Котлы пиролизные длительного горения своими руками: Страница не найдена — gidpopechkam.ru

Содержание

Пиролизный котел своими руками: принцип работы, видео-уроки

На значительной территории России дрова по-прежнему самый доступный вид топлива и многие отапливаются дровяными котлами. Все бы ничего, но в обычных твердотопливных котлах закладка прогорает за 2-3 часа, что совсем неудобно — дом надолго не оставишь. Есть котлы длительного горения. В них одна закладка дров может гореть до 8-10 часов, но стоят они солидных денег. Однако, как обычно, выход есть — сделать пиролизный котел своими руками. Не сказать, что это простая работа — навыки сварки должны быть на высоком уровне, да и материалы стоят немало. Тем не менее, самодельных пиролизников много. 

Содержание статьи

Принцип работы пиролизного котла

Применительно к отопительным котлам пиролизом называется горение топлива при недостаточном количестве кислорода. При этом топливо выделяет большое количество газов, практически все из них горючие. Эти газы направляются в специальную камеру сгорания и дожига, куда подается вторичный воздух. Газовоздушная смесь вспыхивает, выделяя большое количество тепла. Тепловой энергии выделяется намного больше, чем можно извлечь при обычном горении дров или угля. Дело в том, что многие из образовавшихся при горении топлива летучих веществ, имеют очень высокую температуру сгорания. В результате, из того же количества топлива, пиролизные котлы извлекают больше тепла.

Из-за особенностей процесса горения (выделения большого количества газов) такие установки называют еще газогенераторными котлами.

Конструктивная особенность пиролизных котлов — топка, состоящая из двух камер. В одну закладывается топливо (часто это верхняя часть топки), в ней же происходит выделение газов, и потому эта часть называется камерой газогенарации. Через неширокую горловину газы попадают во вторую камеру — дожига. Тут перемешиваются с вторичным воздухом, вспыхивают и сгорают практически без остатка.

Пиролизный котел с нижней камерой дожига

В среднем КПД пиролизников — выше 85%. Есть модели, способные выдавать 92% и даже немного больше. Но данные показатели возможны только и исключительно при использовании сухого топлива. Его влажность должна быть 5-8%. При 40% содержании влаги горение может полностью затухнуть, а при 20% просто буде неэффективным. И это — один из главных недостатков этой технологии: дрова и уголь приходится предварительно сушить, например, сделав площадку возле дымовой трубы. Просто дрова, просушенные в дровнике не пойдут, как и уголь, взятый из кучи на улице.

В видео продемонстрирован котел, в котором камера дожига находится вверху. Хотя котлы такого типа имеют более простое строение (образовавшиеся газы сами поднимаются вверх), самодельщики предпочитают камеру с нижним располодением камеры дожига (как на фото выше).

На что обратить внимание при изготовлении

Если вы собираетесь делать пиролизный котел своими руками, вам надо четко представлять не только механизм и принцип его работы, но и учитывать все неприятные моменты, которыми данные агрегаты обладают. В первую очередь необходимо сказать о том, что практически все пиролизные газы ядовиты. То есть, агрегат должен быть полностью герметичным, сварные швы должны быть высшего качества.

Кроме того, для обеспечения безопасности необходима система контроля за процессом горения (датчики температуры, дыма, наличия тяги) и автоматика, которая в зависимости от показаний датчиков регулирует процессы горения. Если самодельный пиролизный котел собираетесь делать на естественной тяге, автоматика может быть простейшей — энергонезависимой. При наличии вентилятора наддува для подачи воздуха в току, нужны уже более серьезные (и дорогие) устройства, а они питаются от сети 220 В. Работа котла такого типа без автоматики опасна, потому необходим источник бесперебойного питания, который обеспечит работу вентилятора и автоматики на 10-12 часов — время прогорания закладки.

Примерная компоновка пиролизного котла

Второй момент. В некоторых моделях пиролизников температура в активной фазе достигает 1000°C и выше. Обычная конструкционная сталь при таких условиях быстро прогорит. Чтобы котел существовал долго, необходима жаростойкая сталь и внутренняя футеровка самых термонагруженных частей. Если пиролизный котел делают своими руками, футеровку чаще всего делают из шамотного кирпича. В рабочей фазе шамот разогревается до малинового свечения и становится очень хрупким. Если, вдруг, вам придется в это время орудовать в печи, будьте аккуратны — повредить футеровку в данный момент легко, а ремонтировать — долго и сложно.

Сколько будут стоить материалы и запчасти

Сколько точно будет стоить пиролизный котел, сделанный своими руками, зависит от требуемой мощности и выбранной конструкции. Однако, если покупать жаростойкую сталь, колосники, делать футеровку, ставить автоматику (пусть и недорогую), сумма набегает 850-1200$. Это затраты на материалы и компоненты, но с самостоятельной сваркой. Они озвучены теми, кто уже пиролизник сварил и использует. Если за сварку придется платить, то расходы надо удвоить.

Как видим, в случае владения сваркой, экономия есть, но далеко не самая большая. Можно найти готовые варианты твердотопливный пиролизных котлов за 1500$. Хотя, как известно, дешевый товар имеет низкую цену не просто так. На чем-то там сэкономили. И даже можно предположить на чем: на футеровке. Именно секреты предохранения стенок топки от перегорания берегут производители больше всего, и тратят на исследования в этой области большие деньги. Потому качественное оборудование и стоит больших денег.

Видео-проект пиролизного кола, процесс сборки

<

чертежи схемы; как сделать его из кирпича на естественной тяге, пошаговая инструкция

Отопительная система в том или ином варианте, но присутствует в каждом доме. Если раньше ее основу составляла печь, то сегодня ее практически повсеместно заменили специальные устройства – отопительные аппараты.

Но если большинство из них имеют похожие конструкции, то схема пиролизного котла от них отличается очень сильно. Это связано с работой на различных видах топлива.

Однако способ его сжигания тоже может быть разным. Чтобы убедиться в этом рассмотрим устройство пиролизного котла, его принцип действия и схему подключения в подробностях.

Новинка в отоплении дровами

То, что работа любой домашней печи, да и многих современных отопительных аппаратов основана на сжигании топлива, при обязательном поступлении воздуха, обогащенного кислородом, известно всем. Но современные газогенераторные модели котлов в корне перечеркнули данный принцип.

Для их работы необходима высокая температура при недостатке кислорода, а значит, конструкция пиролизного котла в корне отличается от других моделей. Что же происходит с дровами в данном случае?

Под воздействием высокой температуры они распадаются на составляющие:

  • Твердые остатки (уголь)
  • Пиролизный газ
  • Смолу
  • Метиловый спирт

Все полученные вещества горючи и сжигаются при работе аппарата, при этом, чем сильнее будут нагреваться дрова, тем больше газа получится на выходе. А на его сжигании и основана работа аппарата, за что их часто называют газогенераторными.

Чтобы понять, как происходит данный процесс, рассмотрим, что представляет собой конструкция пиролизных котлов и какие функции выполняет каждый из узлов.

Функционирование котла с пиролизным горением

Принцип работы пиролизного котла основывается на термическом разложении твердого топлива на химические составляющие:

  • углерод;
  • пиролизный газ.

Процесс генерации горючего пиролизного газа из древесины и других видов твердого топлива возможен при высоких температурах, находящихся в диапазоне 200-8000, в условиях дефицита кислорода и последующего дожигания выделившегося газа, который смешивается с вторичным разогретым воздухом в камере дожига. При процессе пиролизного сжигания дымовые газы на выходе из котла главным образом содержат углекислый газ и водяные пары, количество вредных примесей сведено к минимуму.

Классическая схема устройства


Основные элементы пиролизного котла:

  • Камеры дожигания и газификации
  • Каналы подачи воздуха
  • Водный теплообменник
  • Колосниковая решетка
  • Дымоход
  • Датчики температуры и давления
  • Вентилятор или дымосос

Однако для того чтобы хорошо представлять себе весь процесс работы отопительного агрегата рассмотрим устройство пиролизных котлов, и познакомимся с назначением каждого из входящих в него узлов.

Начнем с того, что любой отопительный аппарат предназначен для подогрева воды до необходимой температуры, и подачи ее в систему. Для этой цели используется водный теплообменник. Теплоноситель поступает в него через патрубок обратной линии, нагревается и возвращается обратно через подающую линию.

Топочная камера применяется для сжигания топлива и его разложения при недостатке первичного воздуха. Количество последнего регулируется при помощи независимого терморегулятора.

Отсек дожигания необходим для окисления пиролизного газа при взаимодействии с вторичным воздухом и сбора золы. Патрубок отходящих газов и дымоход – необходимы для выброса дыма в атмосферу.

Схема работы пирокотла

Схема пиролизного котла заключается в последовательности следующих процессов:

  • загрузка топлива в топку котла, розжиг;
  • после того как топливо разгорелось, заслонка прикрывается, процесс горения постепенно переходит в стадию тления;
  • по первичному каналу в камеру загрузки подается наружный воздух, часть которого используется на поддержание процесса тления и достижения необходимой температуры газификации;
  • пиролизные газы через колосниковую решетку поступают в камеру сгорания;
  • для обеспечения процесса горения пиролизных газов в камеру дожигания по вторичному каналу подается воздух;
  • летучие продукты сгорают, выделяя определенное количество тепла, часть которого направляется под колосниковую решетку и используется для поддержания пиролиза, вторая непосредственно идет на нагрев котла;
  • отработанные продукты горения проходят через водный теплообменник и выводятся в дымовую трубу;
  • поддержание оптимальной температуры сгорания поддерживается системой терморегулирования.

Дополнительную информацию о работе пиролизного котла можно почерпнуть из видео

Поэтапная работа пиролизного котла


Чтобы иметь наиболее полное представление о конструктивных особенностях аппарата и принципе его действия рассмотрим устройство пиролизного котла и схемы его подключения на фото, представленном ниже.

Камеры располагаются одна над другой и разделены между собой колосниковой решеткой. На начальном этапе дрова загружаются в верхнюю часть, которая представляет собой топливный бункер и поджигаются.

После закрытия дверки и запуска дымососа или вентилятора происходит подсушивание дров. Далее при повышении температуры до 200 и более градусов и недостатке кислорода в камере происходит разложение на твердый остаток и древесный газ – в этом и заключается процесс пиролиза.

Нижний отсек или камера сгорания используется для сжигания пиролизного газа и сбора оставшегося после сгорания пепла. В ней к выделившимся летучим веществам подмешивается вторичный воздух и происходит сгорание газа, а часть тепла возвращается к нижнему слою дров, увеличивая температуру и поддерживая процесс пиролиза.

При этом посредством наддува вторичного воздуха через каналы, используемые для его подачи, регулируется мощность котла.

На следующем этапе полученное в процессе реакции тепло используется для нагрева воды в теплообменнике, которая затем поступает в отопительную систему.

Режимы работы газогенераторного котла

Все пиролизные котлы предусматривают работу в трех режимах:

  • режим розжига. При данном режиме работы пирокотла дроссельная заслонка максимально открыта, отвод дымовых газов осуществляется прямо в дымовентканал;
  • рабочий режим – шибер полностью закрыт, в камере проходит процесс пиролиза. Подача воздуха в зависимости от модели котла обеспечивается естественным либо принудительным путем;
  • режим дозагрузки – процесс разложения твердого топлива под воздействием температур продолжается, дроссельная заслонка открыта, выполняется догрузка топлива.
  • Догрузку топлива следует проводить в быстром темпе во избежание наполнения воздуха угарным газом и тепловых потерь.

    Схема подключения в деталях

    Мало купить отопительный аппарат, его необходимо еще и правильно установить, а также подсоединить к системе.

    Подключение пиролизного котла может быть выполнено несколькими способами:

    1. Простым
    2. С контуром подмеса
    3. С гидрострелкой
    4. С аккумулирующей емкостью и контуром ГВС


    В первую кроме самого аппарата входят: циркуляционный насос, расширительный бак и группа безопасности. При таком подключении возможно возникновение незначительного количества конденсата, но на его скопление реагирует блок управления. В этом случае он отключает подачу электроэнергии на насос и тем самым предотвращает появление большого количества конденсата.

    Вторая схема подключения пиролизного котла, кроме ранее перечисленных узлов, включает в себя также контур подмеса и краны, необходимые для регулировки количество теплоносителя. Она несколько лучше простой и полностью исключает образование конденсата на стенках котла.

    Третья чаще всего применяется для систем с несколькими отопительными контурами и содержит гидрострелку. Ее главная роль – это исключение гидравлического воздействия насосов между собой. Но также она способна осуществлять дегазацию отопительной системы.

    И последняя – это схема работы пиролизного котла с Laddomat 21. В нее входят аккумулирующий бак и контур горячего водоснабжения идеальную работу которых обеспечивает дополнительный блок. Подбор объема емкости осуществляют по следующим показателям: не менее 25 литров на 1 кВт мощности.

    Данная схема, благодаря наличию в ней блока Laddomat 21, способна заместить классическую схему подключения, состоящую из отдельных элементов. Она работает в следующем режиме. Нагрев воды до заданного значения осуществляется за счет регулировки ее поступления из накопительного бака при помощи вентиля терморегулятора. Он увеличивает или уменьшает сечение прохода обратной линии и тем самым влияет на достижение теплоносителем заданных показателей.

    Кроме этого наличие в ней аккумулирующей емкости позволяет добиться работы котла в оптимальном режиме. А при внезапном отключении электричества, позволяет поддерживать температуру теплоносителя на заданном уровне в течение двух суток.

    Эффективность работы контура ГВС достигается за счет энергии котла. Получение горячей воды для хозяйственных нужд возможно за счет отдачи теплоносителем части своего тепла, через стенки бака.

    Какая схема подключения пиролизного котла, из рассмотренных выше, будет оптимальной, зависит от специфики системы отопления, а отчасти и наличия свободной денежной суммы.

    Но в любом случае они должны удовлетворять следующим условиям:

    • Отвечать требованиям безопасности
    • Обеспечивать хорошую циркуляцию теплоносителя в системе

    И не стоит забывать, что чем более качественно укомплектована обвязка котла, тем экономнее он будет в работе и удобнее в эксплуатации и обслуживании.

    Изготовление корпуса котла

    Для сборки пиролизного котла своими руками рекомендовано использовать стальные материалы толщиной 4 мм. Но с целью экономии для кожуха конструкции можно использовать 3 мм металл.

    1. Берётся 2 трубы, диаметр которых должен составить 1500 и 1300 мм соответственно. Меньшая труба вкладывается внутрь более широкого аналога и соединяется с последней при помощи кольца, которое также изготавливается своими руками из обрезка уголка 2,5х2,5 см.
    2. Из стали вырезается круг диаметром 450 мм и приваривается на дно внутреннего патрубка. В итоге получается бочонок, наваренный на водонагревательный контур, по ширине составляющий 25 мм.
    3. С нижнего конца бочонка прорезается отверстие прямоугольной формы 150 мм по ширине и 80 мм по высоте. Полученное отверстие будет являться дверцей зольника. Далее, вваривается зольниковый люк и монтируется дверца, которая оснащается петлями и металлической задвижкой.
    4. Вверху водяной рубахи прорезается отверстие прямоугольной формы, в которое в дальнейшем будет загружаться топливо. Вваривается загрузочный лючок, оборудуется дверца, которая также оснащается металлическими петлями и задвижкой. Лучше использовать двойную дверцу в пустую полость, которой вложить прокладку из асбестового материала. Это в значительной мере снижает тепловые потери.
    5. Также сверху пиролизного котла приваривают выпускной патрубок, предназначенный для вывода отработанных газов в трубу дымохода.
    6. В верхней и нижней части рубахи привариваются патрубки 4-4,5 см в диаметре, с резьбой на концах предназначенные для подключения котла к отопительной системе.
    7. Все сварные стыки хорошенько подмыливаются и проверяются на герметичность. Затем выполняется опрессовка рубашки котла под давлением не меньше 2-2,5 кг на см квадратный. В случае обнаружения огрехов они удаляются с помощью сварочного аппарата.

    Хочется отметить, что довольно удачно сочетается пиролизный твердотопливный котёл с воздушной системой отопления, а не стандартной конструкцией с водяным теплоносителем. В такой ситуации передача воздуха происходит по трубам, а его возврат обратно в систему по полу. Такой обогрев не перемерзает в морозы, если котёл простаивает вхолостую а, следовательно, нет необходимости сливать теплоноситель в случае отъезда хозяев.

    Какой отопительный аппарат самый экономный?

    Все котлы применяются для обогрева жилых или производственных помещений и подразделяются на три вида:

    1. Газовые
    2. Электро
    3. Твердотопливные, длительного горения

    Каждый из них функционирует на определенном виде топлива и имеет свои достоинства и недостатки. Но как же выбрать самый надежный и экономический выгодный образец? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо рассмотреть каждую из выпускаемых моделей и сравнив устройство самого пиролизного котла и других видов, выбрать подходящую для конкретных условий.

