанием энергии путем нагревания биомассы с меньшим количеством кислорода, чем необходимо для полного сгорания. Пиролиз дает бионефть путем быстрого нагревания биомассы в отсутствие кислорода. Анаэробное сбраживание производит возобновляемый природный газ, когда органические вещества разлагаются бактериями в отсутствие кислорода.

Различные методы работают с разными видами биомассы. Как правило, древесная биомасса, такая как щепа, гранулы и опилки, сжигается или газифицируется для выработки электроэнергии. Остатки кукурузной соломы и пшеничной соломы прессуются для сжигания или превращаются в газ с помощью анаэробного варочного котла. Очень влажные отходы, такие как отходы животных и человека, превращаются в газ со средним содержанием энергии в анаэробном реакторе. Кроме того, большинство других видов биомассы можно преобразовать в бионефть посредством пиролиза, которую затем можно использовать в котлах и печах.

В Вудленде, Калифорния, генерирующая станция использует древесину сельскохозяйственной промышленности.
Источник: NREL

В этом обзоре основное внимание уделяется древесной биомассе, используемой для производства электроэнергии на объекте коммерческого масштаба, а не на проекте коммунального масштаба. Тепло биомассы и биогаз, включая анаэробное сбраживание и свалочный газ, рассматриваются на других страницах технологических ресурсов в этом руководстве:

• Тепло биомассы
• Биогаз

По сравнению со многими другими вариантами использования возобновляемых источников энергии, биомасса имеет преимущество диспетчеризации, что означает, что она управляема и доступна, когда это необходимо, аналогично системам производства электроэнергии на ископаемом топливе. Однако недостатком биомассы для производства электроэнергии является то, что топливо необходимо закупать, доставлять, хранить и платить за него. Кроме того, при сжигании биомассы образуются выбросы, которые необходимо тщательно отслеживать и контролировать для соблюдения нормативных требований.

В этом обзоре представлены конкретные сведения для тех, кто рассматривает возможность создания систем выработки электроэнергии на биомассе в рамках крупного строительного проекта. Дополнительную общую информацию можно получить в Основах технологии биомассы Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EERE) Министерства энергетики США. Подробную информацию об использовании биомассы для комбинированного производства тепла и электроэнергии можно получить в Партнерстве по комбинированному производству тепла и электроэнергии Агентства по охране окружающей среды США (EPA).

Описание

Большинство биоэлектростанций используют системы прямого сжигания топлива. Они сжигают биомассу напрямую для производства пара высокого давления, который приводит в действие турбогенератор для выработки электроэнергии. В некоторых отраслях производства биомассы извлекаемый или отработанный пар электростанции также используется в производственных процессах или для обогрева зданий. Эти комбинированные системы производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) значительно повышают общую энергоэффективность примерно до 80% по сравнению со стандартными системами, работающими только на электроэнергии из биомассы, с эффективностью примерно 20%. Сезонные потребности в отоплении повлияют на эффективность системы ТЭЦ.

Простая система производства электроэнергии на биомассе состоит из нескольких ключевых компонентов. Для парового цикла это включает некоторую комбинацию следующих позиций:

• Оборудование для хранения и обращения с топливом
• Камера сгорания/печь
• Котел
• Насосы
• Вентиляторы
• Паровая турбина
• Генератор
• Конденсатор
• Градирня
• Система контроля выхлопа/выбросов
• Система управления (автоматизированная).

В системах прямого сжигания биомасса подается в камеру сгорания или печь, где биомасса сжигается с избытком воздуха для нагрева воды в котле с образованием пара. Вместо прямого сжигания некоторые развивающиеся технологии газифицируют биомассу для получения горючего газа, а другие производят пиролизные масла, которые можно использовать для замены жидкого топлива. Топливо для котлов может включать древесную щепу, гранулы, опилки или биотопливо. Затем пар из котла расширяется через паровую турбину, которая вращается для запуска генератора и выработки электроэнергии.

Как правило, для всех систем, работающих на биомассе, требуется место для хранения топлива, а также какое-либо оборудование для обращения с топливом и элементы управления. Система, использующая древесную щепу, опилки или пеллеты, обычно использует бункер или силос для краткосрочного хранения и внешний топливный склад для более крупного хранения. Автоматизированная система управления транспортирует топливо с внешней площадки хранения, используя комбинацию кранов, штабелеукладчиков, реклаймеров, фронтальных погрузчиков, лент, шнеков и пневматического транспорта. Ручное оборудование, такое как фронтальные погрузчики, можно использовать для перемещения биомассы из штабелей в бункеры, но этот метод потребует значительных затрат на рабочую силу и эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования (ЭиТО). Менее трудоемким вариантом является использование автоматизированных укладчиков для создания штабелей и реклаймеров для перемещения щепы из штабелей в бункер или бункер для щепы.

Электроэнергетические системы, работающие на древесной щепе, обычно потребляют одну сухую тонну на мегаватт-час производства электроэнергии. Это приближение типично для систем с влажной древесиной и полезно для первого приближения требований к использованию и хранению топлива, но фактическое значение будет зависеть от эффективности системы. Для сравнения, это эквивалентно 20% эффективности HHV при 17 млн ​​БТЕ/т древесины.

Большая часть древесной щепы, произведенной из зеленых пиломатериалов, имеет влажность от 40% до 55% на влажной основе, что означает, что тонна зеленого топлива будет содержать от 800 до 1100 фунтов воды. Эта вода снизит содержание извлекаемой энергии материала и снизит эффективность котла, так как вода должна испаряться на первых стадиях сгорания.

Самые большие проблемы с установками, работающими на биомассе, связаны с обращением и предварительной обработкой топлива. Это относится как к небольшим установкам с колосниковым отоплением, так и к большим установкам с подвесным отоплением. Сушка биомассы перед ее сжиганием или газификацией повышает общую эффективность процесса, но во многих случаях может быть экономически невыгодной.

Выхлопные системы используются для выброса побочных продуктов сгорания в окружающую среду. Средства контроля выбросов могут включать циклон или мультициклон, рукавный фильтр или электростатический осадитель. Основной функцией всего перечисленного оборудования является контроль твердых частиц, и оно перечислено в порядке возрастания капитальных затрат и эффективности. Циклоны и мультициклоны можно использовать в качестве предварительных коллекторов для удаления более крупных частиц перед рукавным фильтром (тканевым фильтром) или электростатическим осадителем.

Кроме того, может потребоваться контроль выбросов несгоревших углеводородов, оксидов азота и серы в зависимости от свойств топлива и местных, государственных и федеральных правил.

Как это работает?

В системе прямого сжигания биомасса сжигается в камере сгорания или печи для получения горячего газа, который подается в котел для производства пара, который расширяется через паровую турбину или паровой двигатель для производства механической или электрической энергии.

В системе прямого сжигания переработанная биомасса представляет собой котельное топливо, которое производит пар для работы паровой турбины и генератора для производства электроэнергии.

Типы и стоимость технологий

Существует множество компаний, в основном в Европе, которые продают небольшие двигатели и комбинированные теплоэлектростанции, которые могут работать на биогазе, природном газе или пропане. Некоторые из этих систем доступны в Соединенных Штатах с выходной мощностью от примерно 2 киловатт (кВт) и примерно 20 000 британских тепловых единиц (БТЕ) ​​в час тепла до нескольких мегаватт (МВт). Кроме того, в настоящее время в Европе доступны малогабаритные (от 100 до 1500 кВт) паровые двигатели/генераторные установки и паровые турбины (от 100 до 5000 кВт), работающие на твердой биомассе.

В США прямое сжигание является наиболее распространенным методом получения тепла из биомассы. Стоимость установки небольших электростанций на биомассе составляет от 3000 до 4000 долларов за кВт, а приведенная стоимость энергии — от 0,8 до 0,15 долларов за киловатт-час (кВтч).

Двумя основными типами систем прямого сжигания стружки являются камеры сгорания со стационарной и подвижной колосниковыми решетками, также известные как топки с неподвижным слоем и камеры сгорания с атмосферным псевдоожиженным слоем.

Системы с неподвижным слоем

Существуют различные конфигурации систем с неподвижным слоем, но общей характеристикой является то, что топливо каким-то образом подается на решетку, где оно вступает в реакцию с кислородом воздуха. Это экзотермическая реакция, при которой образуются очень горячие газы и пар в секции теплообменника котла.