    Наиболее распространенные — газовые

    Начнем с газового оборудования, так как этот вид топлива считается одним из самых дешевых, а учитывая российские климатические условия расход его в зимний период будет большим. Аппараты такого типа на рынке представлены различными производителями и широким модельным рядом, так что выбрать есть из чего.

    Однако необходимо учитывать, что газовые аппараты различаются по:

    • Способу установки (напольные или настенные)
    • Функциональным возможностям (с одним или двумя контурами – для отопления и ГВС)
    • Типам горелки (электро- или пьезорозжигом)
    • Выводу продуктов сгорания (с естественной или принудительной тягой)


    Есть у них отличия и по мощности, и от ее значения в прямой зависимости находится площадь отапливаемого помещения. Обычно для расчета, принимают средние данные, а именно, что на 10 м² требуется 1кВт мощности при высоте потолков не более 3 метров.

    К достоинствам газового оборудования можно отнести тот факт, что для аппаратов с принудительной тягой не требуется оборудование классического дымохода. В его качестве обычно используется коаксиальная труба, входящая в комплектацию котла.

    Но есть у газовых моделей и недостатки. Самым большим из них является возможность работы только на одном виде топлива и, следовательно, возможность применения такого оборудования имеется только в газифицированных населенных пунктах.

    Электрические самые простые и удобные


    Следующими в нашем списке идут электрические аппараты. И хотя данный вид оборудования считается одним из самых дорогих в эксплуатации из-за высокой стоимости электроэнергии, но совсем отказываться от него не стоит.

    Электрические модели имеют некоторые преимущества по сравнению с другими моделями.

    Во-первых, они незаменимы в загородных поселках, к которым не подведена газовая магистраль.

    Во-вторых они дешевле жидко- или твердотопливных моделей и очень просты в установке, а значит не потребуют дополнительных затрат, кроме собственной стоимости.

    В-третьих, могут быть установлены в любом помещении, имеют небольшие габариты и вес и по этим показателям превосходят другие виды оборудования.

    Их конструкция очень проста.В нее входят:

    • Блок управления
    • Теплообменник (состоящий из бака и ТЭНов)


    Благодаря этому они очень просты в эксплуатации, не требуют профилактического обслуживания и чистки. Но самым главным их достоинством является экологическая чистота.

    Она не сжигают кислород в помещении, не выбрасывают вредных веществ в атмосферу и очень легко поддаются регулировке.

    Большой диапазон мощностей позволяет применять такое оборудование не только для отопления частных домов и квартир, но и крупных промышленных помещений, причем даже таких в которых другие котлы применять запрещено.

    К тому же они имеют полностью автоматизированное управление. Это позволяет указать нужную температуру, которую в дальнейшем аппарат поддерживает самостоятельно.

    Прогрессивные – пиролизные

    Последними в нашем списке идут твердотопливные котлы длительного горения. У них есть и другое название – газогенераторные. Их принцип работы основан на сжигании дров или отходов от обработки древесины, а в некоторых моделях и угля. При этом они обладают способностью максимально эффективно расходовать топливо, и тем самым увеличивать КПД.


    Они могут использоваться как для обогрева помещения, так и для приготовления горячей воды. Современные модели оснащены автоматикой, упрощающей их эксплуатацию. К достоинствам можно отнести и стоимость топлива, оно одно из самых дешевых и доступных в любом населенном пункте.

    В отличие от газовых моделей они не требуют согласования на установку, а также превосходят их по пожарной безопасности, схема самих пиролизных котлов очень проста и позволяет устанавливать их самостоятельно.

    Но самым главным их достоинством является полная автономность. Даже при отсутствии в доме газа и света они смогут обеспечивать вас теплом и горячей водой.

    Безопасность работы котла

    Работа любого агрегата связанная с газом имеет ряд потенциальных опасностей. Поэтому соблюдение простых правил безопасности очень важно. В данном случае их немного:

    • котёл желательно установить в нежилом помещении;
    • под агрегатом должно быть бетонное основание или металлический лист;
    • расстояние от стенок котла до стены помещения или ближайшей мебели должно быть не меньше 20 см;
    • обязательно наличие вентиляции в помещении, так как в случае утечки угарного газа, он должен иметь выход;
    • важно также провести утепление дымохода, чтобы в нём не скоплялась смола и вода.

    При конструировании пиролизного котла собственными руками, важно соблюдать технологию его изготовления и правильно читать чертежи. Это убережёт от ошибок, которые исправить будет сложно, а иногда и невозможно.

    Такой агрегат даже при исполнении собственноручно будет стоить дорого, но экономит на качестве материалов нельзя. Температура работы котла высока, что подвергает все детали агрегата повышенным нагрузкам. Низкое качество материалов может повлечь за собой быстрый износ камер котла, ремонт которых, будет стоит дорого.

    В целом агрегат своими руками обойдётся на 20–30 % дешевле от аналога, купленного у завода-производителя.

    Как происходит монтаж и установка пиролизного котла

    На первом этапе работы нашего персонала разрабатывается проект, составляется смета, создается схема монтажа и установки пиролизного котла. Мы учитываем все желания клиента, изучаем особенности здания, проводим расчет расходов материалов, оборудования, объем предстоящей работы. Приоритетным вопросом в ходе рабочего процесса остается проблема безопасности. Малейшее отклонение от правильности ведения процедуры монтажа, подбора комплектующих, настройки, может повлечь в последующем сбой в работе оборудования, и как следствие – опасность для здоровья людей. Крайне важно, чтобы монтаж и установка пиролизного котла были проведены лишь опытными мастерами, которые берут на себя огромную долю ответственности, могут гарантировать их качество.

    Современный рынок богат разнообразием отопительных приборов. Если Вы теряетесь в выборе конкретной модели твердотопливного котла, разрешить Ваши сомнения, дать квалифицированный совет могут наши специалисты.

    Монтаж отопительной системы состоит из этапов:

    • установки необходимых коммуникаций и входящих в ее состав приборов;
    • проведения пусконаладочных работ;
    • гидравлического контроля и проверки работы элементов и узлов сети;
    • введения в эксплуатацию системы отопления.

    Компания в дальнейшем обязуется оказывать комплекс требуемых услуг по стабилизации работоспособности установленного котла, выполняя гарантийное и сервисное обслуживание. Мы сделаем все необходимое, чтобы отопительная система служила Вам долго и надежно. Наша компания заинтересована в четкой и эффективной организации своей трудовой деятельности, дающей хорошие результаты. Поверьте, нам крайне приятно, если заказчики вспоминают о нас с благодарностью.

    Плюсы и минусы

    К отрицательным характеристикам твердотопливного котла относят:

    • очень высокая стоимость;
    • необходимость подготавливать дрова, которые должны быть абсолютно сухими;
    • работает от электрической сети.

    Несмотря на минусы, у газогенераторного устройства есть и плюсы. Это:

    • комфортное тепло с пиролизным котлом;
    • достаточно прост в использовании;
    • выделяется очень маленькое количество вредных элементов;
    • способен довольно долго работать после того, как будет положено топливо;
    • можно применять при любом виде системы подачи тепла;
    • можно полностью автоматизировать процесс;
    • применяется для утилизации таких материалов, как пластмасса, резина и полимеры.

    Данный вид твердотопливного кола для отопления в своей особенности конструкции имеет несколько участков: отделения для топки, теплообменник и узел, который подводит воду к устройству.

    При самостоятельно сборке пиролизного котла, необходимо правильно сделать схему и чертеж. Затем по ней собрать агрегат, который сразу же можно проверить, а в дальнейшем использовать в быту. Для создания необходимо лишь проследить за герметизацией труб отопления, которые подводят воду, чтобы избежать различных неприятностей в будущем. При правильной сборке котла длительного горения, оборудование очень быстро нагревается до нужной температуры, потратив всего полчаса.

    Фото схемы пиролизного котла

    Любая газогенераторная машина в своей конструкции содержит две камеры. Одна камера котла служит для наполнения ее необходимым топливом, где происходит разложение на сухие остатки и горючий газ. Он перемещается в следующее отделение. Внутрь оборудования подается дополнительный воздух с помощью специального вентилятора, для того, чтобы эффективнее происходило горение дров. Дым, образующийся в данном процессе, удаляется через установленный дымосос. Камеры отделены между собой колосником, изготовленным из чугуна.

    При больших значениях температурного режима и отсутствия кислорода, из древесины выделяется газ, при смешивании его с потоками воздуха происходит нагревание теплообменника до 1200 градусов. После этого тепло передается теплоносителю системы. Отработанные газы выходят через специальную трубу дымохода. В состав входит смесь паров воды и углекислого газа. В дымоходе рекомендуется сделать слой материала, который состоит из минеральной ваты, покрытой сверху специальной фольгой. Он делается для того, чтобы при охлаждении не образовывались деготь и конденсат, которые могут оказать довольно негативное воздействие на трубу.

    Все отделения котла на пиролизе оснащены огнеупорочной футеровкой, которая выкладывается из шамотного кирпича. Именно она создается благоприятные условия для сгорания топлива в пиролизном котле.

    Основные элементы

    Для примера возьмем готовую схему котла Беляева с мощностью 40 кВт. Она содержит следующие основные элементы:

    1. Контроллер для контура котла.
    2. Дверца, предназначенная для загрузки топлива.
    3. Крышка зольника.
    4. Дымосос.
    5. Муфта для датчика предохранителя температуры.
    6. Патрубок для аварийной линии.
    7. Подающая магистраль.
    8. Подвод в защитный теплообменник холодной воды.
    9. Подвод в защитный теплообменник горячей воды.
    10. Обратная магистраль.
    11. Патрубок опорожнения и расширительный бак.

    Безусловно, имея опыт и некоторые инженерные познания, можно без проблем изменить конструкцию котла. Схема подключения пиролизного котла может видоизменяться на ваше усмотрение. Однако работы выполнять нужно таким образом, чтобы не нарушать размеры внутренней камеры.

    Пиролизный котел своими руками. Чертежи пиролизных котлов. Самодельные газогенераторные установки

    Пиролизный котел своими руками сделать не так просто, как кажется на первый взгляд. Если разобраться в том, что такое пиролизный котёл, становится понятно, почему. Мало спаять электронную схему управления (или купить от промышленного образца, например от vitoligno-100-s).

    Чертежи пиролизных котлов предполагают не только сварку жаропрочного железа или легированной стали (особой нержавейки) толщиной более 8 мм.

    Качество самодельной газогенераторной установки может быть недостаточно для стабильного контролируемого процесса пиролиза (выделения газа).

    Для пиролизного горения необходимо создать особые очень стабильные условия: температура подогрева дров с учётом их влажности (вода, испаряется из дров и уносит с собой огромное количество энергии), контролируемый доступ воздуха…  Все пиролизные котлы имеют приточный, а лучше вытяжной вентилятор и поэтому горение зависит от электроэнергии, работа без вентилятора невозможна, так как дым движется сверху вниз — естественной тяги быть не может, поэтому стоит заранее запастись источником бесперебойного питания UPS. Электроника обеспечивает компромисс между недостатком воздуха (кислорода) для выделения газа и повышенной температурой пиролизного горения, иначе исчезает пиролиз и котёл превратится в простой на дровах. Разработчики из Viessmann добились в своих  котлах  Vitolig 200 возможности регулирования мощности от 50 до 100%  что само по себе уже является большим достижением при помощи мощного вытяжного вентилятора с плавным (точным) регулированием частоты вращения. Возможности современных материалов теплоизоляции котла с такой высокой температурой не позволяют получить тепла от экономного варианта пиролизного котла меньше чем 13 кВт. А если столько не надо,  используются аккумуляторы тепла на воде, чтобы дрова не довели котёл до кипения. Самостоятельное изготовление котла возможно, но не факт, что он сможет работать на высоком КПД из котлов этого же класса промышленного образца. Определить качество любого пиролизного котла можно по дыму в дымоходе. Если дым не имеет запаха неприятного угарного газа на всём рабочем диапазоне мощностей, этот котёл с максимально возможным КПД для этого класса устройств.

    Завышенные требования экологической чистоты воздуха в Германии не позволяют производить пиролизные котлы с низким КПД или нестабильного горения.

    Конструкция (устройство) котла имеет ряд материалов, сделанных по технологиям из разных областей техники. Каналы первичного воздуха должны быть сделаны из жаропрочной стали или из огнеупорной глины (лучше из глины — шамота). Форсунка камеры сгорания керамическая , а лучше из карбида кремния без примесей. Асбестовый канат для уплотнения щелей дверц.

    Это продиктовано условиями процесса пиролиза при температуре более высокой, чем обычное сгорание дров. Мало того, влажные дрова могут не довести котёл до режима эффективной работы — генерации газа.

    Пиролиз при определённых условиях возникает и в моём закрытом камине. Выглядит это так: при высокой температуре в топке из торца полена начинает интенсивно выдуваться струя пламени голубого оттенка (как у газовой конфорки), а полено не горит, нет – оно тает, на глазах уменьшаясь в размере!

    Описание конструкции пиролизного котла:

    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   —  Отверстие 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)

    Схема пиролизного котла для отопления столярных цехов

    , столярных мастерских,столярок, помещений для обработки дерева, для систем сушки древесины, сушильных камер:

    Руководство по установке пиролизного газогенераторного котла Vitoligno-s.

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

    Котел твердопаливний своїми руками. Твердотопливный котел сверхдлительного горения своими руками

    Котел твердопаливний своїми руками. Твердотопливный котел сверхдлительного горения своими руками

    Самодельный отопитель будет иметь такую конструкцию:

    1. Топка – «коробка» глубиной 460 мм, шириной 360 мм и высотой 750 мм с общим объемом 112 л. Объем топливной загрузки для такой камеры сгорания составляет 83 л (весь объем топки заполнять нельзя), Что позволит котлу развивать мощность до 22 – 24 кВт.
    2. Днище топки – решетка из уголка, на которую будут укладываться дрова (через нее в камеру будет поступать воздух).
    3. Под решеткой должен быть отсек высотой 150 мм для сбора золы.
    4. Теплообменник объемом 50 л большей частью расположен над топкой, но нижняя его часть охватывает ее с 3-х сторон в виде водяной рубашки толщиной 20 мм.
    5. Подсоединенная к верхней части топки вертикальная дымоотводящая труба и горизонтальные жаровые трубы располагаются внутри теплообменника.
    6. Топка и зольник закрыты герметичными дверцами, а забор воздуха осуществляется через трубу, в которой установлен вентилятор и гравитационная заслонка. Как только вентилятор выключается, заслонка под собственным весом опускается и полностью перекрывает воздухозаборник. Как только термодатчик зафиксирует снижение температуры теплоносителя до заданного пользователем уровня, контроллер включит вентилятор, поток воздуха откроет заслонку и в топке разгорится огонь. Периодическое «отключение»котла в сочетании с увеличенным объемом топки позволяет продлить работу на одной загрузке топлива до 10 – 12 часов на дровах и до 24-х часов на угле. Хорошо зарекомендовала себя автоматика польской компании KG Elektronik: контроллер с термодатчиком – модель SP-05, вентилятор – модель DP-02.

    Котел нижнего горения своими руками. Пиролизный котел с нижней камерой

    Схема пиролизного котла длительного горения с нижней камерой догорания древесного газа несколько сложнее и его изготовление потребует немного больше затрат и усилий.

    Прежде всего нужно уяснить, что котлы такого типа тоже бывает двух видов: с наддувом и с дымососом. Не вдаваясь в подробности физики и теплотехники, обозначим принципиальное отличие.

    В первом случае в камеру догорания вторичный воздух нагнетается при помощи вентилятора. Это создает в камере избыточное давление (выше атмосферного). К достоинствам такой конструкции можно отнести то, что вентилятор вам подойдет любой, хоть компьютерный кулер и можно совместить топку с камерой дожига, т. к. при помощи наддува можно обеспечить достаточно большой объем избыточного воздуха. Однако это «достоинство» можно рассматривать и как недостаток, т. к. оно не позволяет поднять КПД котла выше 80–82%. Под давлением часть воздуха просто не попадает в середину процесса горения, потому топливо сгорает не полностью. Плюс к этому, из-за избыточного давления, некоторая часть пирогазов просто не успевает сгорать и улетает в дымоход в чистом виде, поэтому обеспечить КПД 90% практически невозможно. И самое главное, если наддув будет слишком сильным такой котел может взорваться.

    Пиролизый котел с нагнетанием воздуха

    Во втором случае при помощи вытяжного вентилятора создается недостаточное давление (ниже атмосферного), поэтому наружный воздух, повинуясь силе Кориолиса, попадает прямо куда надо, ввинчивается в самый центр горения. Прирогазы сгорают полностью, котел работает во всю мощь и способен выдавать КПД 90%, а иногда даже больше.

    Источник: https://360doma.ru/novosti/kotly-na-tverdom-toplive-dlya-otopleniya-chastnogo-doma-svoimi-rukami-klassicheskiy-tip

    Котел длительного горения своими руками построение. Котел длительного горения своими руками: чертежи котлов длительного горения, ТОП-11 лучших котлов

    При доскональном и правильном изучении чертежей твердотопливных котлов вполне возможно сделать котел длительного горения своими руками надежным и экономичным.

    Твердотопливные котлы уже не одно десятилетие пользуются немалой популярностью, хотя и имеют один существенный минус – они нуждаются в постоянной загрузке топлива (угля, дров и т. д.). Из-за этого недостатка от них нередко отказываются при обустройстве отопительной системы, но от него легко избавиться – сделать котел длительного горения своими руками, функционирующий почти на всех типах(исключительно твердого, разумеется).

    Котел длительного горения своими руками

    Для растопки котла можно использовать уголь

    Как устроен самодельный котел длительного горения

    Принцип работы

    Схема работы таких котлов основывается на особенноститлеть несколько часов, производя при этом большое количество тепловой энергии. Характерно, что топливо в таком случае сжигается более полно, а количество отходов, как следствие, заметно снижается.

    Чертеж котла

    Обратите внимание! Замена активного сжигания тлением возможна ввиду особого устройства отопительного котла.

    Основным элементом котла является топка, где горение ограничено, а интенсивность подачи воздуха контролируется при помощи специальных приспособлений. Топливо загружается два раза в сутки большими порциями, после чего медленно тлеет (ограниченное количество кислорода не позволяет ему полноценно гореть).

    Труба, посредством которой выводится дым, пропускается через теплообменники и нагревает жидкость в отопительной системе. Выходит, достаточно лишь каждые 12 часов загружать топливо для бесперебойного обогрева дома.

    Схема котла

    Основные преимущества

    Котлы длительного горения выделяются на фоне отопительных систем других типов. Конечно, основное преимущество – это именно длительность работы, но есть и другие важные моменты:

    Устройство прибора

    Для изготовления котла удобнее использовать металлическую трубу ø30 см и больше с толщиной стенок не менее 5 мм (иначе последние в скором времени прогорят из-за высокой температуры внутри прибора). Высота конструкции может колебаться между 80 см и 100 см, все зависит от площади помещения.

    Труба для корпуса

    Вне зависимости от модификации котел состоит из трех основных зон:

    • загрузочной зоны;
    • зоны тления и теплообразования;
    • зоны окончательного сжигания, где горит зола и выводятся дымные газы.

    Обратите внимание! Прибор, который ограничивает загрузочную зону и, соответственно, время тления, называют распределителем воздуха.

    Данный элемент выполняется в виде металлического круга толщиной 5-6 мм с отверстием посередине, через которое с помощью телескопической трубы кислород подается в топку. Диаметр изделия должен быть несколько меньше диаметра корпуса. Высота регулируется посредством специальной крыльчатки.

    Котел на дровах длительного горения

    Котел на дровах длительного горения

    Мнение эксперта:

    Масальский А.В.

    Редактор категории «строительство» на портале Stroyday.ru. Специалист по инженерным системам и водоотведению.

    Обычно зона сжигания не превышает 5 см в высоту – если она будет большей, то топливо будет сгорать слишком быстро. К слову, кислородная труба может быть не только телескопической, но и цельной. Ее диаметр обычно составляет 6 см, в то время как размер отверстия в воздушном распределителе не превышает 2 см, дабы не пресыщать зону кислородом.

    Котел длительного горения

    Воздух может подаваться одним из двух способов:

    • прямо из атмосферы;
    • из специальной камеры нагрева (она располагается в верхней части конструкции), что обеспечивает более эффективную работу котла.

    Для регулировки используется специальная воздушная заслонка.

    Сверху приваривается дымоотводная труба. Она должна вестись перпендикулярно корпусу минимум 0,5 м, иначе образуется чрезмерная тяга.

    Снизу оборудуется дверка для удаления продуктов горения. Чистку нужно проводить нечасто, ведь топливо будет сгорать полнее.

    Существует два способа нагрева теплоносителя, у каждого есть свои сильные и слабые стороны.

    Котел длительного горения

    Котел длительного горения

    Способ №1. К трубе теплообменника, проходящей через зону сгорания, подключается змеевик, посредством которого и происходит нагрев воды в баке.

    Способ №2 . Формируется отдельный металлический бак, сквозь который пропускается труба дымохода. Разгоряченный дым подогревает жидкость.

    Первый способ более эффективен, но вместе с тем более сложен в выполнении. Второй сделать проще, но он целесообразен только в небольших домах.

    Цены на модельный ряд твердотопливных котлов

    Твердотопливные котлы

    Изготовление котла длительного горения

    Котел

    Сделать такую конструкцию в домашних условиях несложно, но для этого потребуются навыкии четкая инструкция.

    Видео твердопаливний котел тривалого горіння 003

    Как собрать своими руками пиролизные котлы длительного горения?

    Сегодня для отопления и подачи горячей воды используются различные типы котлов и систем. Не исключение из этого списка — пиролизные установки. Пиролизные котлы длительного горения представляют собой печи, которые сжигают древесный газ, выделяя при этом большое количество тепла. Топливо в таких котлах сгорает без остатка, сам котел имеет сразу 2 камеры сгорания. Есть дополнительная камера для небольшого количества отходов.

    Схема твердотопливного котла.

    В верхнюю камеру загружают приготовленное топливо, тут же будет происходить первый этап его распада. В эту камеру воздух не поступает, т. е. происходит экзотермическая реакция. Температура сжигания составляет около 200-800°C, образуется 2 компонента вторичного продукта — это пиролизный газ и древесный уголь. На втором этапе начинает выделяться тепло, которое используется для просушки топлива, подогрева воздуха, который поступает в камеру сгорания.

    Топливо для пиролизного котла

    Необходимо отдельное внимание уделить качеству топлива. Влажность древесины не должна быть больше 20%. Но работать печь может и при влажности в 50%, хотя это и не столь желательно. Необязательно использовать одно только дерево, топить котел вполне можно и торфом, углем. Но данные виды топлива не гарантируют должной теплоотдачи, т. е. пиролизный газ не будет вырабатываться в должном количестве.

    При закладке дров необходимо следить, чтобы все поленья были должного качества, только в этом случае будет достигнут желаемый тепловой эффект.

    Вернуться к оглавлению

    Плюсы и минусы котлов

    Котлы длительного горения, своими руками выбранные, характеризуются не только достоинствами, но и некоторыми недостатками.

    Преимущества следующие:

    Схема пиролизного котла длительного горения.
    • оборудование способно поддерживать горение длительное время на необходимом уровне в полностью автономном режиме. В большой камере, предназначенной для загрузки топлива, достигается одновременно высокое КПД, что недостижимо для других типов котлов;
    • в продуктах горения содержится низкое количество канцерогенных веществ, т. е. печи более экологичны;
    • за счет таких котлов можно утилизировать многие вещества, включая ДСП, резину, полимеры, ДВП;
    • в топливе содержится мало дополнительных веществ.

    Но есть и минусы, среди которых необходимо отметить:

    Схема газогенераторной печи своими руками.
    • стоимость котла получается высокой, но самостоятельное изготовление может помочь снизить все расходы;
    • размеры котла довольно больше, для его установки необходимо отдельное помещение. В нем придется установить систему вентиляции для подачи свежего воздуха. Требуется наличие трубы, выводящей продукты горения наружу;
    • высокие требования к топливу для котла. Применять можно только сухие дрова, так как пиролиз невозможен при влажной древесине, эффективность котла снижается, а тепловая энергия просто выходит с продуктами горения и паром;
    • энергозависимость — котел не может работать постоянно, если его не подключить к сети. Это требуется по той причине, что для работ необходим небольшой вентилятор, постоянно подающий свежий воздух.

    Вернуться к оглавлению

    Сборка котла своими руками

    Сборка котла длительного горения сложна, для этого все же требуется иметь опыт. Рекомендуется не самостоятельно составлять схему, а использовать уже готовую. Заказывать индивидуальный проект у специалиста будет очень дорого, намного дешевле купить уже готовый котел, чем планировать его сборку и установку своими руками.

    Вернуться к оглавлению

    Материалы и инструменты

    Схема универсальной газовой горелки.

    Многие предпочитают собирать котлы самостоятельно, хотя и нельзя сказать, что процесс совсем простой. Тут необходимо иметь некоторые навыки, схема может использоваться уже готовая, так как собирать ее «с нуля», не будучи профессиональным инженером, не стоит. Специалисты рекомендуют выбирать схему такого котла, после чего закупать материалы в полном соответствии с этой схемой, а не наоборот.

    Из инструментов для работы по сборке котла длительного горения понадобятся:

    • сварочный аппарат;
    • электродрель с выбором насадок;
    • углошлифовальная машинка под круг с диаметром в 230 мм. Необходимо дополнительно приготовить круг с диаметром в 125 мм, хотя это и не является обязательным условием.

    Материалы для сборки котла длительного горения следующие:

    Схема устройства твердотопливного котла: 1. Люк, сквозь который нужно удалять золу; 2. Трубы охлаждения; 3. Люк для шурудения; 4. Загрузочный люк; 5. Управляющая панель; 6. Подача в систему; 7. Люк для проведения чистки; 8. Шибер; 9. Клапан предохранительный; 10. Рубашка водяная; 11. Теплоизоляция; 12. Возврат из системы; 13. Кран для слива и залива воды; 14. Нижний люк для чистки; 15. Горелка; 16. Подача топлива; 17. Специальный ящик для золы.
    • металл с толщиной в 4 мм. Площадь листа — 7,5 м². Корпус котла вполне можно сделать из листа с толщиной в 3 мм;
    • труба для котла, которая имеет диаметр в 57 мм. Толщина ее стенки должна составлять 3,5 мм. Общее количество трубы — 7-8 м;
    • труба для котла с диаметром в 159 мм, толщина стенки — 4,5 мм. Общее количество — 0,5 м;
    • огнеупорный красный кирпич, который предназначен для кладки печей, другой материал брать не следует. Количество — 12-15 шт;
    • труба для котла с диаметром в 32 мм, толщина стенки — 3,2 мм. Количество — 1 м .п.;
    • профилированная труба для котла с сечением 60*30 мм, толщина стенки — 2 мм. Общее количество — 1,5 м.п.;
    • стальная полоса, ширина которой составляет 20 мм, а толщина — 4 мм. Общее количество — 7,5 м.п.;
    • электроды для сварочного электрического аппарата, количество — 5 пачек;
    • стальная полоса с шириной в 80 мм, толщиной — в 5 мм. Общее количество — 1 м.п.;
    • отрезные круги с диаметром в 230 мм, количество — 10 шт;
    • шлифовальные круги с диаметром в 125 мм, количество — 5 шт;
    • температурный датчик;
    • дутьевый датчик.
    Схема монтажа котла на твердом топливе.

    Это основные материалы, которые требуются для изготовления котла длительного горения на 40 кВт. По ходу работы может возникнуть необходимость в использовании других расходных дополнительных материалов, но они никак не влияют на скорость работы. Обычно это элементы крепежа, дополнительные электроды. После работы возможно потребуется обработка грунтовкой для защиты металла от коррозии, так что ее тоже рекомендуется приготовить заранее.

    Вернуться к оглавлению

    Схема сборки котла

    Перед тем как начинать сборку котла, необходимо предварительно подготовить подробную схему. Некоторые специалисты советуют для этого воспользоваться готовыми схемами. На рисунке приведет пример подобного котла (рис. 1). Оптимальным вариантом является создание котла на 40 кВт, который будет иметь:

    Схема принципа работы пиролизного котла.
    • контроллер-контур котла;
    • дверцу для загрузки;
    • крышку для зольника;
    • дымосос;
    • муфту для температурного датчика-предохранителя;
    • патрубок;
    • подающую магистраль;
    • подводы для холодной воды;
    • подвод для горячей воды в защитном теплообменнике;
    • расширительный бак;
    • патрубок для опорожнения.

    Пример схемы котла на рис. 2. Пиролизный котел собирается только в полном соответствии с выбранной схемой. Если нет уверенности в своих силах, то необходимо эту работу оставить для специалистов, только в этом случае котел получится надежным и безопасным.

    Пиролизные котлы в качестве теплоносителя предусматривают не воду, а воздух, хотя некоторые модели работают именно с водой. В первом случае подача горячего воздуха осуществляется по специальным трубам, обратный поток идет самотеком у поверхности пола. Это обеспечивает использование котлов именно для загородных домов.

    https://1popechi.ru/youtu.be/twvzsim1DaQ

    Вернуться к оглавлению

    Монтаж котла в доме

    После того как пиролизный котел полностью собран, можно начинать его монтаж на необходимое место. Важна не только техническая сторона, но и соблюдение противопожарных правил. Если нормы не соблюдать, то это повлечет за собой довольно большие штрафы, может стать причиной возникновения аварийных ситуаций, которые опасны для жизни. Чтобы этого не произошло, необходимо соблюдать некоторые правила монтажа, которые обеспечат необходимую безопасность:

    Схема этапов сгорания топлива в котле.
    • все оборудование, в том числе и котлы длительного горения своими руками, следует ставить только в отдельных, специально для этого предназначенных помещениях, котельных;
    • под котлом придется сначала соорудить основание, его выполняют из бетона либо кирпича;
    • перед каморой для топки необходимо смонтировать металлический экран, т. е. установить лист, который имеет толщину в 1,5-2 мм;
    • от корпуса котла и до стен помещения необходимо соблюдать расстояние минимум в 20 см;
    • в котельной придется устроить специальное вентиляционное отверстие площадью от 100 см². Для работы котла требуется постоянный приток свежего воздуха.

    Схему подключения можно посмотреть на рис. 3 Потребуется и установка дымохода, его оборачивают фольгированным материалом, в основании имеющего минеральную вату. Такое утепление необходимо, потому что при прохождении через трубу газов на стенках могут возникнуть следы конденсата, дегтя — это крайне отрицательно сказывается на состоянии всего котла, его безопасности.

    https://1popechi.ru/youtu.be/KyA-Z8h8N_s

    Пиролизные котлы сегодня встречаются довольно часто, хотя и есть более современное оборудование, обеспечивающее дом горячей водой и отоплением. Такие агрегаты имеют довольно простую конструкцию, их можно собрать своими руками, используя не самые дорогие материалы. При монтаже котлов требуется соблюдать меры безопасности, в котельной должен быть дымоход, вентиляция. Сам корпус котла должен находиться на определенном расстоянии от стен, иметь защитный экран в виде простого стального листа.

    Котлы длительного горения на дровах своими руками, загрузка 24 часа

    Устройство котла на твердом топливе

    Расчет размеров топки для котла длительного горения на дровах

    Вид древесины, форма и длина дров определяет размер и эквивалентную площадь топочной камеры. Удельная и объемная плотность загрузки, теплота, которую дрова выделяют при сгорании — справочные значения. Расчет объема загрузки поможет вычислить расход топлива за сезон, организовать места хранения топлива.

    Важно! Качество дров влияет на процесс горения. Большое содержание смол в дровах хвойных пород и высокая влажность свежесрубленной древесины снижает КПД котла. Неполное сгорание сырых дров приводит к отложению сажи и смол на поверхности водяного контура, стенках топки и дымохода. Металл окисляется, хуже передает тепло, быстро прогорает.

    Таблица 3. Объемная теплота сгорания древесины разных пород:

    Вид древесины (влажность не более 20%) Теплотворная способность, кВтч/кг Удельная плотность дров, кг/м³ Объемная плотность, кг/дм³ Температура горения, °С
    ель 4,3 450 1,4 600
    сосна обыкновенная 4,3 520 1,6 660
    береза 4,2 650 1,9 890
    дуб 4,2 720 2,0 900

     

    Рассмотрим пример расчета объема загрузочной камеры дровяного котла.
    Исходные данные:

    • мощность котла 10 кВт;
    • объем одной загрузки должен обеспечить работу агрегата в течение суток;
    • топливо — березовые дрова, длина поленьев 0,60÷0,65 м;
    • влажность древесины 20%.

    Статья по теме:

    Варианты отопления загородного дома: выбор котла. Преимущества и недостатки водяного отопления от печи на дровах. Особенности твердотопливных, газовых, электрических агрегатов: описание и цены.

    При сгорании 1 кг березовых дров выделяется 4,2 кВт тепловой энергии. Заданную мощность (10 кВт) обеспечит сжигание 2,4 кг дров в час (10/4,2 = 2,381).

    Кубометр березовых дров весит 650 кг. Часовой расход топлива составит ≈ 0,004 м³/ч (2,4/650 = 0,0037).