Системы с псевдоожиженным слоем

В системах с циркулирующим псевдоожиженным или барботажным псевдоожиженным слоем биомасса сжигается в горячем слое взвешенных негорючих частиц, таких как песок. По сравнению с колосниковыми камерами сгорания системы с псевдоожиженным слоем обычно обеспечивают более полную конверсию углерода, что приводит к снижению выбросов и повышению эффективности системы. Кроме того, котлы с кипящим слоем могут использовать более широкий спектр сырья. Кроме того, системы с псевдоожиженным слоем имеют более высокую паразитную электрическую нагрузку, чем системы с неподвижным слоем, из-за повышенных требований к мощности вентилятора.

Системы газификации биомассы

Небольшая модульная биоэнергетическая система от Community Power Corporation

Хотя менее распространены, системы газификации биомассы аналогичны системам сжигания, за исключением того, что количество воздуха ограничено, и, таким образом, они производят чистый топливный газ с полезным теплота сгорания в отличие от сжигания, при котором отходящие газы не имеют полезной теплоты сгорания. Чистый топливный газ обеспечивает возможность питания различных типов первичных двигателей, работающих на газе, таких как двигатели внутреннего сгорания, двигатели Стирлинга, термоэлектрические генераторы, твердооксидные топливные элементы и микротурбины.

На эффективность системы прямого сжигания или газификации биомассы влияет ряд факторов, включая содержание влаги в биомассе, распределение и количество воздуха для горения (избыток воздуха), рабочую температуру и давление, а также температуру дымовых газов (выхлопных газов).

Применение

Тип системы, наиболее подходящий для конкретного применения, зависит от многих факторов, включая доступность и стоимость каждого типа биомассы (например, щепа, гранулы или бревна), конкурирующую стоимость топлива (например, мазут и природный газ) , пиковые и годовые электрические нагрузки и затраты, размер и тип здания, доступность помещений, наличие персонала по эксплуатации и техническому обслуживанию, а также местные нормы выбросов.

Проекты, которые могут использовать как производство электроэнергии, так и тепловую энергию из энергетических систем биомассы, часто являются наиболее экономически эффективными. Если место имеет предсказуемый круглогодичный доступ к доступным ресурсам биомассы, то хорошим вариантом может быть некоторое сочетание производства тепла и электроэнергии из биомассы. Транспортировка топлива составляет значительную часть его стоимости, поэтому в идеале ресурсы должны быть доступны из местных источников. Кроме того, на объекте, как правило, требуется хранить сырье биомассы на месте, поэтому необходимо учитывать факторы доступа и хранения на объекте.

Как и в случае с любой местной электроэнергетической технологией, система производства электроэнергии должна быть подключена к коммунальной сети. Правила присоединения могут быть другими, если система представляет собой комбинированную систему производства тепла и электроэнергии, а не только для производства электроэнергии. Возможность использовать преимущества чистого измерения также может иметь решающее значение для системной экономики.

В Руководстве Федеральной программы управления энергопотреблением (FEMP) по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержится дополнительная информация о требованиях к присоединению и чистых измерениях.

Экономика

Основные статьи капитальных затрат для энергосистемы, работающей на биомассе, включают оборудование для хранения топлива и обращения с ним, камеру сгорания, котел, первичный двигатель (например, турбину или двигатель), генератор, средства управления, дымовую трубу и оборудование для контроля выбросов.

Интенсивность затрат на систему имеет тенденцию к снижению по мере увеличения размера системы. Для паровой системы мощностью от 5 до 25 МВт, работающей только на электроэнергии (без комбинированного производства тепла и электроэнергии), затраты обычно колеблются от 3000 до 5000 долларов за киловатт электроэнергии. Приведенная стоимость энергии для этой системы будет составлять от 0,08 до 0,15 доллара за кВтч, но она может значительно возрасти из-за стоимости топлива. Большие системы требуют значительного количества материала, что приводит к увеличению расстояний транспортировки и стоимости материалов. Небольшие системы имеют более высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание на единицу произведенной энергии и более низкую эффективность, чем большие системы. Таким образом, определение оптимального размера системы для конкретного приложения является итеративным процессом.

Существует множество стимулов для использования энергии биомассы, но они различаются в зависимости от политики федерального законодательства и законодательства штата. База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и эффективности® содержит список стимулов для биомассы. Сроки программ стимулирования часто позволяют сократить время строительства, чем это необходимо для проектов, работающих на биомассе. Кроме того, федеральные агентства часто не могут напрямую воспользоваться финансовыми стимулами для возобновляемых источников энергии, если они не используют другую структуру собственности.

Руководство FEMP по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о финансировании проектов возобновляемых источников энергии.

Интересно, что штат Массачусетс недавно исключил электроэнергию, работающую на биомассе, из своего стандарта портфеля возобновляемых источников энергии, потому что чиновники штата не верили, что биомасса обеспечивает явное сокращение выбросов парниковых газов. Таким образом, проекты, связанные с биомассой, больше не имеют права на получение сертификатов возобновляемой энергии, которые учитываются в целях или финансировании Массачусетса в области возобновляемых источников энергии.

Оценка доступности ресурсов

Наиболее важными факторами при планировании энергетической системы на биомассе являются оценка ресурсов, планирование и закупки. В рамках процессов скрининга и технико-экономического анализа крайне важно определить потенциальные источники биомассы и оценить необходимое количество топлива.

Если возможно, подробно определите способность потенциальных поставщиков производить и поставлять топливо, отвечающее требованиям оборудования, работающего на биомассе. Это может быть довольно трудоемким процессом, поскольку он включает в себя определение обслуживаемой нагрузки, выявление возможных производителей или поставщиков оборудования, работу с этими поставщиками для определения спецификации топлива и установление контактов с поставщиками, чтобы узнать, могут ли они выполнить эту спецификацию. какая цена. Также необходимо оценить ежемесячную и годовую потребность в топливе, а также пиковое потребление топлива, чтобы помочь с определением размеров оборудования для обращения с топливом и хранения топлива.

Поскольку на большей части территории Соединенных Штатов нет налаженной системы распределения древесной щепы, иногда трудно найти поставщиков. Одно из предложений — связаться с региональной Лесной службой США и государственными лесными службами. Другие ресурсы, с которыми можно связаться, включают ландшафтные компании, лесопилки и другие деревообрабатывающие предприятия, свалки, лесоводов и производителей деревянной мебели.

Оценки ресурсов биомассы на уровне округа также доступны в Интернете с помощью интерактивного инструмента картирования и анализа. Инструмент оценки биомассы был разработан Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) при финансовой поддержке Агентства по охране окружающей среды. Раньше усилия по оценке ресурсов обычно были статичными и не позволяли пользователям анализировать или манипулировать данными. Этот новый инструмент позволяет пользователям выбирать местоположение на карте, количественно определять ресурсы биомассы, доступные в пределах заданного пользователем радиуса, и оценивать общую тепловую энергию или мощность, которые могут быть получены путем извлечения части этой биомассы. Инструмент выступает в качестве предварительного источника информации о сырье для биомассы; однако он не может заменить оценку исходного сырья на месте.

Доступные ресурсы биомассы в США.
Источник: NREL

Должен быть разработан процесс приема поставок биомассы и оценки свойств топлива. По состоянию на июль 2011 года национальных спецификаций на древесную щепу нет, но региональные спецификации разрабатываются. Наличие спецификации помогает сообщать и обеспечивать соблюдение требований к микросхеме. Спецификация должна включать физические размеры, диапазон содержания влаги в топливе, энергоемкость, содержание золы и минералов, а также другие факторы, влияющие на обращение с топливом или его сжигание. Для обеспечения справедливой стоимости контракты на закупку топлива должны масштабироваться обратно пропорционально содержанию влаги, поскольку более высокое содержание влаги значительно снижает эффективность сгорания и увеличивает вес перевозимого материала.

Вопросы закупок

Следующие рекомендации имеют решающее значение для успеха любого проекта по производству энергии из биомассы.

• Полностью привлекать лиц, принимающих решения, и общественность на этапах планирования и по мере продвижения, особенно если система будет установлена ​​в общественном здании.
• Работайте в тесном контакте с производителем или поставщиком оборудования для биомассы, чтобы совместно работать над проектированием зданий и требованиями к оборудованию.
• Согласование графика строительства с поставкой оборудования. Например, проще доставить и установить оборудование, если к месту установки есть доступ крана.
• Определите маршрут доставки топлива, чтобы грузовики могли легко добраться до места хранения и при необходимости развернуться.

Эксплуатация и техническое обслуживание

Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание энергетических систем, работающих на биомассе, представляют собой преимущественно затраты на топливо и рабочую силу. В остальном эти системы аналогичны другим системам производства электроэнергии на базе котлов. Эксплуатация является непрерывной, поэтому затраты на эксплуатацию, а также на покупку и хранение топлива необходимо сопоставлять с общей стоимостью проекта.