    Вес закладки, который должен выдержать колосник с форсункой ≈ 60 кг (2,381х24 = 57,144).

    Березовые дрова ложатся неплотно, поэтому объем закладки увеличится в 1,9 раза — до 0,008 м³/ч (0,004х1,9 = 0,0076).

    По условию – загрузка 1 раз в 24 часа, соответственно объем топлива 0,2 м³ (0,008х24 = 0,192).

    Пиролизные котлы длительного горения своими руками | Отопление

    » Отопление


    Как собрать своими руками пиролизные котлы длительного горения?

    • Топливо для пиролизного котла
    • Плюсы и минусы котлов
    • Сборка котла своими руками
      • Материалы и инструменты
    • Схема сборки котла
    • Монтаж котла в доме

    Сегодня для отопления и подачи горячей воды используются различные типы котлов и систем. Не исключение из этого списка #8211 пиролизные установки. Пиролизные котлы длительного горения представляют собой печи, которые сжигают древесный газ, выделяя при этом большое количество тепла. Топливо в таких котлах сгорает без остатка, сам котел имеет сразу 2 камеры сгорания. Есть дополнительная камера для небольшого количества отходов.

    Схема твердотопливного котла.

    В верхнюю камеру загружают приготовленное топливо, тут же будет происходить первый этап его распада. В эту камеру воздух не поступает, т. е. происходит экзотермическая реакция. Температура сжигания составляет около 200-800°C, образуется 2 компонента вторичного продукта #8211 это пиролизный газ и древесный уголь. На втором этапе начинает выделяться тепло, которое используется для просушки топлива, подогрева воздуха, который поступает в камеру сгорания.

    Топливо для пиролизного котла

    Необходимо отдельное внимание уделить качеству топлива. Влажность древесины не должна быть больше 20%. Но работать печь может и при влажности в 50%, хотя это и не столь желательно. Необязательно использовать одно только дерево, топить котел вполне можно и торфом, углем. Но данные виды топлива не гарантируют должной теплоотдачи, т. е. пиролизный газ не будет вырабатываться в должном количестве.

    При закладке дров необходимо следить, чтобы все поленья были должного качества, только в этом случае будет достигнут желаемый тепловой эффект.

    Вернуться к оглавлению

    Плюсы и минусы котлов

    Котлы длительного горения, своими руками выбранные, характеризуются не только достоинствами, но и некоторыми недостатками.

    Пиролизный котел своими руками

    Содержание

    Нынешний рынок отопительных приборов поражает своим разнообразием, но, по мнению многих специалистов, самыми эффективными и практичными являются газогенераторные твердотопливные котлы. Они имеют достаточно высокий КПД, в некоторых моделях  до 90% и даже выше. Принцип работы твердотопливного газогенераторного котла заключается в использовании «медленного» горения в условиях недостатка кислорода. В результате образуется большое количество горючих газов, которые потом сжигаются во второй камере. В качестве горючего можно использовать дрова, торфяные брикеты, солому, каменный уголь, пеллеты, опилки, а также бытовой мусор.

    Пиролизные отопительные котлы пользуются довольно неплохим спросом, однако, стоимость их доступна далеко не каждому. В зависимости от типа конструкции, мощности агрегата и фирмы производителя предложения стартуют от 500€. Поэтому многие народные умельцы пробуют изготовить такой котел самостоятельно.

    Пиролизные котлы с верхней и нижней камерой горения пиролизных газов

    Несмотря на то, что конструкция пиролизного котла достаточно сложна, сделать это вполне по силам каждому, кто умеет обращаться со сварочным аппаратом и разбирается в чертежах. Прежде чем начинать изготовление стоит уяснить, что все они делятся на агрегаты с верхней или нижней камерой сжигания синтез-газов. Это зависит от способа подачи этих самых газов в камеру вторичного сгорания: когда они, повинуясь законам физики, поднимаются кверху самостоятельно, то это котел с верхней камерой дожига, а если продукты сгорания при помощи принудительного наддува опускаются в нижнюю топку и сгорают там — это конструкция с нижней камерой.

    Стоит понимать, что котлы с нижней камерой догорания имеют не только более сложную конструкцию, но и потребуют дополнительных расходов на приобретение вентилятора, обеспечивающего требуемое направление движения газов. Потому быстрее и дешевле сделать котел с верхней пиролизной камерой.

    Конструкция котла с верхней камерой

    • берутся два стальных корпуса одной формы, но разного размера (обычно цилиндрические) и тщательно соединяются меж собой
    • больший корпус внешний кожух котла, а меньший топка
    • пространство между ними заполняется водой, которая играет роль теплоносителя
    • меньшая конструкция также разделяется на 2 части распределителем воздуха, в одной части сгорает топливо, а в другой дожигается пиролизный газ
    • распределитель воздуха имеет вид телескопической трубы, на которую с одного конца приварена площадка с лопастями, позволяющими равномерно распределять газ, выделяющийся в результате сгорания топлива
    • с другого конца через распределитель непосредственно в зону горения подается воздух, необходимый для поддержания процесса
    • по мере сгорания топлива распределитель опускается вниз и подача воздуха осуществляется на следующий уровень
    • параметры рабочего процесса контролируются автоматическими приборами управления, поэтому котел требует подключения к электросети

    Пиролизные котлы длительного горения. Схема одного их вариантов

    Для работы понадобится

    • комплект чертежей или хотя бы принципиальная схема с указанием достаточного количества размеров
    • сварочный аппарат, 2–3 пачки электродов
    • большая и маленькая углошлифовальные машинки (если таковых не имеется, можно взять обычный лобзик, получится дольше)
    • несколько отрезных и пара шлифовальных кругов Ø 125 и 230 мм (или парочка пилок по металлу для лобзика)
    • труба длиной в 130 см и Ø 50 см, толщ. стенки 3 мм
    • труба длиной в 150 см и Ø 45 см, толщ. стенки 3 мм если таких у вас не найдется, то можно взять пару листов металла 1250х2500х2,5 мм и найти фирму, где их прокатают, потом при помощи сварки изготовить 2 трубы
    • труба Ø 5,7–6 см и длиной в 120 см
    • два кольца Ø 50 см и шириной в 2,5 см (можно вырезать из листа металла, а можно согнуть из уголка 25х25 мм)
    • лист металла для изготовления загрузочной дверцы и люка для чистки золы
    • два комплекта петель, ручки, задвижки
    • пара кусков швеллера или уголка для изготовления ножек и крыльчатки
    • асбестовое полотно для закладки в дверцы (чтобы не сильно нагревались и для уменьшения теплопотерь)
    • асбестовый шнур для уплотнения дверцы топки и лючка зольника

    Процесс изготовления

    1. Берем трубы диаметром 150 и 130 см, вкладываем их одна в другую и соединяем их между собой с помощью кольца из уголка 25х25 мм.
    2. Из листа металла вырезаем круг Ø 45 см и завариваем днище внутренней трубы. Должна получиться бочка Ø 45 см вокруг которой наварен водогрейный контур шириной в 2,5 см.
    3. В нижней части «бочки» прорезаем прямоугольное отверстие шириной в 15–16 см и высотой в 8–10 см. Это будет дверца зольника. Ввариваем люк зольника, приделываем дверцу, которую оснастим петлями и задвижкой.

    Корпус котла из двух труб

    Пиролизный котел своими руками – преимущества и недостатки

    Содержание

    Сегодня многие желают построить пиролизный котел своими руками, поскольку считают, что это устройство имеет высокую эффективность работы и способно удовлетворить все потребности человека в теплоте. Принцип действия пиролизного котла основан на особом сжигании топлива, которое носит одноименное название. Часто такой процесс называется сухой перегонкой.

    Если сильно захотеть можно сделать пиролизный котел своими руками

    При температуре в диапазоне от 200 до 800 градусов по Цельсию, в условиях определенного недостатка кислорода, древесина разлагается на твердый остаток в виде древесного кокса, а также пиролизный газ. После этого полученный газ смешивают с кислородом, что активизирует процедуру горения при достаточно высоких показателях температуры.

    Работа пиролизного котла основана на особом сжигании топлива

    В то же время пиролизный газ вступает во взаимодействие с углеродом, из-за чего дым, который выходит из такого котла, практически не содержит никаких вредных соединений. При этом твердая часть будет сгорать с выделением определенного количества теплоты. Стоит заметить, что пиролиз является экзотермическим процессом и сопровождается выделением тепла, используемого для просушки и подогрева подаваемого воздуха и топлива.

    Преимущества и недостатки

    К достоинствам подобных систем можно отнести способность достаточно долго поддерживать в автономном режиме заданную температуру теплоносителя. Такое возможно за счет более высоких показателей КПД, а также наличия большей загрузочной камеры. В продуктах горения содержатся минимальные концентрации канцерогенных веществ. Это положительно сказывается как на состоянии окружающей среды, так и на здоровье людей.

    Всем управляет вот такое небольшой электронный блок

    Подобные котлы также позволяют человеку некоторые отходы, в числе которых остатки полимеров, ДВП, ДСП, резины и т.д. Очень важно, чтобы дополнительных компонентов в топливе не было более 30 процентов. В противном случае не исключены серьезные проблемы. Они могут заключаться как в неправильности протекания процесса горения, так и в полном выходе из строя пиролизного котла.

    Все бы было очень хорошо, если бы такие котлы не имели недостатков. К негативным сторонам подобного оборудования можно отнести:

    • высокая стоимость. Снизить стоимость котла можно только в том случае, если изготовить его самостоятельно
    • если в котел будет заложено топливо повышенной влажности, то горение будет невозможным. В результате существенно снижается КПД, в то время как большая часть тепловой энергии будет покидать котел вместе с продуктами горения и паром
    • достаточно большие габаритные размеры
    • энергозависимость пиролизных котлов. Чтобы такое оборудование работало нормально, ему нужно организовать постоянное подключение к сети электропитания. Обусловлено это тем, что в котел нужно установить небольшой вентилятор, поддерживающий принудительную тягу.

    Классическая схема

    У пиролизного котла основная конструктивная особенность заключается в количестве камер сгорания. Здесь их две. Такое количество отсеков позволяет максимально эффективно и качественно использовать процесс пиролиза. Даже самый обычный пиролизный котел будет располагать двумя камерами сгорания.

    Первая камера, которую еще называют камерой загрузки, предназначена непосредственно для пиролиза топлива. Данный процесс может протекать только в том случае, если в камере будет находиться ограниченное количество кислорода. Тут дрова будут разлагаться на газы и твердый остаток. После разложения газы будут попадать во вторую камеру, параллельно которым подается и вторичный воздух, способствующий улучшению горения.

    Обе камеры между собой разделены колосником, на который укладываются брикеты. Очередной особенностью изготовления такого котла можно считать верхнее дутье. Обычно из-за того, что в топке имеется повышенное аэродинамическое сопротивление, используют принудительную тягу. В таком случае организация тяги осуществляется посредством дутьевого вентилятора или же дымососа.

    Как насчет стоимости сборки системы?

    Если создавать пиролизный котел своими руками, то процесс строительства сложно отнести и к простым, и к дешевым. Так что перед тем, как приступать к работам по сооружению котла, лучше изучить информацию, и оценить собственные силы и возможности. Подобный подход к делу позволит сэкономить не только время, но и деньги. Если же вы приняли решение самостоятельно строить котел, тогда вы можете рассчитывать на экономию средств вплоть до 2 тысяч условных единиц.

    Многие умельцы в последние годы собирают такие котлы собственноручно. Некоторые из таких энтузиастов совершенно бесплатно делятся собственным опытом на просторах форумов. Некоторые же готовы предоставлять информационную поддержку и схему производства котла только после получения денежного вознаграждения. Кроме этого, существуют целые фирмы, основное занятие которых заключается в расчете подобных устройств.

    Какой из вариантов проектов выбирать в процессе строительства своего пиролизного котла, выбирать исключительно вам. Но, наверное, сначала лучше изучить всю информацию, находящуюся в открытом доступе, после чего приступать к платным источникам. И то, к платным консультантам лучше обращаться только при наличии сомнений в своих силах. Стоит помнить о том, что даже если человек купит проект котла, а не готовый аппарат, то заплатит намного меньше, чем за приобретение ранее произведенного оборудования.

    Установка и безопасность

    После того, как с проектом определились, отыскали чертежи для пиролизного котла своими руками и изготовили котел, стоит позаботиться о правильности его установки. И тут больше всего играет роль не техническая сторона, а правила противопожарной безопасности. Если не соблюдать данные правила, то можно нарваться на достаточно большие штрафы. В самых неприятных ситуациях речь идет вовсе не о деньгах, а о здоровье и жизни людей.

    Все составляющие пиролизного котла могут занять много места так что без котельной не обойтись

    Таким образом, подобное оборудование нужно устанавливать в котельной. Основу под такой котел нужно изготавливать из бетона или кирпича. Перед камерами топок нужно установить лист металла, толщина которого будет находиться в районе 1,5-2 мм. От стен и мебели, которые будут располагаться вокруг котла, расстояние не должно быть меньшим 20 сантиметров.

    Котельная должна обладать вентиляционным отверстием, общая площадь которого составляет не менее 100 квадратных сантиметров. Обуславливается это тем, что процесс горения в пиролизном котле требует постоянной подачи свежего воздуха. Очень важно организовать утепление дымохода фольгированной минеральной ватой. Охлаждение газа в системе дымоотвода повлечет образование в нем дегтя и конденсата, а это не лучшим образом сказывается на сохранности и долговечности конструкции.

    Хорошая альтернатива котлам

    Многие из собравших такие установки у себя дома умельцев говорят о том, что изготовление подобного котла с мощностью менее полутора десятка кВт смысла не имеет. Но как быть тем людям, у которых площадь дома не требует более мощного оборудования? В таких случаях нужно посмотреть на пиролизную печь, которая во многом напоминает все тот же котел. Это вполне нормально, поскольку принцип протекания процесса горения является аналогичным.

    Чтобы изготовить такую печь, необходимо запастись:

    • шамотным кирпичом
    • керамическим кирпичом
    • вентилятором наддува
    • стальным листом с толщиной около 4 миллиметров
    • чугунными колосниками
    • дверцами для поддува и топочной камеры
    •  рычажным терморегулятором.

    Для небольшого дома можно сделать пиролизный котел из кирпича

    Если использовать 3 чугунных колосника, 400 керамических и 100 шамотных кирпича, а также лист металла размером 1,5 на 6 метров, можно получить печь мощностью в 25 киловатт. Такой продуктивности с головой хватит на отопление домика площадью в 60 квадратных метров. Если даже такая мощность будет излишней, сократить ее показатели можно за счет уменьшения габаритов пиролизной печи.

    Стоит сказать, что основной причиной перехода большей части городских жителей сел и городов с дровяных котлов на газовые является длительность автономного функционирования последнего варианта. В погоне за удобством человечество начало терять что-то очень важное, на что долго никто не обращает внимание. Те же, кто хоть когда-то имел в своем распоряжении дровяную печку, никогда не сможет забыть особого тепла, которое исходило от нее. Подобные вещи очень актуальны на дачных участках, куда многие приезжают отдохнуть от города и уединиться для общения с природой.

    Разновидность пиролизных котлов

    Все-таки правильнее называть такие устройства газогенераторными котлами. Пиролиз – это первая фаза горения древесины, и наблюдать ее можно в любом котле или печи. Что касается пиролизных котлов, то в их конструкции имеется переключатель тяги, необходимый для розжига котла. После того, как котел разогреется, задвижку закрывают, тем самым переводя его в режим пиролиза.

    В зависимости от расположения камеры дожига выделяют котлы:

    • с верхней камерой
    • с нижней камерой.

    Самым популярным является котел с нижней камерой горения

    Последние, по сути, являются наиболее распространенными, и этому имеется логическое объяснение. Такая конструкция позволяет более удобно закладывать дрова в камеру горения, в то время как камера дожига выходит непосредственно в дымовой тракт. Дым, подвергаясь тяге и следуя всем законам физики, движется в дымоход. Подобная система для многих является вполне логичной, но здесь имеются некоторые недостатки. Из первичной камеры сгорания зола попадает в камеру дожига, из-за чего нужно чаще проводить чистку системы. Кроме этого, нужно создавать сильную тягу, чтобы направить дым вниз.

    Котел с расположенной сверху камерой дожига не так распространен, как его предыдущий аналог. Данная конструкция имеет свои преимущества, которые заключаются в том, что дымовые газы через специальные форсунки, подвергаясь законам физики, выходят в камеру сгорания, где и сгорают. После они поступают в дымоход, там происходит охлаждение. Недостатком такой системы можно считать более затратный способ сооружения дымоходного тракта, на который нужно больше материала.

    Так что пиролизные котлы могут считаться прекрасной альтернативой котлам прямого горения. По сравнению с последними, пиролизный вариант имеет большую камеру горения, но данный вид котла требует наличия в системе бака – накопителя тепловой энергии.

    Это нужно для того, чтобы обеспечить равномерность работы котла, которая подвергается колебаниям из-за перепадов производительности, связанных с разной эффективностью фаз горения топлива. Все это делает пиролизный котел хорошим запасным источником в системе с газовым или электрическим котлом.

    Но как основной источник тепла пиролизный котел может использоваться только в случае организации качественной обвязки и правильного подбора мощности. Так что для использования пиролизного котла очень важно иметь высокую квалификацию в процессе проектировки, а также качественно и правильно произвести монтаж всей системы отопления. В прочем, каждый вправе выбирать для себя что-то более подходящее, и если человек уверен в своих силах, почему бы не соорудить такой котел самостоятельно. Тем более, что интернет предоставляет для изготовления пиролизных котлов своими руками – схемы, фото- и видеоматериалы, существенно упрощающие все работы.

    Материалы по теме

    • Дымоходы для печей своими руками
    • Как сделать дровяной котел отопления своими руками?
    • Преимущества и недостатки парового твердотопливного котла

    Источники: http://1popechi.ru/kotly/piroliznye-dlitelnogo-goreniya-svoimi-rukami.html, http://teplowood.ru/piroliznye-kotly-dlitelnogo-goreniya-svoimi-rukami.html, http://energomir.net/otoplenie/piroliznyj-kotel-svoimi-rukami.html


    Комментариев пока нет!

    Пиролизный котел длительного горения. Самодельные пиролизные котлы длительного горения

    Если вы задумываетесь, какой источник тепла использовать зимой в доме, где нет доступа к газовой магистрали, можно обратить внимание на российские пиролизные. Даже если у вас есть доступ к газовой магистрали, стоимость топлива может быть довольно высокой. Использовать уголь или дрова очень неудобно, а электричество стоит дорого.

    Когда использовать пиролизный котел

    Если у вас есть возможность использовать в качестве топлива прессованные брикеты или древесину, то установка, использующая принцип пиролизного сжигания, является оптимальным решением.КПД такого устройства достаточно высок, однако приобрести промышленный образец может быть проблематично, так как цены на эти агрегаты сегодня высоки. Если вы один из тех мастеров, для которых изготовление такой конструкции — несложный процесс, то стоит разобраться в этом вопросе более подробно.

    Что такое пиролизное горение

    Если вас интересует пиролизный котел длительного горения, то это можно назвать очень оправданным. В качестве топлива использовать дрова не очень удобно, так как в обычных условиях они расходуются быстро, а значительная часть тепла просто не используется.Это влечет за собой необходимость постоянно загружать их в топку или котел. С другой стороны, пиролиз включает создание условий, при которых топливо расходуется очень медленно, выделяя большое количество тепла. Подобного эффекта можно добиться, если процесс протекает при низком уровне кислорода. Это позволяет производить горючий газ, кокс и золу. Газ в описываемой установке смешивается с кислородом и горит при высоких температурах, выделяя большое количество тепла. Таким образом, принцип работы котла включает два этапа.Сначала при ограниченной подаче воздуха дрова горит, затем вступает в реакцию газо-воздушная смесь. В этом двухступенчатом принципе работы используется не только пиролизный котел длительного горения, но и дровяные печи, а также твердотопливные генераторы.

    Если у вас пиролизный котел, вам придется правильно наладить его работу, что исключает возможность повреждения системы отопления дома. Высокую стоимость заводских агрегатов можно назвать оправданной, это связано с тем, что в них используется качественный материал, выдерживающий высокие температуры.Речь идет о легированной стали толщиной 8 мм, жаропрочном чугуне, но этот список далеко не полный. Второй фактор, влияющий на дороговизну, — это довольно сложная система управления, обеспечивающая эффективность работы. Для достижения максимального эффекта горения необходимо учитывать исходную влажность древесины и температуру нагрева, так как процесс испарения воды влияет на количество выделяемой энергии. Чтобы контролировать процесс, нужно контролировать объем воздуха, который подается в устройство.Пиролизный котел длительного горения имеет вентилятор, за счет которого подается воздух. Для его работы необходим доступ к электричеству. Наличие этого элемента превращает устройство в электрически зависимый агрегат. При отключении используется источник бесперебойного питания или подобное устройство.

    Конструктивные особенности пиролизного котла

    Если вы собираетесь изготовить пиролизный котел длительного горения, то вам следует ознакомиться с его особенностями. Среди основных элементов — камера сгорания, патрубки для слива и подачи воды, место, где установлен вентилятор, форточки, дымоходы, а также регуляторы.Для частного дома рекомендуется использовать оборудование мощностью 40 кВт. Если есть необходимость уменьшить или увеличить этот показатель, то следует изменить параметры агрегата. Если речь идет о небольшом доме, то мощность может варьироваться от 25 до 30 кВт. Если делать небольшие агрегаты, то можно сэкономить не только деньги, но и время.

    Подготовка к сборке

    Лучший пиролизный котел длительного горения — это тот, который вы делаете сами. Ведь вы точно будете знать, какими функциями он обладает, а значит, при необходимости вы справитесь с ремонтом.Для изготовления такого сложного устройства потребуется подготовить широкий спектр материалов и инструментов, в том числе электродрель, электроды диаметром 125 миллиметров, 4-миллиметровые металлические листы, набор профилированных труб, вентилятор. , и сварочный аппарат. В последнем случае лучше всего использовать модель DC. Вам понадобится болгарка диаметром 230 миллиметров, а также набор труб разного диаметра. Мастеру также придется подготовить несколько полос из стали, каждая из которых должна иметь разную толщину и ширину.

    Пиролизные котлы длительного горения, цена на которые может составлять 40 000 рублей, должны быть из стали достаточно толстой; для этого следует использовать листы толщиной 4 мм. Но в целях экономии для корпуса можно использовать сталь толщиной 3 мм.

    Технологии работы

    В котлах этого типа отверстие подачи должно быть немного выше, чем обычно. Важно установить дроссель для контроля количества воздуха, поступающего в топливную камеру. С его помощью можно будет своевременно сообщить о брикетах и ​​дровах.Для изготовления ограничителя можно использовать трубу диаметром 70 миллиметров, ее длина должна превышать длину корпуса агрегата. Самодельные пиролизные котлы длительного горения обязательно должны иметь стальной диск, который снизу крепится к ограничителю с помощью сварки. Этот диск будет образовывать зазор со стенками трубы, он должен составлять 40 миллиметров. Для установки ограничителя необходимо проделать отверстие в крышке устройства. Что касается топливозаборника, то он должен быть прямоугольным. Он закрывается дверцей, на которой есть специальная металлическая пластина, которая обеспечит надежную фиксацию.Внизу должно быть отверстие для золоудаления. Труба, по которой будет двигаться теплоноситель внутри котла, должна иметь изгиб, что улучшит теплоотдачу. Регулировать объем теплоносителя, поступающего в котел, можно с помощью клапана, он устанавливается снаружи.

    На что обратить внимание

    Бытовые пиролизные котлы с длительным горением после изготовления можно запускать, отсутствие окиси углерода в продуктах сгорания будет свидетельствовать о том, что конструкция функционирует правильно и выполнена точно.В процессе эксплуатации придется регулярно следить за состоянием швов, очищая конструкцию от скопившейся сажи и золы. Специалисты советуют использовать пиролизные котлы с системами воздушного отопления, заменив их водяным отоплением. Воздух будет разноситься по трубам, возвращаясь по полу. Такая система не замерзнет при понижении температуры, что может произойти, когда хозяева дома уезжают. В этом случае потребуется слить охлаждающую жидкость.

    Заключение

    В продаже можно найти пиролизные котлы длительного горения «Атмос», их стоимость может равняться 65000 руб.Однако вы можете изготовить такое оборудование самостоятельно.

    Принцип работы и особенности использования, подробный отзыв владельца. Изготовление пиролизных котлов своими руками Пиролизный котел на твердом топливе

    Системы отопления, оснащенные пиролизными котлами, представляют собой современные производительные устройства, создающие комфортные условия в здании. При этом вырабатывается большое количество тепла с минимальными затратами.

    Котлы, работающие на основе процесса пиролиза, в некоторых случаях являются основными источниками тепла в жилых и промышленных зданиях.Недорогое топливо и высокий КПД, система надежного управления оптимальным процессом сгорания — преимущества, влияющие на выбор данного отопительного оборудования.

    В этих установках пиролизный газ производится путем сжигания древесины. В топке создается температура не более 8000 и обеспечивается низкое содержание кислорода. Пиролизный газ смешивается с воздухом и полностью выгорает в камере дожигания.

    Принцип работы и виды пиролизных котлов

    Промышленность выпускает 2 вида оборудования:

    • котлы шахтные с верхней загрузкой топлива;

    В этом случае топливо горит сверху вниз.Решетка находится в топке, что делит ее на несколько отсеков. Сюда загружается древесина твердых пород или другой вид топлива. Во время принятия солнечных ванн в верхней части образуется пиролизный газ, который опускается в нижнюю камеру. Здесь происходит смешение со вторичным воздухом и дожигание.

    По мере того, как газ опускается, нижняя часть дров нагревается, поэтому можно использовать влажные дрова. Для того, чтобы газ спускался и тяга стабилизировалась, в конструкции установлен вентилятор. Он устанавливается в верхней части котла.Воздух подается сверху вниз, так что это установка с верхней продувкой.

    Для улучшения процесса дожига газа на некоторых моделях предусмотрена установка дополнительного нагнетателя. В этом случае воздушный поток проходит прямо в нижнюю камеру. Такая конструкция увеличивает производительность оборудования. Отвод дыма и пара осуществляется через дымовую трубу в систему вентиляции.

    Установки нижней загрузки

    Газовые камеры этого типа расположены в нижней части.Газ проходит в верхнюю часть и здесь сжигается. Для нормальной работы оборудования высота дымохода должна быть не менее 5 м. В котлах этого типа не используются нагнетательные вентиляторы, поэтому они не зависят от подачи электроэнергии. Но производительность у этого типа ниже.

    Независимо от типа оборудования, пиролизные котлы с водяным контуром работают по следующему алгоритму:

    • топливо загружено в камеру;
    • регулятор устанавливает определенный режим работы котла;
    • после прогрева камеры сгорания доступ воздуха перекрывается.Топливо тлеет, происходит повышенное выделение окиси углерода;
    • пиролизный газ проходит в камеру дожигания, смешанный с кислородом, полностью сгорает.

    Это интересно! По словам специалистов, при сжигании сухой древесины лиственных пород оборудование работает на полную мощность. Длина дров не должна превышать 600 мм, а влажность не более 20%. Такое топливо позволит увеличить производительность оборудования и достичь максимальной производительности.

    Преимущества и недостатки пиролизных котлов

    Этот тип отопительного оборудования значительно превосходит печи прямого горения в нескольких областях.К ним относятся:

      • невозможность образования сажи. Это связано с полным сгоранием твердого топлива. Помимо экономической составляющей, эта особенность делает пиролизные котлы более экологичными. В этом случае отходами являются углекислый газ и вода;
      • можно использовать любое твердое топливо. Это связано с его полным сгоранием. Можно использовать любое горючее вещество. Его можно установить на кожевенном производстве, сельскохозяйственных предприятиях, в швейных цехах по переработке мусора и обогреву помещений.При этом производственные отходы полностью утилизируются;

    • процесс пиролиза при сжигании твердой древесины может длиться более 10 часов. Печь прямого горения дает тепло 4 часа;
    • Работа агрегата
    • может быть отрегулирована. В этом случае регулируется сжигание топлива и нагрев воды в контуре. Легкость регулировки обусловлена ​​сгоранием газа и простотой регулирования его расхода. Эта функция позволяет установить автоматическую регулировку и обезопасить работу котлов.

    К недостаткам данного оборудования можно отнести:

    • дороговизна, но стоимость покупки быстро окупится. Это связано с преимуществами пиролизного котла и полным сгоранием топлива;
    • — необходимое условие для использования сухого топлива. При влажности более 20% оборудование может работать с перебоями;
    • для нормальной работы шахтных котлов требуется подача электроэнергии для закачки воздуха в камеру дожигания. Данную технику нельзя использовать в местах, удаленных от линий электропередач.

    Важно! По словам владельцев пиролизного оборудования, работа может быть прервана из-за низкой температуры воды, поступающей из обратного патрубка. Во избежание неудобств потребуется при монтаже системы водяного отопления установить трехходовой вентиль для отвода горячей воды в обратку. Таким образом, нагревая холодную воду обратной магистрали, вы избежите неприятностей и отключите котел.

    Основные правила и условия нормальной эксплуатации

    Для нормальной работы оборудования необходимо соблюдать определенный диапазон температур сгорания топлива.Это диапазон от 2000 до 8000 С. Необходимо провести тонкую настройку устройства. Для предотвращения несчастных случаев при высоких температурах используется водяной контур агрегата. Корпус играет роль теплообменника, между его стенками проходит вода. Эта особенность и встроенный змеевик в одной из стен предотвращают создание запредельной температуры.

    При недостаточной температуре воды прекращается образование пиролизного газа, в камеру сгорания подается воздух и котел работает как обычная печь на твердом топливе.Охлаждение воды ниже температуры 600 ° C не допускается. В этом случае процесс горения без кислорода прекращается в пиролизном котле любого типа.

    Для обеспечения малого водяного контура и перевода оборудования в рабочее состояние в водяном контуре устанавливается дополнительная перемычка (байпас). Регулировка байпаса производится вручную; контроль температуры предусмотрен для установки датчиков температуры.

    Оборудование может работать на любых дровах, брикетах, поддонах.На самом деле можно использовать такой вид топлива, как уголь. Предусмотрена переработка горючих бытовых и промышленных отходов. Но это может вызвать неприятные последствия из-за большого содержания в них полимеров и резины.

    Пиролизные котлы выпускаются только одноконтурными и не могут использоваться для нагрева воды. Но, при отсутствии природного газа, для создания комфортных условий в здании, данный вид оборудования — лучшее решение проблемы.

    Твердотопливные котлы «Суворов» — современное отопительное оборудование для частных домов и промышленных зданий.Модели отличаются длительным временем автономной работы, что позволяет снизить затраты на топливо и обслуживание.

    Назначение твердотопливных котлов длительного горения

    Котлы длительного горения применяются для отопления помещений разной площади. Модельный ряд позволяет выбрать устройство мощностью от 10 до нескольких сотен киловатт. Этого достаточно, чтобы обогреть площадь от 100 до 4300 квадратных метров соответственно.

    Помещение отапливается как по замкнутой системе с принудительной циркуляцией теплоносителя, так и по открытой системе с естественным движением жидкости.

    Основное отличие Суворовского газогенераторного котла от аналогов — регулировка мощности в зависимости от погодных условий. Это обеспечивает комфортную температуру в межсезонье. В базовой комплектации модель предназначена только для отопления, но возможна установка горячего водоснабжения.

    Дополнительный контур на горячее водоснабжение

    В стандартном одноконтурном котле встроен контур ГВС из нержавеющей стали, который обеспечит необходимое количество нагрева воды.Причем модели разной мощности способны готовить разный объем горячей воды за единицу времени:

    • 10 кВт — 200 л / ч;
    • 15 кВт — 250 л / ч;
    • 20 кВт — 300 л / ч;
    • 30 кВт — 400 л / ч.

    При приготовлении большого количества горячей воды параметры двухконтурного котла регулируются. Поскольку максимальная мощность устройства ограничена, уменьшается поступление теплоносителя в систему. Это позволяет повысить температуру подаваемой воды на 35 градусов.

    Принцип работы твердотопливных котлов

    Основным конструктивным отличием устройств этого типа является наличие дополнительной камеры сгорания, в которой сжигаются древесные газы. Процесс сопровождается выделением большого количества тепловой энергии, которая в обычных твердотопливных котлах выбрасывается в дымоход вместе с продуктами сгорания.

    Котлы «Суворов» оснащены системой стабилизации на различной мощности. Это двухступенчатая заслонка, регулирующая подачу воздуха в основную камеру сгорания.Это замедляет и поддерживает процесс горения на одном уровне в течение длительного времени, что гарантирует:

    • комфортный обогрев в межсезонье, избегающий высокой температуры теплоносителя;
    • часа работы на одной закладке дров.

    Соотношение первичного и вторичного воздуха также предусмотрено для максимального дожига древесных газов.

    В моделях «Суворов-М», помимо регулятора тяги, используется специальное устройство, обеспечивающее необходимую для дожигания температуру дымовых газов при снижении генерируемой мощности.

    Отходы

    Обслуживание не займет много времени. Древесные отходы сжигаются без остатка, а зола накапливается в специальном отсеке — зольнике, расположенном в нижней части устройства.