Особые соображения

Ниже приведены важные особые соображения для электрических систем, работающих на биомассе.

Экологическая экспертиза / выдача разрешений

Основным вопросом NEPA и выдачи разрешений для энергетической системы, работающей на биомассе, являются выбросы при сжигании. Поэтому необходимо пересмотреть местные требования. Выбросы в атмосферу из системы биомассы зависят от конструкции системы и характеристик топлива. При необходимости можно использовать системы контроля выбросов для сокращения выбросов твердых частиц и оксидов азота. Выбросы серы полностью зависят от содержания серы в биомассе, которое обычно очень низкое.

Хранение щепы требует внимания, подготовки и внимательности. Когда щепа хранится в здании, пыль от стружки может скапливаться на горизонтальных поверхностях и проникать внутрь оборудования. Беспокойство, хотя и редкое, вызывает способность древесной щепы к самовоспламенению или самовозгоранию при хранении в течение длительного периода времени. Для получения дополнительной информации см. информационный бюллетень OSHA по технике безопасности и охране здоровья «Горючая пыль в промышленности: предотвращение и смягчение последствий пожаров и взрывов».

Это связано с цепью событий, которая начинается с биологического распада органического вещества и может привести к тлению кучи. Критический диапазон влажности, который поддерживает самовозгорание, составляет примерно от 20% до 45%. Вероятность самовозгорания также увеличивается по мере увеличения размера кучи из-за увеличения глубины.

Чтобы помочь в этом вопросе, Управление пожарной охраны в Онтарио, Канада, предлагает следующие инструкции:

• Площадка для хранения должна быть хорошо дренированной и ровной, с твердым грунтом или вымощена асфальтом, бетоном или другим материалом с твердым покрытием. Поверхность земли между сваями должна быть очищена от горючих материалов. Сорняки, трава и подобная растительность должны быть удалены со двора. Переносные горелки для прополки с открытым пламенем не должны использоваться на складах щепы. Сваи не должны превышать 18 м (59 футов) в высоту, 90 м (295 футов) в ширину и 150 м (492 фута) в длину, если на верхней поверхности сваи не проложены временные водопроводные трубы с шланговыми соединениями.

• Между штабелями щепы и открытыми конструкциями, дворовым оборудованием или запасами должно быть пространство, равное (а) удвоенной высоте штабеля для горючих материалов или зданий или (b) высоте штабеля для негорючих зданий и оборудования.

• Курение запрещено в местах свалки щепы.

Возгорание древесной щепы может быть вызвано другими факторами, такими как удары молнии, тепло от оборудования, искры от сварочных работ, лесные пожары и поджоги. Эти пожары иногда называют поверхностными пожарами, потому что они возникают и распространяются по внешней стороне штабеля.

При хранении очень важно содержать щепу в чистоте. Когда щепа хранится на земле или гравии, часть этого материала часто зачерпывается вместе со щепой и попадает в камеру сгорания.

Соответствующие нормы и стандарты

21 февраля 2011 года Агентство по охране окружающей среды установило нормы выбросов Закона о чистом воздухе для больших и малых котлов и мусоросжигательных заводов, которые сжигают твердые отходы и осадок сточных вод. Эти стандарты охватывают более 200 000 котлов и мусоросжигательных заводов, которые выбрасывают опасные загрязнители воздуха (ОЗВ), также известные как токсические вещества для воздуха. Новые стандарты EPA должны соблюдаться при планировании проекта любого котла внутреннего сгорания.

Агентство по охране окружающей среды также приняло Закон о чистом воздухе, разрешающий выбросы парниковых газов, 2 января 2011 года. Этот процесс, также называемый «правилом адаптации», требует получения разрешений на производство парниковых газов, но исключает более мелкие объекты. Ожидается, что окончательные правила будут разработаны в течение трехлетнего исследовательского периода, но федеральные объекты, использующие производство электроэнергии из биомассы в рамках нового строительного проекта, могут захотеть убедиться, что размер объекта, работающего на биомассе, не вызывает эти требования.

В 2009 году штат Массачусетс издал документ, озаглавленный «Выбросы котлов и печей на биомассе и правила техники безопасности в северо-восточных штатах» . Хотя в этом документе содержится обзор существующих правил в этом регионе, он может быть полезным справочным материалом для других частей страны.

Дополнительные ресурсы

Следующие дополнительные ресурсы могут предоставить дополнительную информацию о производстве электроэнергии из биомассы.

Электрические ресурсы биомассы

• Biomass Power Association — одна из ведущих национальных организаций по биомассе, предоставляющая информацию о биомассе, политике и отраслевых новостях.
• Совет по тепловой энергии биомассы предлагает вебинары, интервью и презентации от лидеров отрасли, предназначенные для расширения знаний общественности о биомассе.
• Протокол координированного предложения ресурсов рассматривает проекты Протокола координированного предложения ресурсов, предназначенные для облегчения удаления биомассы среди государственных учреждений.
• EPA dCHPP (база данных политик и стимулов ТЭЦ) онлайновая база данных, которая позволяет пользователям искать политики и стимулы ТЭЦ по штатам или на федеральном уровне.
• NREL Energy Technology Капитальные затраты технологии распределенной генерации энергии сравнивает оценки затрат для технологий распределенной генерации (DG) возобновляемых источников энергии по капитальным затратам, затратам на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M) и приведенной стоимости энергии (LCOE).

Публикации

• Анализ стратегической ценности биомассы  , Калифорния: Калифорнийская энергетическая комиссия.
• Предположения о стоимости и производительности для моделирования производства электроэнергии от NREL.
• «Создание рынков для технологий возобновляемых источников энергии. Маркетинговая кампания ЕС по технологиям возобновляемых источников энергии: когенерация в малых масштабах», подготовленная Европейским советом по возобновляемым источникам энергии.
• Оценка рынка технологий газификации и сжигания биомассы для малых и средних приложений  , подготовленная NREL.
• Руководство по развитию бизнеса сырьевого склада Woody Biomass  Федеральной рабочей группы Woody по использованию биомассы, созданной Советом по исследованиям и разработкам в области биомассы.

Курсы PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экологические курсы или курсы по энергосбережению

.»

 

 

Рассел Бейли, ЧП

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам

, познакомив меня с новыми источниками

информации.»

 

Стивен Дедак, ЧП

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они

очень быстро отвечали на вопросы.

Это было на высшем уровне. Буду использовать

снова. Спасибо».0003

«Веб-сайт прост в использовании. Хорошо организован. Я действительно буду пользоваться вашими услугами снова.

Я передам название вашей компании

другим сотрудникам.»

 

Рой Пфлейдерер, ЧП

Нью-Йорк

«Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком с деталями Канзас 9

0241

Авария в City Hyatt.»

Майкл Морган, ЧП

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится, что я могу просмотреть текст перед покупкой. Я нашел класс

Информативный и полезный

В моей работе.

William Senkevich, P.E.

Florida

908 3 Florida

3

. познавательный. Вы

— лучший я обнаружил ».

Рассел Смит, P.E.

Pennsylvania

» Я считаю, что подходы.

материала.»

 

Хесус Сьерра, Ч.П. На самом деле

человек изучает больше

от неудач ».

John Scondras, P.E.

Pennsylvania

.

Way of Teaching. «

Jack Lundberg, P.E.

Висконсин

» I Am Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Arippen Arvense Why Prese Prise Pres The Cours; т. е. позволяя

Студент для рассмотрения курса

Материал перед оплатой и

Получение викторины. »

Arvin Swanger, с. курсы. Я, конечно, многому научился и

получил массу удовольствия».0008 «Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством содержания материалов и простотой поиска

онлайн-курсов

. »

Уильям Валериоти, ЧП

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. Курс был прост для понимания. Фотографии в основном давали хорошее представление о

обсуждаемых темах.»

 

Майкл Райан, ЧП

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

 

 

 

Джеральд Нотт, ЧП

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую его

для всех инженеров. «

Джеймс Шурелл, P.E.

Ohio

» I , и

не основаны на какой-то неясной секции

законов, которые не применяются

к «» «нормальной практике. «0003

Марк Каноник, ЧП

Нью-Йорк

«Большой опыт! Я многому научился, чтобы взять его с собой в мою организацию медицинского устройства

».

 

 

Иван Харлан, ЧП

Теннесси

«Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

 

 

Юджин Бойл, ЧП

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо представленной,

, а онлайн -формат был очень

и легкий до

. Благодарность.»