    При периодической работе на полную мощность смола и сажа не накапливаются на внутренних элементах, поэтому чистка камеры сгорания не требуется. Если агрегат долгое время работал на малой мощности и после ее увеличения не достиг своей номинальной мощности, необходимо произвести очистку устройства.Чтобы получить доступ к внутреннему объему, достаточно снять верхнюю крышку.

    Преимущества пиролизных котлов длительного горения

    Благодаря передовым техническим характеристикам твердотопливные котлы имеют ряд преимуществ:

    • На выбор модели номинальной мощностью от 10 до 400 кВт.
    • Возможность использования в системах с естественной и принудительной циркуляцией.
    • КПД — при правильном подборе топлива обеспечивается высокий КПД (до 92%).
    • Современный автоматический регулятор, позволяющий поддерживать мощность в 5 раз ниже номинальной.
    • Вместительный объем камеры сгорания, обеспечивающий непрерывное горение от 14 до 36 часов.
    • Долговечность — производитель дает трехлетнюю гарантию. Футеровка боковых стенок продлевает срок эксплуатации печи.
    • Нет необходимости в регулярной чистке.
    • Возможна комплектация ТЭНом или контуром ГВС.

    Виды топлива, применяемого в твердотопливных котлах

    КПД напрямую зависит от характеристик топлива. Сухая древесина обеспечивает высокую производительность и длительное время автономной работы без дозаправки топлива.Максимально рекомендуемая влажность топлива — 25%, оптимальная — 4-10%.

    Характеристики модели

    Первым на рынке появился дровяной котел «Суворов». Основное преимущество этого устройства перед аналогами — низкая мощность (до 20% от номинальной). Эффект достигнут благодаря конструктивным особенностям двухступенчатой ​​заслонки, регулирующей подачу воздуха в топку.

    Работая над усовершенствованием модели, производитель создал модификацию Суворова М, достоинствами которой стали:

    • длительная эксплуатация без очистки — обеспечивается особенностями формы газового тракта и теплоотражающими элементами на боковых стенках топки;
    • повышенный КПД — достигается благодаря технологии контроля температуры дымовых газов;
    • увеличенное время автономной работы;
    • печь большой емкости.

    Также разработаны более мощные котлы по сравнению с модельным рядом «Суворов».

    Монтаж и подключение отопительного оборудования

    Установка и подключение выполняются в соответствии с применимыми законами и постановлениями лицами с соответствующей квалификацией. После установки сотрудники монтажной организации делают запись в гарантийном талоне, без него гарантия не поддерживается.

    Пиролизные котлы с водяным контуром и без него — высокоэффективное оборудование для качественного и быстрого обогрева помещений.Передовые технологии, лежащие в основе производства, абсолютная безопасность, высокая скорость нагрева и другие преимущества выделяют эти устройства в отдельную группу современных отопительных приборов, которые уже успели занять достойную нишу на рынке, обзавестись широкой аудиторией поклонников и положительными отзывами. .

    Дрова, заложенные в камеру котла, постепенно гаснут и тлеют. В момент недостатка кислорода, помимо тепла, образуется дым и некоторое количество горючих газов.В отличие от древесного топлива, антрацит почти полностью состоит из углерода, что предполагает более низкий нагревательный эффект и выделение только моноксида углерода. В составе дров преобладает целлюлоза (углеводы) и содержится приличное количество воды, поэтому этот вид топлива выделяет самые разные вещества.


    Сравнение конструкции котла

    Время горения газа минимальное, и в процессе горения практически не образуется сажа, что положительно сказывается на КПД нагревателя.Чтобы активировать процесс газовыделения, необходимо хорошо прогреть котел. Чаще всего для этого используется особая конструкция. Несмотря на то, что газовые котлы несколько дороже обычных твердотопливных моделей, эти затраты в ближайшее время окупятся с лихвой.

    Устройство и принцип работы

    Конструкция котла включает 2 камеры: нижняя — для пиролиза, а верхняя — для сжигания газов, выделяющихся в процессе горения.Поскольку все процессы протекают под воздействием высоких температур, все элементы и корпус котла должны быть выполнены из жаропрочных материалов. Чаще всего производители прибегают к чугуну из-за его сверхпрочности, хорошей устойчивости к коррозии и температурному воздействию. Часто встречаются стальные котлы, которые очень быстро нагреваются, а также быстро охлаждаются. В таких конструкциях предусмотрено специальное керамическое покрытие, предохраняющее сталь от пригорания.


    Пиролизный котел

    Принцип работы пиролизного котла заключается в образовании пиролизного газа из массивной древесины при температуре от 200 ° C до 800 ° C и недостатке кислорода с последующим дожиганием выделяющихся газов, которые смешиваются. с вторичным воздухом уже в отсеке дожигателя.

    Для этого: в загрузочную камеру помещается

    • твердотопливных ресурсов;
    • с помощью регулятора выбирается и устанавливается режим горения, после чего котел выступает в роли топки;
    • После того, как топочный отсек достаточно прогрет, регулятор переходит в режим пиролиза. В этот момент перекрывается доступ воздуха, из-за чего древесина постепенно тлеет, а пространство заполняется большим количеством углекислого газа;

    Пиролизный котел с нижней камерой
    • газ поступает во вторую камеру, которая обычно находится в верхней части котла, но в некоторых моделях может быть и внизу;
    • смешиваясь с кислородом, газообразное вещество сгорает, при этом выделяется дополнительное количество тепла, которое нагревает комнату.

    Важно! Поскольку пиролизные котлы длительного горения с контуром хозяйственно-питьевого водоснабжения являются современными и эффективными отопительными приборами, они обеспечивают возможность простого и эффективного управления процессом горения. Кроме того, они решают задачу создания благоприятных условий для образования максимального количества выделяемых газов и тепла.

    Топливо

    Твердотопливные котлы одинаковой производительности могут работать на любом твердом топливе — это может быть торф, уголь (как черный, так и бурый), простая древесина, топливные брикеты.Поскольку все упомянутые виды сырья имеют свои отличительные особенности и качества, время их полного сгорания также превосходно. Например, время горения древесины хвойных пород составляет 5 часов, твердой древесины — 8 часов, а время горения угля достигает 10 часов.


    Древесина — одно из самых доступных видов топлива.

    Любопытно в этом плане и мнение специалистов: все они единодушно заявляют о высоких характеристиках котлов, работающих на твердой и сухой древесине. Для достижения максимальной производительности, хорошего прогрева помещения и долгой безотказной работы оборудования рекомендуется использовать сухие дрова, длина которых не превышает 60 см, а влажность — 20%.

    Важно! Цвет пиролизного газа практически белый, при этом при горении не должно образовываться побочных веществ. Однако при чрезмерно высокой влажности твердого топлива не исключено появление смол, сажи, резкое снижение теплотворной способности оборудования и даже его самопроизвольное затухание.

    Сравнивая древесину и другое твердое топливное сырье, которое может быть использовано только для безотказной работы пиролизного котла, с газом, можно отметить доступность и экологичность первого, дороговизну, а в некоторых случаях невозможность строительства газопровода.

    Что касается твердого топлива, то его много в каждом регионе России, и для его транспортировки потребуется только шоссе и вместительный транспорт. Для многих сельских жителей твердотопливные пиролизные котлы — настоящее спасение.

    Преимущества пиролизных котлов

    Перед покупкой и установкой такого отопительного оборудования следует внимательно выявить и проанализировать все плюсы и минусы той или иной модели или типа котла.

    Пиролизный котел достаточно эффективен и в то же время прост в эксплуатации.

    Итак, пиролизный котел длительного горения по сравнению с другими отопительными приборами имеет ряд неоспоримых преимуществ:

    • расходуемое топливо доступно и свободно продается;
    • высокая эффективность при использовании дров и быстром обогреве помещения вне зависимости от его размера;
    • высокая скорость нагрева теплоносителя;
    • непрерывная работа с одним циклом нагрузки;
    • доступная функциональность и простая регулировка интенсивности горения;
    • простота обслуживания;
    • хорошая стабильность и длительная, не требующая обслуживания работа;
    • простота монтажа пиролизного котла, отсутствие необходимости прокладки и подключения трубопровода;
    • потери тепла незначительны;
    • легкость очистки оборудования за счет образования минимального количества золы в камере и дымоходе при работе;
    • минимальный объем выбросов позволяет не загрязнять окружающую среду.

    Установлен пиролизный котел

    К сожалению, пиролизные котлы длительного горения не лишены недостатков. Один из главных минусов — цена устройства. Вне зависимости от производителя и конструктивных особенностей пиролизных котлов все они несколько дороже других твердотопливных устройств.

    Кроме того, данные котлы являются одноконтурными устройствами, которые не предназначены для нагрева воды для бытовых нужд. Еще один недостаток, о котором уже упоминалось ранее, — это чувствительность оборудования к влажности древесины: при высоких значениях влажности возможно снижение КПД и КПД устройства.Следует отметить и внушительные размеры агрегата. И наконец, регулировка интенсивности горения возможна только в ручном режиме, полная автоматизация не предусмотрена.

    Показатели производительности пиролизного котла

    Помимо топливных ресурсов и их влажности, на производительность отопительного оборудования, КПД и скорость обогрева помещений также влияют следующие факторы:


    Выбирайте котел в зависимости от характеристик помещения
    • температурный режим помещения;
    • необходимый температурный уровень;
    • наличие (отсутствие), а также качество утепления здания;
    • Специфика действующей системы отопления.

    Как выбрать подходящий котел

    Если у вас есть возможность недорого купить или заранее подготовить дрова, то вы можете безопасно и долго, не сомневаясь в высокой производительности работы, купить и установить пиролизный котел длительного горения дома.

    Если вы совсем не уверены в такой возможности, рекомендуем обратить внимание на котел, топка которого сочетает в себе 80% пиролизного сжатия ресурсов твердого топлива и 20% обычного.Эти устройства считаются комбинированными, поскольку позволяют качественно сжигать не только традиционную древесину, но и древесные и угольные отходы, отходы торфа, а также любую другую топливную смесь, влажность которой будет менее 50%. Такой комбинированный отопительный прибор способен сжигать около 80% твердого топлива в режиме пиролиза, а остальные 20% — в режиме самого обычного котла, работающего на твердотопливных ресурсах.


    Устройство пиролизного котла

    При покупке котла обязательно визуально оцените объем загрузочной камеры.Оптимальным вариантом станет устройство, грузоподъемность которого сможет вместить древесину длиной 65 см. Немаловажное значение имеет и покрытие камер: наличие керамобетона обеспечивает целостность отсеков при максимальном нагреве, защищает стены от горения и обеспечивает необходимое горение сырья.

    Внимание! Ознакомьтесь с техническими характеристиками понравившегося оборудования. Обратите особое внимание на показатель продолжительности горения топливных ресурсов: средняя продолжительность горения не должна быть менее 10 часов.

    Работа пиролизного котла: видео

    Комфортная жизнь в холодное время года без отопления невозможна, если только вы не решили перезимовать в Таиланде или на каких-либо других экзотических островах. Что касается печей и котлов, то котел длительного горения — очень хорошая альтернатива другим видам отопительных приборов. Все зависит от предпочтений и целей.

    Допустим, что кроме тепла в доме вас интересует еще и горячее водоснабжение, в этом случае стоит обратить внимание на двухконтурный котел на твердом топливе длительного горения.Все же, скорее всего, бросятся в глаза пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром — в отличие от первых, производители заявляют, что они дают гораздо более высокие показатели КПД, поэтому вторичные газы будут выгорать, а не выводиться через дымоход. Что касается цены, твердотопливные котлы длительного горения российского производства дешевле импортных аналогов.

    Чтобы облегчить поиск среди многочисленной информации, мы составили небольшой рейтинг твердотопливных котлов длительного горения для помещений различного назначения, поэтому остается только выбрать.

    Имя

    Цена, руб.

    Кратко о главном

    Кузов Genus BS 04 выполнен из чугуна высшей категории. Мощность 22,5 кВт (дрова) и 23,3 (уголь). Отапливаемая площадь 230 кв.м. КПД высокий. Теплоизоляция отличная.

    Изготовлен из стали 5 мм марки 09Г2С. По всему периметру камеры сгорания проведена водяная рубашка толщиной 25 мм. Колосники — из толстостенной цельнотянутой трубы. Мощность до 60 кВт.

    Газовый котел для работы на бревнах. Мощность до 80 кВт. Есть дисплей, можно подключить внешнее управление. Напряжение сети однофазное. Защита от перегрева.

    Не требует контроля — просто залейте топливо и установите температуру. Одной закладки хватает на 10-12 часов работы.

    Мощность 20 киловатт. Вы можете добавить обогреватель с панелью управления, чтобы поддерживать тепло в доме, когда нет необходимости отапливать на полную мощность. Дрова использовать нельзя.

    Работает на твердом и жидком топливе, газе.Обход. Рассчитан на площадь до 250 кв.м. Есть две топки и встроенный бойлер на 72 литра. Можно конфорки поставить.

    Выбирайте для домов до 80 кв.м. Одной закладки дров хватает на 72 часа (31 кг) и 120 часов угля — за один раз кладется 88 кг.

    Сталь. Мощность 15 кВт. Есть возможность подключить электронагреватель.Емкость топливного бака, л: 35 Тип топлива: уголь.

    В линейке агрегаты разной мощности от 6 до 12 киловатт. Оснащен воздухоотводчиком и предохранительным клапаном. Плюс — автономная работа без подключения к электросети.

    Работает на любом топливе. Очень быстро нагревается. Мощность 9 кВт, но хватит на комнату до 100 кв.м.

    Оборудован внешней топкой, верхним нагревателем и панорамным термостойким стеклом, что позволяет наблюдать за процессом горения и нагревать топку из соседнего помещения.

    Рассчитан максимум на 10 кубиков. Тип топки — открытая. Плюс — быстрый прогрев за счет подачи нагретого воздуха от стенок топки к каменке.

    Имеется зольник съемный. Нагревается быстро, но рассчитан всего на 12 куб.

    Универсальная мощность 10 кВт.Печь предназначена для полуметровых бревен. Форма округлая объемная, за счет чего топлива размещается больше и горит дольше.

    Преимущество таких устройств в универсальности в том, что одно устройство и нагревает, и нагревает воду. Современные модели отличаются качественной сборкой, экономичным расходом топлива и автономностью. При необходимости их можно доукомплектовать вторым контуром или подключить котел.

    RODA BRENNER CLASSIC R BCR-04

    Твердотопливный котел длительного горения из чугуна с чугунным теплообменником и термоманометром. Регулировка температуры воды осуществляется механически. Требуется установка противоконденсатного насоса. Также этот агрегат постоянно входит в рейтинг лучших.

    RODA BRENNER CLASSIC R BCR-04

    Технические характеристики:

    Применяются в системах отопления с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя.Могу использовать как основной источник, так и как резервную копию. Цена агрегата 42500 руб.

    • доступная цена;
    • хорошая изоляция и отвод тепла;
    • возможность использования любого вида твердого топлива;
    • легко подключить самостоятельно.

    Пользователи не обнаружили видимых недостатков.

    Твердотопливные котлы длительного горения — полуавтоматы от компании Неделка, помогут скоротать холодные ночи, не спускаясь в котельную.Не нужно перезагружать топливо каждые 4 часа, ведь это котел длительного горения до 7 суток, он будет работать тихо без дополнительной закладки — все благодаря оригинальной технологии производителя.

    Технические характеристики:

    Цена 100 450 руб.

    • вентилятор и панель управления включены;
    • опции: теплый пол, бойлер с косвенным нагревом.
    • чистка непростая, занимает около 2 часов;
    • конденсат внутри, в результате коррозия;
    • высокая цена.

    Wisman — пиролизный котел длительного горения доступен в градациях от 18 до 45 кВт. Она изготовлена ​​из чугуна, а печь — из огнеупорной стали 0,8 см. Управлять им очень легко с помощью заслонок первичного и вторичного воздуха. Дровяной котел длительного горения с топкой, достаточно глубокой глиняной камерой, позволяет уместить дрова длиной до 0,5 м — это увеличивает время до следующей заправки. Электронный дисплей показывает потребляемую температуру.

    С силиконовым соплом. Он оснащен автоматическим ограничителем, который ограничивает колебания температуры в пределах безопасного стандарта, установленного производителем. Количество вращательных движений вентилятора можно контролировать с панели. Дровяные котлы длительного горения для отопления дома Viessmann подарят уют, тепло и бесперебойную работу.

    Технические характеристики:

    Стоимость оборудования 138700 руб.

    • не подвержен коррозии;
    • защитный теплообменник и дымоудаление;
    • легко чистится;
    • подключается как самостоятельно, так и в дополнение к существующему котлу.
    • высокая цена;
    • нужно загружать топливо каждые 4 часа.

    Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром работают от одной закладки до 12 часов, отдавая 24 кВт. Полностью независимый от вспомогательных источников энергии — внеплановое отключение электроэнергии больше не проблема. Наличие двух контуров дает возможность нагревать воду, помимо отопления.

    Технические характеристики:

    Цена 88000 руб.

    • экономичный расход топлива;
    • все управление механическое.
    • не использовать антифриз;
    • частая очистка от золы и копоти;
    • иногда хлипкая сборка корпуса, особенно дверей;
    • без расширительного бачка;
    • «Кушает» много дров.

    Угольные котлы длительного горения средней мощности для частных домов передают накопленную энергию в водяной контур через решетку.Толкатели очищаются автоматически благодаря специализированному механизму. Встроенный датчик автоматически терморегулирует тягу.

    Технические характеристики:

    Цена 44300 руб.

    • возможность добавить блок обогревателя с панелью управления для поддержания тепла в доме, когда в нем прохладно, но недостаточно, чтобы утонуть в полную силу.
    • дрова не топят;
    • Неудобное расположение терморегулятора.

    Главное отличие дачных агрегатов от дома — отсутствие необходимости частой заправки.Мы не так часто бываем на даче, но это не лишает нас необходимости поддерживать там тепло. В зависимости от выбранной модели подбрасывать дрова в камеру сгорания необходимо от одного раза в 3-4 часа до 12 часов.

    WIRBEL ECO-CKB 25 кВт

    Еще один двухконтурный твердотопливный котел длительного горения. Он подарит тепло коттеджу, загородному дому или коттеджу площадью до 250 кв.м. Австрийское качество гарантирует бесперебойную работу от одной загрузки более 9 часов.Устройство комбинированное, что расширяет возможности пользователя в прямом смысле слова использовать любой вид топлива. Печь изготовлена ​​из стали толщиной 0,5 см.

    WIRBEL ECO-CKB 25 кВт

    Технические характеристики:

    Цена 148900 руб.

    • встроенный бойлер на 72 литра;
    • возможность ставить кольца;
    • отдельный насос не требуется;
    • в комплекте с термометром, зольником и инструментом для чистки.
    • после длительного использования может треснуть при включении;
    • при разливке угля на оператора высыпается большое количество пыли и сажи;
    • требует частой чистки.

    Компания Stropuva предлагает твердотопливные котлы длительного горения. Оборудование позволяет отапливать помещение площадью до 80 кв.м. Тепло от одной закладки передается за 72 часа — это только плюс, но уголь дает еще более потрясающий эффект — 120 часов. В топку однократно помещается 31 кг дров длиной до 45 см и целых 88 кг угля. Производитель предлагает широкую палитру, поэтому устройство впишется в любой интерьер.

    Технические характеристики:

    Стоимость 65000 руб.

    • затоплен углем, пеллетами, брикетами и дровами;
    • комплексное оборудование.
    • без зольника;
    • образуется деготь, издает резкий неприятный запах;
    • короткая обратная тяга провоцирует оседание гудрона;
    • Использование влажного топлива приводит к утечкам на полу вокруг агрегата.

    Утеплить дачу в холодное время года поможет НМК «Сибирь». Используемая технология позволяет не разводить огонь каждые два часа, ведь одной закладки хватит на целый день.

    НМК Магнум KDG 15 TE

    Технические характеристики:

    Цена 36500 руб.

    • возможность опционально оснастить ДУ и ТЭНами;

    Идеальный вариант для обогрева теплиц. Удобно то, что система водяного контура легко подключается, за счет чего будет прогреваться и почва, и воздух внутри.

    Прометей 12М-3

    Твердотопливный отопительный котел длительного горения российского производства изготовлен из жаропрочной стали.Он оборудован трехходовым теплообменником, водяной рубашкой и тремя вертикальными камерами. Управление заслонкой автоматическое. Устройство способно отдавать тепло в течение 8-12 часов с момента заполнения камеры сгорания. Топка покрыта огнеупорным шамотом — это тоже влияет на количество выделяемой энергии. Умеет утеплить комнату до 100 квадратов.

    Прометей 12М-3

    Технические характеристики:

    Цена 31500 руб.

    • с воздухоотводчиком и предохранительным клапаном;
    • автономная работа без подключения к электросети.
    • не предназначено для сжигания древесины;
    • служит не более 5 лет;
    • много «кушает» горючее.

    Котлы длительного горения на твердом топливе от отечественного производителя пожирают любое твердое топливо — так что проблем с этим товаром быть не должно. Прекрасно вписывается в хозяйственные, промышленные или жилые здания до 90 кв.м. Его также можно подключить к газу, если вы купите газовую горелку.

    Технические характеристики:

    Стоимость 28 600 руб.

    • всеядны, эффективны;
    • быстро нагревается.
    • трудности при установке и чистке;
    • может пахнуть костром;
    • дымит во время топки;
    • топочная камера небольшая.

    Конструкция очень похожа на классическую печь, но нагретый дым не направляется в дымоход, а используется для нагрева камней, находящихся в печи. При выборе важен тип ТЭНа и теплообменника. Также обратите внимание на принцип работы используемого для нагрева воды.

    Катунь

    Компания

    НМК выпускает котел длительного горения Магнум, но помимо этого есть еще достойные модели для бани. Этот твердотопливный котел длительного горения является усовершенствованной версией топки «Сибирь». Изготовлен из стальных огнеупорных листов толщиной 6 мм. «Раскочегарит» баня объемом в пределах 12-24 м³. Вторичный дожиг газов позволяет увеличить тепловую мощность без дополнительного забрасывания дров. Камни, из которых образовывалось паровое облако, нагреваются за 2 часа.

    Банная печь «Катунь»

    Размеры печки сравнительно небольшие — 78х57х90 см. Общий вес 160 кг, вес камней достигает 200 кг. Стоимость 25000 руб.

    • можно отапливать бурым углем;
    • система прозрачного стекла;
    • очистить дымоход намного проще за счет конструкции оборудования;
    • возможность оснащения теплообменником;

    Один минус — на такую ​​малышку цена высока.

    Котел на дровах подойдет для уютной бани объемом не более 10 кубометров. Изготовлен из жаропрочной стали. Вверху находится отсек для нагревательных камней. Производитель рекомендует использовать только определенный вид камня — чтобы рекуперация тепла была более эффективной.

    Размеры печки сравнительно небольшие — 67х42х61,5 см. Общий вес всего 40 кг, вес камней 20 кг. Диаметр дымохода 115 мм.Стоимость 6670 руб.

    Plus — доступная цена. Минус — не подходит для больших парилок.

    Чудесные котлы длительного горения на твердом топливе компании GREIVARI, не оставят равнодушными любителей пара. Отопительные котлы на дровах длительного горения быстро нагреют парную объемом 12 м³, за счет толщины стенок камеры сгорания 6 мм. Камни весом до 45 кг помещаются в утеплитель. Отзывы покупателей очень оптимистичны, и они продают это как горячие пирожки.

    Вес агрегата 53 кг. Диаметр дымохода 115 мм. Цена 9 200 руб.

    • зольник съемный;
    • быстро нагревается.

    Минус — не подходит для больших ванных комнат.

    Покупка техники не только поможет сохранить машину в тепле, но и создаст комфортные условия для проведения ремонтных работ. Запуск автомобиля в холодное время года напрямую зависит от температуры окружающей среды.

    Куппер Уют

    Компактный и экономичный дровяной котел проработает до 7 часов с одной закладки.Он весит всего 67 кг — установить самостоятельно не составит труда. Изготовлен из толстых стальных листов.

    Куппер Уют

    Технические характеристики:

    Цена 20 450 руб.

    Plus — универсальный, безопасный.

    Минус — установка требует помощи специалистов.

    Твердотопливные котлы — выбор владельцев гаражей. Утопить его можно чем угодно, кроме того, можно сжечь скопившийся мусор, а также получить тепло от вроде бы таких ненужных вещей.Мощности 12 кВт хватит, чтобы отапливать 120 кв.м.

    Технические характеристики:

    Стоимость 25000 руб.

    В приоритете компактный размер — он занимает много места, но очень медленно нагревается.

    Что лучше — котел длительного горения на угле или дровах

    Этот вопрос всегда задают те, кто только задумывается о переходе на нетвердотопливные котлы длительного горения. Рассмотрим положительные и отрицательные стороны каждого вида топлива.

    В общем, это все основные критерии, по которым выбирается тот или иной вид топлива.

    ВИДЕО: Чем отличается котел длительного горения от обычного

    28.03.2017 Евгений Фоменко

    Пиролиз — что это?

    Пиролиз применительно к отопительному оборудованию означает выделение летучих газов в процессе сжигания топлива. Наибольшая интенсивность наблюдается при температуре выше 450 градусов и недостатке кислорода.Это учтено в конструкции пиролизных котлов, которые имеют две камеры сгорания и регулируемую подачу кислорода.

    Топливо горит непосредственно в одной камере, а газы выделяются во второй. Это позволяет значительно повысить КПД оборудования по сравнению с классическими твердотопливными котлами. В аппараты пиролизного типа необходимо закладывать топливо всего 2–3 раза в сутки. Чтобы выбрать лучший пиролизный котел длительного горения, рассмотрите возможные конфигурации.

    Конструктивные особенности и типы котлов

    Кол-во контуров

    По количеству контуров пиролизные котлы бывают одноконтурными, двухконтурными и многоконтурными. Одноконтурные предназначены только для обеспечения обогрева помещения. Чтобы обеспечить с их помощью горячую воду, необходимо дополнительно приобрести бойлер косвенного нагрева.

    Двухконтурные модели одновременно обогревают помещение и нагревают воду для бытовых нужд. Их отличает более сложная конструкция, установка и высокая цена.Такое оборудование подходит для дома, в котором они постоянно проживают. Иногда встречаются многоконтурные котлы, в которых больше двух контуров. Дополнительный контур можно использовать, например, для создания теплого пола.

    Материал корпуса

    Корпус пиролизного котла может быть стальным или чугунным. Стальные котлы легче и дешевле. Их легче транспортировать и устанавливать. Более дорогие чугунные модели отличаются повышенной надежностью. Чугун устойчив к коррозии и не имеет сварных швов.Недостаток — хрупкость материала, при резком перепаде температур он может треснуть.

    Стальной пиролизный котел

    Топка

    Отдельной разновидностью являются пиролизные котлы верхнего горения с циклической заправкой топливом. Такие модели могут работать на одной порции до суток. Это достигается за счет того, что дров закладывается больше, и всегда горит или тлеет только верхний слой. Здесь следует использовать только качественное, хорошо просушенное твердое топливо. Особенность использования в том, что до тех пор, пока не сгорела последняя закладка, мы не можем добавить дрова.

    Принцип действия

    По принципу действия различают конвекционные и воздухонагревательные модели. Конвекционные котлы нагревают теплоноситель, который впоследствии насосами распределяется по радиаторам, которые могут находиться в разных помещениях.

    Воздухонагреватели предназначены для прямого нагрева воздуха в помещении. Чаще всего применяется в производственных помещениях и в небольших домах на 1-2 комнаты.

    Зависимость от электричества

    Энергонезависимые модели оснащены механической панелью управления.Проста в обслуживании и надежна. Котлам с электронным управлением требуется электричество для работы. Их преимущество — более тонкая настройка. Ряд моделей продается без панели управления. Покупается отдельно, в зависимости от потребностей.

    Панель управления пеллетного котла Atmos

    Виды топлива

    Дрова

    Одним из самых эффективных видов топлива для пиролизных котлов являются дрова. В них очень высокий процент летучих веществ, что требуется для процесса пиролиза.Важно выбрать высушенную древесину, этот параметр очень сильно влияет на эффективность.

    Котел на дровах производит наименьшее количество вредных выбросов в атмосферу. Также на дереве срок службы оборудования большой из-за недостатка в них серы, которая разрушительно действует на корпус устройства. При покупке важно правильно подобрать размер планок. Для этого рулеткой измеряют глубину топки.

    Уголь

    Уголь

    может сильно различаться по чистоте и, соответственно, по теплоотдаче.Самый дорогой и эффективный бурый уголь. Во время тления выделяет наибольшее количество газа. На втором месте уголь, на третьем — антрацит. При работе на угле котел будет быстрее изнашиваться из-за содержания в нем серы, что приводит к коррозии.

    Пеллеты

    Пеллеты

    Пеллеты — это гранулы, которые производятся из измельченных отходов. Сырьем для них могут быть опилки, торф, бумага, солома и так далее. Они экологически чистые; в их производстве не используются химические вещества.Современные пеллетные котлы по мере необходимости оснащаются системой автоматической загрузки топлива.

    Выбор модели

    Termico пиролиз 12 кВт

    Одна из самых популярных моделей. Он имеет один контур, мощность 12 кВт и может отапливать до 120 квадратных метров жилой площади. Камера сгорания открытого типа. Стальной теплообменник, электронная панель управления. Толщина металла, из которого изготовлен котел, составляет 5 мм.

    Может работать практически с любым видом твердого топлива и дровами с влажностью до 40%.Глубина топки позволяет размещать бруски длиной до 37 см. Время выхода в режим пиролиза — около 10 минут. Тип установки — напольный, габариты 478 * 1126 * 981 мм, вес 170 кг.

    Пиролизный котел Termico

    Буржуй-К МОДЕРН-12

    Бытовые приборы Буржуй-К производятся в Харькове и зарекомендовали себя в работе. Мощность 12 кВт, имеет один контур, отапливает до 120 кв. м. дома. Энергонезависимая с механической панелью управления.Большая топка объемом 30 литров при глубине 40 см, что позволяет загружать длинные бруски.

    Решетка чугунная. Расход топлива 1,2 кг в час. Имеет возможность дополнительно подключить ТЭН для поддержания температуры теплоносителя в случае окончания твердого топлива. Устанавливается на полу, габариты 718 * 459 * 560 мм, вес 87 кг.

    Котел Буржуй-К МОДЕРН-12

    ВАТТЕК ПИРОТЕК 30

    Пиролизный котел WATTEK PYROTEK 30 тепловой мощностью 30 кВт и один контур.Имеет закрытую камеру сгорания. Электронное управление с дисплеем на русском языке. Имеет несколько режимов работы: стандартный, летний, с приоритетом горячего водоснабжения. Первичный стальной теплообменник. Работает только на древесном топливе. Габариты 530 * 1145 * 915 мм.

    Котел WATTEK PYROTEK 30

    Более подробную информацию о популярных моделях пиролизных котлов Вы найдете в статье здесь:

    Facebook

    Твиттер

    В контакте с

    Одноклассники

    Google+

    Сжигание пластиковых отходов — хорошая идея?

    Эта статья была создана в сотрудничестве с Национальным географическим обществом.

    Что делать с разливающимся потоком пластиковых отходов, если мы не хотим видеть, как они зацепляются за ветки деревьев, плывут в круговоротах океана или забивают желудки морских птиц и китов?

    Согласно отчету Всемирного экономического форума, в ближайшие 20 лет производство пластика увеличится вдвое. Тем временем уровень переработки пластика колеблется в районе 30 процентов в Европе, всего девять процентов в США и нулевой или близкий к нему в большинстве развивающихся стран.

    В январе этого года консорциум нефтехимических компаний и компаний, производящих товары народного потребления, названный Alliance to End Plastic Waste, в том числе Exxon, Dow, Total, Shell, Chevron Phillips и Procter & Gamble, обязались потратить 1 доллар.5 миллиардов за пять лет по проблеме. Их цель — поддержка альтернативных материалов и систем доставки, усиление программ рециркуляции и, что еще более спорно, продвижение технологий, которые превращают пластмассы в топливо или энергию.

    Сложные печи для сжигания пластика и других городских отходов могут производить достаточно тепла и пара для вращения лопастей турбины и выработки электроэнергии для местной сети. Европейский Союз, который ограничивает захоронение органических отходов, уже сжигает почти 42 процента своих отходов; U.С. горит 12,5%. По данным Мирового энергетического совета, аккредитованной в ООН сети, которая представляет ряд источников энергии и технологий, сектор переработки отходов в энергию, вероятно, станет свидетелем устойчивого роста в ближайшие годы, особенно в Азиатско-Тихоокеанском регионе. В Китае уже работает около 300 заводов по переработке отходов в энергию, еще несколько сотен находятся в стадии разработки.

    «Поскольку такие страны, как Китай, закрывают свои двери для иностранных отходов, а перегруженная отрасль переработки не справляется с кризисом, связанным с загрязнением пластиком, — говорит Джон Хосевар из Гринпис, — сжигание отходов будет все чаще продвигаться как легкая альтернатива.”

    Это хорошая идея?

    Сжигание пластикового мусора для создания энергии звучит разумно: пластик, в конце концов, сделан из углеводородов, как и нефть, и более энергоемкий, чем уголь. Но на пути к большому распространению сжигания мусора вырисовывается несколько препятствий.