Патрисия Адамс, ЧП

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия непрерывному обучению физкультуры в рамках временных ограничений лицензиата».

 

 

Джозеф Фриссора, ЧП

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Это помогает иметь

просмотр текстового материала. предоставлены фактические случаи

.»

Жаклин Брукс, ЧП

Флорида

«Общие ошибки ADA в проектировании объектов очень полезно. Исследование

требовало . Исследования в

Документ Но .

Гарольд Катлер, ЧП

Массачусетс

«Это было эффективное использование моего времени. Спасибо за разнообразие выбора

в инженерии дорожного движения, который мне нужен

, чтобы выполнить требования

Сертификация PTOE.

Joseph Gilroy, P.E.E.

0 Joseph Gilroy, с. способ заработать CEU для моих требований PG в штате Делавэр. До сих пор все курсы, которые я посещал, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

Дисконтированные курсы ».

Кристина Николас, с.е. дополнительные

курсы. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

необходимость путешествовать.0241

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для инженеров-профессионалов

в получении единиц PDH

в любое время. Очень удобно».

 

Пол Абелла, ЧП

Аризона

«Пока все было отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня не так много

времени, чтобы исследовать, куда

получить мои кредиты. Легко понять с иллюстрациями

и графиками; определенно облегчает

впитывание всех

теорий.»

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов полупроводника. Мне понравилось пройти курс по телефону

. .»

Клиффорд Гринблатт, ЧП

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и пройти

викторина. I would highly recommend

you to any PE needing

CE units.»

 Mark Hardcastle, P.E. 

Missouri

«Very good selection тем в различных областях техники».0241

«У меня есть повторная заработанная заготовка, я забыл. Я также рад получить .

на 40%.»

Конрадо Касем, ЧП

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Буду пользоваться вашими услугами в будущем.»

 

 

 

Чарльз Флейшер, ЧП

Нью-Йорк

«Это был хороший тест, и я фактически проверил, что я прочитал кодексы профессиональной этики

и правила Нью-Мексико

».

 

Брун Гильберт, ЧП

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили времени и усилий.»

 

 

 

Дэвид Рейнольдс, ЧП

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Воспользуюсь сертификатом CEDengineerng

, если потребуется дополнительная сертификация

».

 

Томас Каппеллин, ЧП

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все равно выполнили обязательство и поставили

ME, за что я заплатил — много

Оцените! для инженера».0241

well arranged.»

 

 

Glen Schwartz, P.E.

New Jersey

«Questions were appropriate for the lessons, and lesson material is

good reference material

для дизайна дерева. »

 

Bryan Adams, P.E.

Minnesota

«Отличный звонок по телефону помог мне получить консультацию.»0241

 

 

 

Роберт Велнер, ЧП

New York

«Я имел большой опыт работы с прибрежным строительством — проектирование

Строительство и

240 HALP 010241010241010241010241010241010241.

 

Денис Солано, ЧП

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики штата Нью-Джерси были очень

прекрасно подготовлено. Мне нравится возможность загрузить учебный материал на

Обзор, где бы ни был и

ВСЕГД. Сохраняйте широкий выбор тем на выбор».

 

 

 

Уильям Бараттино, ЧП

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой чепухи. Хороший опыт.»

 

 

 

Тайрон Бааш, ЧП

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были наводящими и демонстрировали понимание

материала. Тщательный

and comprehensive.»

 

Michael Tobin, P.E.

Arizona

«This is my second course and I liked what the course offered to me that

would help in моя линия

работы.»

 

Рикки Хефлин, ЧП

Оклахома

8 902 очень легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова.»

 

 

 

Анджела Уотсон, ЧП

Монтана

«Простота в исполнении. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата.»

 

 

 

Кеннет Пейдж, ЧП

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о нагревании воды с помощью солнечной энергии.

 

 

Луан Мане, ЧП

Conneticut

«Мне нравится подход, позволяющий зарегистрироваться и иметь возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

вернуться, чтобы пройти тест.»

 

 

Алекс Млсна, ЧП

Индиана

«Я оценил количество информации, предоставленной для класса. Я знаю

Это вся информация, которую я могу

Использование в реальных жизненных ситуациях ».

South Dakota Deringer, P.E.

South Dakota 908

08

9000.

.

курс.»0241

«Website is easy to use, you can download the material to study, then come back

and take the quiz. Very

convenient and on my

own schedule . »

Майкл Гладд, ЧП

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

 

 

 

Деннис Фундзак, ЧП

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать сертификат PDH

. Спасибо, что сделали этот процесс простым.»

 

Фред Шайбе, ЧП

Висконсин

«Положительный опыт. Быстро нашел курс, который соответствует моим потребностям, и закончил

часовой PDH за

Один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

South Carolina

» I Lide Take Ubled для загрузки документов для рассмотрения

908

908

«.

иметь для оплаты

материалов .»

Richard Wymelenberg, P.E.0003

«Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками.»

 

 

 

Дуглас Стаффорд, ЧП

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я не могу придумать ничего в вашем

процессе, который нуждается в улучшении.»

 

Томас Сталкап, ЧП

Арканзас

«Мне очень нравится удобство прохождения онлайн-викторины и немедленного получения сертификата

.»

 

 

Марлен Делани, ЧП

Иллинойс

«Обучающие модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по

многим различным техническим областям

1 вне

10240 Специализация одной собственной специализации Без

, необходимая для перемещения ».

Гектор Герреро, P.E.

Georgia

Длинный коборт. Понравилось, нажмите +1

На этом сайте представлены только наши проекты.

 

Пиролизные котлы отопительные KAMINER :

нет 2500 евро

Модель котла	К-25*
Мощность (кВт)	20 — 30
Отапливаемая площадь (м²)	200 — 300
Объем камеры загрузки (дм)	170
Топливо: дрова, щепа, брикеты, древесный уголь, солома, бытовые отходы	—
Фит деревянный (нерубленный) (кг)	30
Длина дерева (см)	45
Количество дров в год (при отапливаемой площади 200-250кв. м)	8-10 стерильных
Длина горения дров на одной закладке (ч.) ~	30
Время работы на одной вкладке, при наличии накопителей (ч.) ~	48 — 72
Эффективность (%)	94
Давление воды в котле не более (бар)	2
Потребление электроэнергии в первый час	110 Вт
Потребление электроэнергии в сутки	180 Вт
Температура воды в котле С 0	50-90
Количество воды в бойлере (литр)	220
Температура в дымоходе С 0	80-120
Диаметр дымохода (мм)	180
Размеры без упаковки
Высота (см)	165
Ширина (см)	55
Глубина (см)	80
Сухая масса котла (кг)	360

* Модификации от 20кВт до 120кВт.

Пиролиз относится к числу котлоагрегатов, работающих на твердом топливе. Устройство нагревает теплоноситель и подает его в систему. Однако он имеет ряд отличий от традиционных моделей как по конструкции, так и по принципу действия. Прежде всего, работа пиролизного аппарата основана на процессе сухой перегонки древесины, который называется пиролизом.

Пиролиз — термическое разложение топлива с недостатком кислорода (древесина, уголь, нефть и др.) компонентов на менее тяжелые молекулы или химические вещества под действием повышенной температуры. Процесс пиролиза может протекать только при очень высоких температурах, не менее 1100 °С. Далее реакция протекает с выделением большого количества тепла, которое осушает топливо и нагревает воздух, поступающий в зону горения. Газ, выделяющийся из топлива в процессе пиролиза, смешивается с кислородом и сгорает с выделением тепла. Особенностью оборудования является то, что древесный газ вступает в реакцию с активированным углем, что позволяет свести к минимуму содержание канцерогенных веществ в выхлопных газах. Содержание CO₂ в дымовом пиролизном котле в среднем в четыре раза ниже, чем у обычных твердотопливных моделей.

Основу нашего блока составляют три камеры (две других производителей). В качестве разделителя между элементами выступает насадка. Верхняя часть топки представляет собой отдельную конструкцию, так называемое бункерное топливо (600-800°С). Средняя используется как камера сгорания (1100-1400°С), а нижняя как зольник.
Мощность котла регулируется воздухом наддува. Использование автоматики позволяет поддерживать заданную температуру подачи (+/- 3°С).
Еще одно отличие — возможность длительное время работать на одной топливной закладке. Именно поэтому устройства называют Пиролизными котлами длительного горения. Среднее время горения одного из наших любимых котлов составляет 18-30 часов, так как улучшена конструкция камеры сгорания. Также из-за конструктивных особенностей оборудования расход топлива в таких системах снижен. Наш котел оборудован нижней камерой дожигания, это связано с удобством эксплуатации. Топливо, помещенное в верхнюю камеру, разлагается под действием температуры и отсутствия молекул воздуха (газа). Они попадают в среднюю камеру и смешиваются с дозированной порцией воздуха, воспламеняются и совершают полуоборот вокруг выхода котла в дымовую трубу, давая путь всему теплоносителю. Пиролизные установки могут работать на различных видах твердого топлива. Это может быть уголь, торф, щепа, солома. Древесина считается самым экономичным топливом. Его размер определяется параметрами печи. Наиболее распространены устройства для пиролиза бревен длиной 350-450 мм и диаметром — 300 мм.

ПРЕИМУЩЕСТВА

— Высокая эффективность устройств, т.к. топливо сгорает практически без остатка.
— Возможность регулировать температуру в отапливаемом помещении, что позволяет максимально экономно расходовать топливо.
— Возможность дооснащения устройством горячего водоснабжения.
— Низкий уровень вредных веществ в выхлопных газах. Их было выпущено почти в четыре раза меньше, чем в классических твердотопливных котлах.
— Возможность загрузки топлива в среднем раз в сутки. Экономный режим предполагает загрузку даже на полтора часа.
— Полуавтоматическое управление. С помощью автоматики можно увеличивать или уменьшать скорость подачи воздуха, что позволяет устройству регулировать мощность в диапазоне 20 — 100%.
— Количество продуктов горения минимальное. При этом чистка оборудования проводится нечасто.

Недостатки

— Все автоматизированные модели работают только от сети. (решается установкой ИБП — источник бесперебойного питания от 40 евро)
— Стоимость устройства в среднем в 2-3 раза выше классических топочных устройств. Однако значительная экономия топлива (200-300евро в год дома 200-250кв.м.) и личное время могут быстро окупить все затраты (по простому котел должен быть на дежурстве, чтобы не расплавить и не охладить систему) .

Для получения дополнительной информации звоните: 28444374

Тепловые электростанции: компоненты и принцип работы

Содержание

Принцип работы тепловых электростанций

рабочая жидкость) (пар) из воды. Генерируемый пар приводит в действие турбину, соединенную с генератором, который вырабатывает электроэнергию на тепловых электростанциях.

Основные компоненты тепловой электростанции

Генеральный план ТЭС:

Генеральный план ТЭС

Принцип работы ТЭС

Рабочее тело – вода и пар. Это называется циклом питательной воды и пара. Идеальным термодинамическим циклом, на который очень похожа работа ТЭЦ , является ЦИКЛ РЕНКИНА.

В паровом котле вода нагревается за счет сжигания топлива в воздухе в топке, а функция котла заключается в выдаче сухого перегретого пара необходимой температуры. Получаемый таким образом пар используется для привода паровых турбин. Эта турбина соединена с синхронным генератором (обычно трехфазным синхронным генератором переменного тока), который вырабатывает электрическую энергию. Отработанный пар из турбины конденсируется в воду в конденсаторе пара турбины, что создает всасывание при очень низком давлении и позволяет расширить пар в турбине до очень низкого давления. Основными преимуществами работы с конденсацией являются повышенное количество энергии, извлекаемой на кг пара и, следовательно, повышение эффективности, а конденсат, подаваемый в котел, снова снижает количество свежей питательной воды.

Конденсат вместе с небольшим количеством свежей подпиточной воды снова подается в котел с помощью насоса (называемого питательным насосом котла). В конденсаторе пар конденсируется охлаждающей водой. Охлаждающая вода рециркулирует через градирню. Это представляет собой контур охлаждающей воды.

Окружающий воздух поступает в котел после фильтрации пыли. Кроме того, дымовые газы выходят из котла и выбрасываются в атмосферу через дымовые трубы. Они составляют контур воздуха и дымовых газов. Поток воздуха, а также статическое давление внутри парового котла (называемое тягой) поддерживается двумя вентиляторами, называемыми 9.0013 Вентилятор принудительной тяги (FD) и Вентилятор принудительной тяги (ID) .

Общая схема типовой тепловой электростанции вместе с различными цепями показана ниже.

Принципиальная схема паровой электростанции

Внутри котла находятся различные теплообменники, а именно. Экономайзер , Испаритель (не показан на рис. выше, это в основном водяные трубы, т.е. стояк сливного стояка), перегреватель (иногда также присутствуют подогреватель, подогреватель воздуха).

В экономайзере питательная вода значительно нагревается за счет остаточного тепла дымовых газов. Барабан котла поддерживает напор для естественной циркуляции двухфазной смеси (пар+вода) по водяным трубам.

Существует также супернагреватель, который также использует тепло от дымовых газов и повышает температуру пара в соответствии с требованиями.

Вы можете прочитать: Газотурбинные электростанции и их функционирование.

Основные компоненты тепловой электростанции

Основные компоненты теплоэлектростанции

• Котел (1)
  • Огромный котел действует как печь, передающая тепло от горящего топлива ряду за рядом водяных труб, которые полностью окружают пламя.
  • Подача воды по трубам поддерживается насосом P1
• Барабан (2)
  • Он содержит воду и пар под высоким давлением и создает поток для турбины.
  • Также принимает воду, подаваемую питательным насосом котла П2 
• Турбина высокого давления (HP) (3)
  • Преобразует тепловую энергию в механическую, позволяя пару расширяться при прохождении через лопасти турбины.
  • Затем пар проходит через подогреватель S3 для повышения теплового КПД и предотвращения преждевременной конденсации.
• Турбина среднего давления (СД) (4)
  • Похожа на турбину высокого давления, за исключением того, что она больше, так что пар может расширяться еще больше. содержит воду и пар под высоким давлением и производит поток для турбина.
• Турбина низкого давления (НД) (5)
  • Она состоит из двух идентичных секций и удаляет оставшуюся доступную энергию из пара. Паровая турбина может быть импульсной или реактивной, а иногда и комбинацией того и другого.

Паротурбинные агрегаты

• Конденсатор (6)
  • Вызывает конденсацию пара, пропуская его через охлаждающие трубы S4.
  • Холодная вода из сторонних источников, протекающая по трубам, уносит тепло. Температура охлаждающей воды повышается на 5-10°C по мере того, как она проходит через трубы конденсатора. Конденсированный пар имеет температуру от 27°C до 33°C
  • Конденсирующийся пар создает почти вакуумное давление 5 кПа.
  • Конденсатный насос P2 отводит тепловатый сконденсированный пар и направляет его через подогреватель (7) к насосу питательной воды (8).
• Подогреватель (7)
  • В теплообменник поступает горячий пар, отбираемый от турбины высокого давления, для повышения температуры питательной воды. Термодинамические исследования показывают, что при таком отводе пара общий КПД увеличивается.
• Горелка (9)
  • Горелки подают и регулируют количество газа, мазута или угля, впрыскиваемого в котел. Уголь измельчается перед закачкой. Точно так же тяжелая бункерная нефть предварительно нагревается и впрыскивается в виде распыленной струи для улучшения контакта поверхности с окружающим воздухом.
• Наддув (10)
  • Обеспечивает огромное количество воздуха, необходимого для горения.
• Вытяжной вентилятор(10)
• Он переносит газы и другие продукты сгорания к очистительному устройству, а оттуда к дымовой трубе и наружному воздуху.

• Генератор (G)
• Подключенный к трем турбинам, преобразует механическую энергию в электрическую.

• Градирни
  • Всякий раз, когда испаряется один процент массы воды, температура оставшейся воды падает до 5,8 ^o C. Для охлаждения конденсатора используется явление испарения для получения охлаждающего эффекта .
  • Испарение происходит при контакте большой поверхности воды с окружающим воздухом. Самый простой способ сделать это — разбить воду на мелкие капли и продуть воздух через этот искусственный дождь.

Градирня принудительная и естественная для электростанции

Теплая охлаждающая вода, вытекающая из конденсатора, направляется по трубопроводу в верхнюю часть градирни, где разбивается на мелкие капли. Когда капли падают к открытому резервуару внизу, происходит испарение, и капли охлаждаются.

Схема потока энергии

Схема потока энергии теплоэлектростанции

Современные котлы вырабатывают пар при температуре 550 ^o C и давлении 16,5 МПа a. Тогда общий КПД (электрическая мощность/тепловая мощность) составляет около 40 %.

Используя предыдущую модель, мы можем оценить характеристики станции мощностью 480 МВт. Градирня должна испарить q = 2% X 14400 = 288 кг/с охлаждающей воды

 Паровые турбины и турбогенератор практически не изменились за последние 100 лет

Advanced Coal-fired Power Plant   

Super critical (SC):                                  540-580 ^o C    and    22. 1 – 25 Pa

Ultra super critical (USC):                     580-620 ^o C    и    22–25 Па

Усовершенствованный сверхкритический (A-USC):       700-725 ^o C    и     25–35 Па

008 При этом одновременно производится тепло и электричество. Электроэнергия потребляется внутри установки ТЭЦ, хотя любой излишек или дефицит обменивается с системой распределения коммунальных услуг.

• Электростанция Эйслесфорд: 220 МВт тепла и 98 МВт электроэнергии
• Когенерационная электростанция нефтеперерабатывающего завода Lindesy : 118 МВт тепла и 38 МВт электроэнергии

0 Энергия из отходов , твердые отходы, пластик, все они могут быть использованы для производства с помощью следующих технологий

• Традиционные установки для сжигания
• Газификация и пиролиз

Геотермальная электростанция

Тепло, вырабатываемое землей, также может быть использовано для производства электроэнергии. Горячие источники и гейзеры использовались не менее 10 000 лет. Экологически чистый и требует меньше места по сравнению с гидро- и солнечной электростанцией. По мере того, как мы углубляемся в землю, температура увеличивается по градиенту, поэтому для этого гидротермального резервуара также необходимо найти.

Геотермальный насос также используется для нагрева воды в зимнее время, в основном в Европе. Геотермальная энергия зависит от места также потому, что мы должны найти то место, где повышение температуры будет высоким на километр глубины. По природным ресурсам и энергии США имеют большое количество площадок для геотермальной энергетики.

Геотермальная электростанция Herber:                52   кВт

Тепловая электростанция на основе солнечной энергии

Концентрируя солнечную энергию, стандартная схема турбины/генератора может производить электроэнергию.

• Энергетическая башня : В этих различных вогнутых солнечных зеркалах используются солнечные лучи, которые отражают солнечные лучи на башню для нагрева топлива (воды), таким образом производится пар, а затем остальные материалы для производства электроэнергии.
• 1.291 зеркальные гелиостаты и башня высотой 54 этажей Крупнейшая в мире башенная солнечная электростанция недалеко от Севильи в Испании, вырабатывающая 20 мегаватт (МВт) электроэнергии, которой достаточно для снабжения 10 000 домов.

Преобразование тепловой энергии океана (OTEC)

Он все еще находится в стадии разработки. Он использует разницу температур между теплой поверхностной водой и холодной водой на глубине для запуска «тепловой машины » . Разница температур должна быть не менее 40 ^o F (22 ^o C) круглый год, что наблюдается только вблизи экватора.

Пакистан: электроэнергия из багассы

Пакистан является пятым по величине производителем сахарного тростника с производством 50 миллионов тонн сахарного тростника в год, что дает 10 миллионов тонн жома. В стране имеется 87 сахарных заводов с мощностью производства 3000 мегаватт в зимнее время из жома. В настоящее время 7 сахарных заводов продают излишки электроэнергии правительству. Энергия, вырабатываемая из багассы, является возобновляемой энергией, как и энергия ветра, поскольку углерод, выделяемый после сгорания, уже улавливается растениями сахарного тростника во время их роста. Таким образом, чистый выброс углерода электростанциями на основе багассы фактически равен нулю.

o 21 МВт Tracy Biomass Plant

Воздействие тепловых электростанций на окружающую среду

Двуокись углерода, двуокись серы и вода являются основными продуктами сгорания при сжигании нефти, угля или газа. SO ₂ создает вещества, вызывающие кислотные дожди. Пыль и летучая зола являются другими загрязняющими веществами, которые могут попасть в атмосферу. На новых растениях действуют меры контроля для каждого из них, однако старые растения ежегодно выбрасывают в атмосферу тысячи фунтов каждого из них.

Каждую зиму главной проблемой в Пакистане является туман, создаваемый тепловыми электростанциями. Индия также признает, что ее угольные электростанции вызывают туман в Пакистане. Атомная электростанция может производить радиоактивные излучения в окружающую среду, которые вредны для жизни. Точно так же нефтяные и угольные электростанции могут загрязнять окружающую среду.

o Тепловая электростанция Гудду (Пакистан)                                  1 655 МВт   o Тепловая электростанция Джамшоро (Пакистан)                              850 MW

Pakistan Coal Reserves

o Sindh            186.560 billion tonnes o Balochistan   217 miilion tonnes

o Punjab 235 biilion tonnes o NWFP   90 million tonnes

o Азад Джаму Кашмир 9 миллионов тонн

Различные энергетические проекты CPEC введены в эксплуатацию для производства достаточного количества электроэнергии в Пакистане. Но из-за политических проблем до сих пор не введены в эксплуатацию многие успешные энергетические проекты, которые могут удовлетворить энергетические потребности Пакистана.

Угольный завод Тар

Это один из самых больших запасов угля в мире с мощностью 9,75 миллиардов тонн угля . Подземный газ должен быть преобразован в угольный газ с помощью процесса, известного как подземная газификация угля (UCG). Он может производить 50000 МВт электроэнергии в течение десятилетий и 100 миллионов баррелей нефти в течение 500 лет.

Это может изменить правила игры для Пакистана, и производимая электроэнергия станет дешевле. Но из-за политических опасений и комиссионной мафии этот проект до сих пор не запущен. В последнее десятилетие Пакистан столкнулся с серьезным энергетическим кризисом, и уголь Тар может стать решением проблемы нехватки энергии в Пакистане.

Преимущества тепловых электростанций:

1. Экономичность при низкой начальной стоимости, отличная от любой электростанции.
2. Земли требуется меньше, чем для гидроэлектростанции.
3. Поскольку уголь является основным топливом и его стоимость намного ниже, чем у бензина/дизеля, то стоимость генерации является экономичной.
4. Техническое обслуживание проще.
5. Тепловая электростанция может быть установлена ​​в любом месте, где есть транспорт и большие объемы воды.

Недостатки тепловых электростанций

1. Эксплуатационные расходы теплоэлектростанции сравнительно высоки из-за топлива, технического обслуживания и т. д.
2. Большое количество дыма вызывает загрязнение воздуха. Тепловая электростанция ответственна за глобальное потепление.
3. Нагретая вода теплоэлектростанции оказывает неблагоприятное воздействие на водную жизнь в воде и нарушает экологию.
4. Общий КПД тепловых электростанций низкий, менее 30%.

Заключительные слова

Надеюсь, вам понравилась наша обширная статья о принципе работы и работе тепловой электростанции. Вам также могут понравиться компоненты ветряной электростанции и 10 обязательных для изучения программ для инженера-электрика.

Чтобы быть в курсе последних статей, вы можете подписаться на веб-сайт с помощью значка колокольчика в левом нижнем углу, чтобы получать дальнейшие обновления. Спасибо.

Основные принципы производства биоугля

Чистая и безопасная технология производства биоугля

Это руководство было разработано, чтобы помочь в производстве биоугля, который будет использоваться в качестве добавки к почве.

Цель состоит в том, чтобы продвигать методы производства биоугля, безопасные и полезные для людей и окружающей среды.

Производство биоугля сопряжено с риском для здоровья и безопасности людей и окружающей среды.

Основные задачи:

• Обеспечение безопасности операторов оборудования и населения
• Минимизация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
• Производство биоуглей, подходящих для ряда конкретных применений.

Терминология

Продукты

Биомасса: живой или когда-то живой материал, являющийся сырьем (исходным материалом) для производства биоугля. Почти все органические материалы, такие как кора, скорлупа орехов, растительные остатки и навоз, могут использоваться в качестве исходного сырья в соответствующих устройствах.

Древесный уголь: твердый, богатый углеродом остаток, остающийся при нагревании биомассы в среде с ограниченным содержанием кислорода. Как правило, древесный уголь производится из древесины и предназначен для использования в качестве топлива. Древесный уголь может быть дополнительно переработан для производства «активированного угля».

Биоуголь: похожий на древесный уголь материал, изготовленный в подходящих условиях из незагрязненного исходного материала и измельченный на мелкие кусочки для смешивания с почвой. Его часто дополняют питательными веществами и микроорганизмами, предназначенными для улучшения свойств почвы и роста растений.

Char: общий термин для твердых продуктов, образующихся в результате термического разложения (пиролиза) любого органического материала.

Пирогаз (или пиролизный газ): Газ и аэрозоли от пиролиза или газификации, состоящие в основном из горючих газов CO, H ₂ и CH ₄ вместе с CO ₂ , паром и N ₂ ; также известный как древесный газ и синтетический газ.

Зола: Неорганические соединения в биоугле. (Также относится к материалу, остающемуся после сгорания, который включает небольшой процент углерода.)

Процессы

Пиролиз (от греческих корней pyr «огонь» и lysis «разрыхление») — термическое разложение (разложение под воздействием тепла) , в среде с ограниченным содержанием кислорода биомасса превращается в богатые углеродом твердые остатки (кокс), газы и жидкости.

Карбонизация подчеркивает обогащение углеродом, а не «расщепление» аспекта пиролиза. «Карбонизация» часто используется взаимозаменяемо с «пиролизом».

Кондиционирование относится к изменениям химических и физических свойств биомассы при температурах прибл. 110-180 ^o C, где начинается размягчение биомассы и отгон химически связанной воды.

Торрефикация – это химический процесс, происходящий при температуре ок. 180-300 ^o C, который производит более энергоемкое, стабильное, стерильное сырье или почвенную добавку.

Активация относится к дальнейшему обогащению древесного угля с помощью химических процессов и/или высокотемпературного окисления для получения активированного угля с высокой микропористостью и площадью поверхности.

Газификация — это преобразование биомассы в газ, обычно называемый «производительный газ», с использованием ограниченного количества воздуха или пара. Газ, богатый CO, CH _4, CO ₂ и H ₂ .

Пиролизер Batch Roo производит высококачественный биоуголь с низким уровнем выбросов

1. Сушка и кондиционирование

• Большая часть биомассы состоит из пяти основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина, воды и минералов (золы) в пропорциях, зависящих от источника.

• «Выдержанная» древесина содержит 12–19% воды, адсорбированной на структуре целлюлозы/лигнина. Свежесрубленная древесина или сельскохозяйственные отходы могут иметь содержание воды от 40 до 60% по весу (влажная основа, т.е. выраженная в % от сырого веса биомассы).

• Большая часть воды удаляется при нагревании биомассы выше 100°С ^o C

• При температуре выше 150 ^o C биомасса начинает разрушаться.

• При температуре приблизительно 150 ^o C биомасса начинает разлагаться и размягчаться (так называемое кондиционирование). Химически связанная вода (из состава молекул биомассы) выделяется вместе с небольшими количествами углекислого газа и летучих органических соединений.

Ключевая точка

• Отгон воды требует большого количества энергии.

• В идеале биомасса должна иметь влажность около 15% при поступлении в печь для пиролиза, чтобы обеспечить высокий выход, качественный биоуголь и низкий уровень выбросов.

2.

Торрефикация

Печь Kon Tiki, используемая в проекте B4SS в Перу

• При дальнейшем нагреве биомассы до температуры 200-280 ^o C химические связи внутри компонентов биомассы начинают разрываться.

• Этот процесс является эндотермическим – для повышения температуры сухой биомассы и разрыва молекулярных связей требуется подвод тепла.

• Метанол, уксусная кислота и другие кислородсодержащие летучие органические соединения высвобождаются на этом этапе вместе с выбросами CO ₂ и CO при разложении гемицеллюлозы и целлюлозы.

• Торрефицированная биомасса более хрупкая, чем свежая биомасса, что делает измельчение (например, для котельного топлива) более легким и менее энергоемким. Он более устойчив к биологическому разложению и поглощению воды, что повышает его сохранность.

• Жидкий конденсат паров низкотемпературного пиролиза исторически назывался «древесным уксусом» или «дымной водой». Он также известен как пиролиновая кислота и как «жидкий дым», используемый в качестве ароматизатора. В зависимости от его концентрации и температуры производства его можно использовать в качестве фунгицида, стимулятора роста растений, для облегчения прорастания семян, стимулирования компостирования и повышения эффективности биоугля.

3. Экзотермический пиролиз

• При 250-300 ^o С в зависимости от состава сырья термическое разложение биомассы становится более экстремальным с выделением горючей смеси Н ₂ , СО, СН ₄ , СО ₂ , других углеводородов и смолы.

• Пиролиз становится экзотермическим, поскольку при распаде крупных полимеров биомассы высвобождается энергия. Некоторое количество кислорода, содержащегося в структуре биомассы, высвобождается и вступает в энерговыделяющие реакции окисления с газами и углем.

• Высвобождаемая энергия создает тепло, необходимое для дальнейшего разрыва химических связей в биомассе. В принципе, процесс становится самоподдерживающимся и может продолжаться сам по себе до температуры около 400 ^o °С, оставляя обедненный кислородом и обогащенный углеродом угольоподобный остаток.

• На практике тепло теряется из зоны пиролиза, поэтому для увеличения и последующего поддержания температуры во время пиролиза необходим внешний подвод тепла.

• Максимальный выход достигается до окончания экзотермического пиролиза, но стабильное содержание углерода относительно низкое. Зольность древесного биоугля обычно составляет около 1,5–5%, летучих веществ около 25–35% по весу, а остальное составляет связанный углерод на уровне 60–70%.

4. Эндотермический пиролиз

• Биоуголь, остающийся в конце экзотермического пиролиза, все еще содержит заметные количества летучих соединений.
• Дальнейший нагрев требуется для увеличения содержания связанного углерода, площади поверхности и пористости за счет удаления и разложения большего количества летучих веществ.
• Температура 550-600 ^o °С дает типичное содержание связанного углерода в древесном биоугле около 80-85% и содержание летучих около 12%.
• Выход древесного биоугля при этой температуре составляет около 25-30% от массы сухого сырья.

Ключевой момент

• Свойства биоугля зависят как от исходного сырья, так и от конечной температуры пиролиза.
• Выход, свойства и количество образующегося газа также зависят от времени, необходимого для пиролиза, и количества присутствующего воздуха.

5. Активация и газификация

• Как только температура превысит 600 ^o C, добавление небольшого количества воздуха и пара может поднять температуру поверхности биоугля до 700-800 ^o C и инициировать два различных процесса:
  • Активация.   Воздух, пар и тепло могут активировать поверхность биоугля и выделять больше летучих веществ. Это может увеличить площадь поверхности, а также катионный обмен биоугля за счет добавления кислотных функциональных групп. Урожайность снижается.
  • Газификация. Если добавляется намного больше воздуха и/или пара, процесс называется газификацией. Это может производить относительно чистый газ, который можно использовать для производства электроэнергии. Выход биоугля низкий (часто менее 20%), а зольность высокая.

Ключевая точка

• Если исходное сырье имеет высокую зольность, может произойти плавление минералов/неорганических соединений и закупорка пор в биоугле

• Биоуголь для газификации может не иметь такой положительной реакции растений, как биоуголь для медленного пиролиза, и может содержать токсичные соединения, такие как полиароматические углеводороды или кристаллический кремнезем.

Предварительная обработка для улучшения свойств биоугля

• Скорость пиролиза сырья и конечные свойства биоугля можно изменить путем предварительной обработки биомассы.

• Техники могут включать:

  • предварительная обработка биомассы фосфорной кислотой для усиления функциональных групп, снижения pH и получения фосфатного удобрения с медленным высвобождением

  • предварительная обработка биомассы щелочью (например, гидроксидом калия) для «смягчения» биомассы, т.е. разрушения лигноцеллюлозных соединений

  • предварительная обработка биомассы солями Fe для получения магнитного биоугля (например, для удаления тяжелых металлов из воды)

  • смешивать глину, соли (например, сульфат железа) или другие минералы, такие как каменный фосфат, с биомассой, чтобы замедлить скорость пиролиза, улучшить улавливание азота и увеличить концентрацию богатых питательными веществами наночастиц на поверхности

  • Биомасса низкой плотности в гранулах или брикетах для облегчения обработки и увеличения выхода биоугля

Key Point

• Для некоторых применений предварительно обработанная биомасса будет производить биоуголь, который более эффективен в решении определенных проблем почвы.

Пиролиз отдельной частицы

Тепло поступает в (и из) биомассы и угля медленно.

Совет: Обугливание проникает в древесину на глубину 30 мм (~1 дюйм) примерно за 1 час.

Обугливание происходит со скоростью около 0,5 мм/мин («скорость обугливания» в пожарной науке).

Взаимодействие между временем пиролиза и температурой

Биоуголь можно получить при разных температурах за секунды или в течение многих дней в зависимости от размера и типа сырья

Результат пиролиза зависит от многих факторов

Внутри реактора пиролиза

• Пиролиз приводит к массовым физическим и химическим преобразованиям. Химическая динамика очень сложна и включает сотни видов молекул, энергий и скоростей реакций.
• В результате у биоуглей может быть широкий спектр свойств.

Методы пиролиза и условия процесса

• Биоуголь можно производить с различной скоростью.
• При высокой температуре материал может подвергаться пиролизу всего за несколько секунд, если частицы достаточно малы для быстрого проникновения тепла. Это часто называют быстрым пиролизом.
• Если частицы биомассы большие (например, бревно), то для полного обугливания могут потребоваться дни или недели. Это характерно для печей на древесном угле.

Медленный пиролиз  проводится в условиях недостатка кислорода в печах или ретортах, в периодическом процессе или с медленной подачей шнеком.

Пиковые температуры относительно низкие, скорости нагревания относительно низкие, а время пребывания полукокса в реакции велико.

Термин «биоуголь» изначально ассоциировался с этим видом производства.

Быстрый пиролиз превращает мелкоизмельченное сырье в бионефть, газ и полукокс за считанные секунды. Вполне вероятно, что в полукоксе будет больше конденсированных летучих веществ, что может повлиять на его характеристики и желательность использования в качестве биоугля для улучшения почвы.

Быстрый пиролиз, как правило, используется коммерческими производителями биоугля/био-масла.

Газификация включает стадию сжигания и восстановления после сушки и пиролиза. Он предназначен для получения газообразного топлива в основном на основе х3, х5, СО. Процессы газификации протекают в широком диапазоне температур, при этом горение и крекинг гудрона часто происходят выше 1000°С.

Газ можно использовать для отопления или (после очистки) для запуска двигателей или в качестве сырья для преобразования в жидкое топливо, химикаты и удобрения.

Основные методы пиролиза биомассы

1. Внешний нагрев биомассы

• К сосуду, содержащему биоуголь, применяется отдельный источник тепла.

• Выделившиеся летучие вещества можно сконденсировать и уловить (древесный уксус) и/или сжечь с горючими газами в избытке воздуха в камере дожигания.

• Тепло можно использовать повторно для продолжения процесса.

• Недостатки:
  • Теплу требуется много времени, чтобы проникнуть в большую реторту.
  • При неправильной сборке и эксплуатации реторта может взорваться.

Основные методы пиролиза биомассы

2. Внутренний нагрев биомассы пламенем, часто известный как «пламенный пиролиз»

• Биомасса, предпочтительно частично или полностью заключенная в контейнер, воспламеняется.

• Над и/или под биомассой подается достаточное количество воздуха для поддержания горения.

• Тепло от пламени пиролиза соседней биомассы с выделением большего количества газов для поддержания процесса.

• Пламя вокруг обугленной биомассы поглощает кислород и защищает обугленные материалы от окисления.

• Избыточный вторичный воздух вводится для полного и чистого сжигания выделяющихся газов над биомассой или отделяется от нее.

Основные методы пиролиза биомассы

3. Внешний нагрев биомассы

• Часть паров пиролиза сжигается во внешней камере сгорания.
• Горячие газы сгорания направляются в реактор, где они вступают в непосредственный контакт с биомассой.
• Выделившиеся летучие вещества можно сконденсировать и уловить (для получения «древесного уксуса») или сжечь с газами в избытке воздуха в камере дожигания.

Баланс массы и энергии в простой печи

Баланс массы:

Масса древесины – масса полукокса = масса пирогаза + масса объемной воды

Энергетический баланс

Энергия в влажной биомассе

—

Энергия в биохаре

Энергия для сушки. Влажная влажность

+

Энергия в выхлопном газе

+

Тепловая энергия, потерянная из Kiln

+

. Энергетический баланс

ПРИМЕЧАНИЕ

HHV – это высшая теплотворная способность, мера содержания энергии, включая скрытую теплоту парообразования воды в биомассе.

Эффективное сжигание пиролизных газов

Каждые 100 кг древесины (20% MC) дают 20 кг пара и 60 кг пирогаза (плюс 20 кг СУ).

Для чистого сжигания газа с низким уровнем выбросов требуется:

• Один кубический метр (= 1000 л) объема сгорания на каждый мегаватт (МВт или МДж/с) сжигаемого пирогаза, чтобы воздух и газ смешивались от корки до корки.
• От 20% до 100% избытка воздуха, в зависимости от используемой системы горелки, для полного сгорания.
• Воздух должен поступать в разные точки камеры сгорания, чтобы обеспечить прогрессивное сгорание.

Массовые балансы в камере сгорания пирогаза при 20% и 100% избытке воздуха

• Рассчитано по стехиометрии и уравнению дымового газа, нормализовано по формуле:
  • Содержание влаги 20 % на влажную основу
  • Выход биоугля 25% в пересчете на сухое вещество, для биоугля и древесины
  • HHV сухой древесины = 18 МДж/кг

Методы достижения чистого сжигания

Печи должны быть спроектированы таким образом, чтобы соответствовать предельным значениям выбросов оксидов азота и соединений несгоревшего углерода, таких как CO.

Беспламенное горение: Пирогаз вводится снаружи воздушных форсунок, а воздух и топливо предварительно смешиваются с горячими выхлопными газами. Кондиционированное топливо и воздух сгорают чисто, при более низкой температуре, без пламени.

FLOX (беспламенное оксидирование) Горелка

FLOX (Беспламенное оксидирование) Горелка
http://www.bine.info/fileadmin/content/Publikationen/Projekt-Infos/Zusatzinfos/2006-07_Flameless_Combustion.pdf ) Горелка

Обычное пламя (без предварительного нагрева воздуха)

Горелка FLOX (беспламенное окисление)

Беспламенное окисление (с предварительным подогревом воздуха)

Чистое сжигание в периодической закрытой печи для сжигания биоугля

• Воздух поступает в нижнюю часть печи вокруг биомассы и смешивается с пиролизным газом. Затем горящая воздушно-топливная смесь проходит по трубам, в которые через отверстия подается вторичный и третичный воздух.

• Распыление воды на горящую область дает очень чистый газ. Распыляемая вода также активирует горячую поверхность биоугля.

• Оксид углерода, оксиды азота и азота (NOx) составляют менее 50 частей на миллион, а другие несгоревшие углеводороды практически отсутствуют.

Горелка FLOX (беспламенное окисление)

Горелка FLOX (беспламенное окисление)

Горелка FLOX (беспламенное окисление)

Постобработка для улучшения свойств биоугля

• .
• Методы могут включать:
  • обработка фосфорной кислотой для усиления функциональных групп, снижения pH и получения фосфатного удобрения с медленным высвобождением,
  • обработка биомассы щелочью (например, гидроксидом калия) для повышения pH и увеличения содержания K
  • Инфузия с органическими или неорганическими соединениями азота, т.е. моча для повышения содержания N
  • Смешайте с богатым питательными веществами органическим материалом, например, с навозом. Может потребоваться нагревание, стерилизация и сушка смеси для устранения биологической опасности и облегчения обращения
  • Добавить минералы, напр. каменный фосфат, гипс, доломит, оксиды железа, известь для решения конкретных проблем почвы
  • Добавьте химикаты, напр. мочевина, диаммонийфосфат для получения сложного удобрения
  • Гранулы или пеллеты для облегчения обработки и применения биоугля
  • Добавить пар или кислород. (Обратите внимание, что это не создание активированного угля, которое происходит в реакторе.)

Key Point

• Для некоторых применений пост-обработка биоугля позволяет получить биоуголь, который более эффективен в решении определенных проблем почвы.

Советы по производству биоугля

Процессы сушки и торрефикации требуют внешней энергии.

• Влажное сырье требует больше энергии:
  • используйте сухое топливо (содержание влаги = от 10% до 20%).
  • не пересушивайте – это снижает выход и качество
• Просеять исходное сырье до частиц одинакового размера, по возможности 5-15 мм.
• Легко воспламеняющееся сырье, такое как солома, должно быть гранулировано или смешано/покрыто глиной перед пиролизом, чтобы
  • уменьшить потерю питательных веществ
  • увеличение урожайности

• В случае непрерывного процесса пиролиза сведите к минимуму поступление воздуха с сырьем, например, путем продувки газообразным или паром с низким содержанием кислорода (например, охлажденным дымовым газом).
• Предварительный подогрев сырья паром, дымовыми газами или выхлопными газами двигателя помогает:
  • уменьшить поступление воздуха с подачей
  • оптимизировать использование энергии
  • увеличить урожайность.
• Для промышленного применения не должно быть выбросов синтез-газа в атмосферу. Состав выхлопных газов должен соответствовать местным нормам по выбросам в атмосферу.

  No related posts.