    С одной стороны, размещение заводов по переработке отходов в энергию, таких как размещение полигонов, сложно: никто не хочет жить рядом с заводом, который может принимать сотни заполненных мусором грузовиков в день. Обычно растения оказываются возле населенных пунктов с низким доходом.С 1997 года в США была установлена ​​только одна новая установка для сжигания отходов.

    Установки по переработке отходов в энергию также дороги в строительстве и эксплуатации, поэтому они, как правило, берут больше за опрокидывание мусора, чем за свалки. А поскольку заводы работают наиболее эффективно с постоянными потоками отходов, их владельцам часто приходится привозить материал издалека.

    Крупные электростанции вырабатывают достаточно электроэнергии для снабжения десятков тысяч домов. Но исследования показали, что переработка пластиковых отходов позволяет экономить больше энергии — за счет уменьшения необходимости извлекать ископаемое топливо и перерабатывать его в новый пластик, — чем может образоваться при их сжигании вместе с другими бытовыми отходами.

    Наконец, предприятия по переработке отходов в энергию могут выделять низкие уровни токсичных загрязнителей, таких как диоксины, кислые газы и тяжелые металлы. Современные заводы используют сложные скрубберы, осадители и фильтры для улавливания этих соединений, но, как осторожно заявляет Всемирный энергетический совет в отчете за 2017 год, «эти технологии полезны, пока установки сжигания правильно эксплуатируются и выбросы контролируются».

    Некоторые эксперты опасаются, что страны, в которых отсутствуют законы об охране окружающей среды или строгое соблюдение законов, могут попытаться сэкономить деньги на контроле за выбросами.А еще есть постоянное производство парниковых газов при сжигании. В 2016 году мусоросжигательные заводы в США выпустили эквивалент 12 миллионов тонн углекислого газа, более половины которого приходится на пластик.

    А лучше сжечь?

    Другой способ преобразования отходов в энергию — газификация, процесс плавления пластмасс при очень высоких температурах при почти полном отсутствии кислорода (что означает, что токсины, такие как диоксины и фураны, не образуются). В процессе генерируется синтетический газ, который используется для зажигания турбин.Но с таким дешевым природным газом заводы по газификации неконкурентоспособны.

    Сейчас более привлекательной технологией является пиролиз, при котором пластмассы измельчаются и плавятся при более низких температурах, чем газификация, и в присутствии еще меньшего количества кислорода. Тепло разрушает пластмассовые полимеры на более мелкие углеводороды, которые могут быть переработаны в дизельное топливо и даже в другие нефтехимические продукты, включая новые пластмассы. (Альянс за ликвидацию пластиковых отходов включает пиролизные компании.)

    В настоящее время в США работают семь относительно небольших пиролизных заводов.S., некоторые из них все еще находятся в стадии демонстрации, и технология, похоже, распространяется по всему миру, с производственными мощностями в Европе, Китае, Индии, Индонезии и на Филиппинах. По оценкам Американского химического совета, США могут поддерживать 600 пиролизных установок, обрабатывающих 30 тонн пластика в день, что в общей сложности составляет около 6,5 млн тонн в год — чуть менее одной пятой из 34,5 млн тонн пластиковых отходов, которые сейчас производит страна.

    Пиролиз может обрабатывать пленки, пакеты и многослойные материалы, которые недоступны большинству механических переработчиков, говорит Приянка Бакая, основательница компании Renewlogy, производящей топливо из пластика.По ее словам, он не производит никаких вредных загрязняющих веществ, кроме «минимального количества углекислого газа».

    С другой стороны, критики называют пиролиз дорогой и незрелой технологией, когда стартапы приходили и уходили на протяжении многих лет, неспособные выполнить свои ограничения по контролю за загрязнением или технические и финансовые цели. По-прежнему дешевле производить дизельное топливо из ископаемого топлива, чем из пластиковых отходов.

    Но возобновима ли она?

    Является ли топливо из пластика возобновляемым ресурсом? Согласно базе данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности, 16 U.Южные штаты считают твердые бытовые отходы, в том числе содержащиеся в них пластмассы, возобновляемым источником топлива. Но пластмассы не возобновляемы в том смысле, в каком это дерево, бумага или хлопок. Пластмассы не растут из-за солнечного света: мы производим их из ископаемого топлива, добытого из земли, и каждый шаг в этом процессе потенциально может привести к загрязнению.

    В Европейском Союзе возобновляемой считается только биогенная фракция твердых бытовых отходов. Но независимо от того, как ЕС считает свой углерод, сжигание пластика для топлива в мусоросжигательных заводах вместе с остальными отходами, похоже, противоречит принятию союзом в 2015 году целей «экономики замкнутого цикла», которые направлены на сохранение ресурсов, используемых для как можно дольше и призываем к тому, чтобы к 2030 году вся пластиковая упаковка была многоразовой, перерабатываемой или компостированной.

    «Когда вы берете ископаемое топливо из земли, делаете из него пластмассы, а затем сжигаете эти пластмассы для получения энергии, становится ясно, что это не круг — это линия», — говорит Роб Опсомер из Фонда Эллен Макартур, который продвигает усилия по экономике замкнутого цикла. Но пиролиз, добавляет Опсомер, можно считать частью экономики замкнутого цикла, если его продукты используются в качестве сырья для новых высококачественных материалов, включая прочный пластик.

    Сторонники нулевых отходов обеспокоены тем, что любой подход к преобразованию пластиковых отходов в энергию не способствует снижению спроса на новые пластиковые изделия и, тем более, смягчению последствий изменения климата.«Улучшить эти подходы — значит отвлечься от реальных решений», — говорит Клэр Аркин, участница кампании Глобального альянса за альтернативы мусоросжигателям, то есть решений, которые позволяют людям использовать меньше пластика и повторно использовать и перерабатывать больше.

    Исправление: В эту историю внесены исправления, в которых говорится, что Европейский Союз не считает пластиковые отходы возобновляемым топливом.

    Элизабет Ройт является автором книги Garbage Land: On the Secret Trail of Trash .

    Эта история является частью программы Planet or Plastic? — наших многолетних усилий по повышению осведомленности о глобальном кризисе пластиковых отходов.Узнайте, что вы можете сделать, чтобы уменьшить количество одноразового пластика, и примите это обещание.

    Обзор технологических установок для сжигания топлива в шинах

    Контролируемое сжигание шин или ТПС в качестве топлива наиболее часто происходит на двух типах технологических установок — печах и котлах. В этой главе описывается общий технологический процесс цементных печей и котлов. Будут описаны различные типы конфигураций котла, обращая внимание на последствия сжигания шин или ТПС.Обжиговые печи в двух отраслях промышленности дополнительно обжигают шины или TDF — производство извести и, чаще, производство цемента.

    В настоящее время в США несколько котлов работают за счет сжигания только целых шин или TDF, и все они используются в электроэнергетике. Они обсуждаются в главе 3 «Специализированные предприятия по производству шин для энергии». В главе 4 «Использование шин и TDF в печах для обжига портландцемента» более подробно обсуждается использование TDF в печах для обжига извести и цемента.

    Чаще всего котлы сжигают шины или ТПС в качестве дополнительного топлива для угля, газа, топлива из отходов (RDF) или древесных отходов.Две отрасли, где дополнительное использование TDF является наиболее распространенным, — это электроэнергетика, где основным топливом чаще всего является уголь, и целлюлозно-бумажные комбинаты, где основным топливом чаще всего являются древесные отходы, также известные как свиное топливо. Эти отрасли более подробно рассматриваются в главе 5 «Использование TDF в котлах на древесных отходах» и в главе 6 «Шины в качестве дополнительного топлива в электрических котлах».

    Наконец, в нескольких других промышленных процессах был испытан или использован TDF в качестве дополнительного котельного топлива к углю или RDF.К ним относятся заводы по производству химикатов, стекла, зерна, рулевого управления и редукторов, а также тракторов. Эти другие промышленные процессы сгруппированы вместе и обсуждаются в главе 7 «Дополнительное использование TDF в других котельных».

    2.1 ПЕЧИ

    В ротационных печах для обжига портландцемента в качестве дополнительного топлива используется TDF или цельные шины. Обжиговые печи представляют собой большие цилиндры, которые слегка наклоняются к одному концу и медленно вращаются, так что подаваемый материал перемещается к дальнему концу под действием силы тяжести.1 Топливо обычно сжигается в нижнем конце, так что горячие газы поднимаются вверх через печь, проходя противотоком нисходящему сырьевому материалу. корма превращаются в камнеподобное вещество, называемое клинкером. Клинкер охлаждается после выхода из печи, а затем измельчается с гипсом для получения цемента.1 При нормальной работе из печи не выходят твердые отходы, такие как зола или шлак; все сырье и компоненты топлива включены в клинкер.Даже если печь вышла из строя, образующийся клинкер, не отвечающий техническим требованиям, часто можно повторно измельчить и отправить в печь. Подробная информация о процессе цементирования и воздействии на окружающую среду представлена ​​в главе 4.

    Когда цельные шины используются в качестве дополнительного топлива при производстве цемента, они обычно попадают в процесс с верхнего конца печи. В зависимости от конкретного технологического процесса на предприятии, TDF может быть добавлен в загрузочный конец, в нижний (обжиговый) конец или в подогреватель / прекальцинатор сырого сырья, который расположен перед входом сырого сырья.Эти варианты более подробно описаны в главе 4, Использование шин и TDF в печах для обжига портландцемента.

    2.2 КОТЛЫ

    Тип конфигурации котла и метод розжига существенно влияют на успешность сжигания шин или ТПС. Этот раздел служит для обобщения последствий сжигания ТДФ в нескольких конфигурациях котлов, наиболее распространенных в настоящее время в отрасли.

    Угольное топливо в котлах сжигается в основном путем сжигания взвеси или сжигания на решетке. Конфигурации котлов, которые сжигают топливо во взвешенном состоянии, включают кипящий слой и циклонные типы.Горение происходит в основном на решетке в котлах с недокормкой. Горение происходит как в подвесе, так и на решетках в котлах с разбрасывающими стоками, в зависимости от объема топлива и типа решетки, т. Е. Ходовое, возвратно-поступательное или цепное.

    TDF трудно сжигать в суспензии из-за его размера и веса. Имеется некоторый промышленный опыт сжигания TDF в пылевидных, циклонных и разбрасывающих / топочных котлах. Одна коммунальная компания проверила целые шины в пылевидном котле. В последнее время большой интерес и некоторые испытания TDF были сосредоточены на использовании TDF в котлах с псевдоожиженным слоем, где топливо суспендировано в горячем слое из инертного материала.

    Металл, содержащийся в шинах, может вызвать проблемы при эксплуатации. Если используются цельные шины или TDF, проволока, проволока должна быть удалена с решетки или станины. Проволока, застрявшая на решетке, может расплавиться и закупорить отверстия в решетке, жизненно важные для поступающего воздуха для горения2. Небольшие кусочки радиальной проволоки матового типа могут образовывать скопления в форме «птичьего гнезда», которые блокируют стыки конвейера, точки выхода шлака и шнеки. 2 Кроме того, предприятиям по продаже шлака, образующегося в результате сгорания, может потребоваться отделение металла от шлака для сохранения товарного продукта.На одном предприятии шлак превращается в мелкие шарики, которые они продают. Поскольку покупатели не могли терпеть тяжелую проволоку с острым бортом, компания установила магнитный сепаратор для удаления проволоки. Другие предприятия решили, что ИВС без проводов является обязательным. 3,4

    Также проблемой может быть содержание цинка в шинах. Котлы, сжигающие топливо во взвешенном состоянии, обычно поддерживают более высокую температуру в камере (2000 ° F), чем котлы, сжигающие на решетке (1600-1650 ° F). При температуре 2000 ° F соединения цинка из TDF

    может быть довольно нестабильным.5 Кристаллы оксида цинка могут конденсироваться на поверхности шлака или золы в более прохладных областях, и в этом случае цинк может выщелачиваться позже со свалки и вызвать превышение санитарно-гигиенических норм грунтовых вод. из которых он не вымывается 5

    В следующих разделах описывается каждый тип котла и дается краткая информация о его работе с TDF и без него.

    2.2.1 Котлы на пылеугольном топливе

    В пылевидном котле уголь измельчается до консистенции талька в мельнице, а затем уносится воздушным потоком, который подается через горелки в камеру сгорания котла.6 Стрельба, таким образом, происходит в перерывах. Пылевидные котлы могут быть с мокрым дном, что означает, что используются угли с низкой температурой плавления золы, а расплавленная зола сливается со дна печи, или могут быть с сухим днищем, что означает, что используются угли с высокими температурами плавления золы, могут применяться методы сухого удаления золы6

    Температура плавления золы — это температура, при которой частицы золы начинают плавиться и агломерировать; расплавленная зола вызывает закупоривание отверстий в колосниковой решетке и может серьезно повредить котел.Следовательно, более высокая температура плавления золы означает меньше проблем с золой. Однако содержание железа в TDF имеет тенденцию к снижению температуры плавления золы. Поэтому в некоторых случаях может потребоваться уголь более высокого качества с более высокой температурой плавления, чтобы противодействовать эффекту TDF.

    Поскольку котлы, работающие на пылевидном угле, предназначены для сжигания топлива в суспензии, обычно используются небольшие TDF.7 TDF часто имеет максимальный диаметр 1 дюйм, но может быть и от 1/4 до

    .

    дюйма.7 Даже в этом случае котлы, работающие на пылевидном угле, часто необходимо модифицировать с помощью решетки для отвала, чтобы ТПС, падающий на дно, мог воспламениться.7 Одно коммунальное предприятие тестирует целые шины в котле для измельчения угля. 8 Более подробно это описано в главе 6.

    Исследовательский институт электроэнергетики (EPRI) создал компьютерную модель для оценки совместного сжигания трех альтернативных видов топлива с углем в пылевидном агрегате мощностью 50 МВт, модифицированном для обеспечения подачи альтернативного топлива.7 Предполагалось, что выбросы твердых частиц из котла равны контролируется ESP. Модель предполагает, что TDF имеет максимальный размер 1 дюйм, без проводов, и что процентное содержание TDF варьируется от 0 до 100 процентов.Предполагалось, что котел потребует модификации приемного, складского и пневмотранспортного оборудования, а также установки колосниковой решетки для обеспечения полного сгорания более крупных кусков.7 Результаты показали, что ТДФ, сжигаемый совместно с углем, не оказывает существенного влияния на котел. производительность.7 КПД котла действительно снизился, а полезная тепловая мощность увеличилась с увеличением процента TDF, потому что требовалось больше избыточного воздуха, более чем компенсировало преимущества более высокого тепла и более низкой влажности TDF по сравнению с углем.7 Хотя EPRI смоделировал входной TDF до 100 процентов, в документе отмечалось, что в действительности 20-процентный TDF может быть пределом для большинства конфигураций котла из-за ограничений котла по топливу или производительности.7

    2.2.2 Циклонные котлы

    Циклонные котлы, как и агрегаты с мокрым подом пылевидного угля, сжигают уголь с низкой температурой плавления, но уголь измельчается так, что его 95 процентов меньше 1/4 дюйма. 9 Уголь подается тангенциально к установленным циклонным горелкам. расположены горизонтально снаружи котла и имеют цилиндрическую форму.9 Типичная циклонная горелка показана в

    .

    Рисунок 2-1.10 Мелкие частицы угля сгорают во взвешенном состоянии, но более крупные частицы прижимаются к внешней стенке. Образующийся шлак в основном является жидким из-за высокой температуры излучения и низкой температуры плавления, и его сливают из нижней части печи через кран.6 Циклонные печи наиболее распространены в коммунальных и крупных промышленных применениях.

    Поскольку большая часть золы удаляется в виде расплавленного шлака, добавление нижней решетки не требуется.7 Однако требуется небольшой TDF, поскольку большая часть сгорания должна происходить в суспензии. 7 TDF, который слишком велик для полного сгорания, может попасть в котел или систему пылеулавливания и вызвать проблемы с засорением. 9 Таким образом, размер частиц может Обратно определите количество TDF, которое может быть использовано в циклонном котле.11 Три циклонных котла на коммунальных предприятиях сожгли 1 x 1 дюйм TDF в тестовой эксплуатации, один на 2 процента, один на 5 процентов и один на до 10-процентного уровня.3 «9,12 ЦБК планирует использование ТДФ в циклонном котле на свином топливе.13

    2.2.3 Стокерные котлы

    В топочных котлах топливо либо сбрасывается, либо забивается на решетку. Стокерные котлы различают по типу механизма подачи и типу колосниковой решетки. Подача может быть разбрасывателем, перекармливать или недокормить. Решетки могут быть путевого, возвратно-поступательного, цепного или самосвального типа.

    Примерно 12 котлов со стоками дополнительно сжигают ТДФ на коммерческой основе, все в целлюлозно-бумажной промышленности (см. Главу 5).Один промышленный котел со стоком на тракторном заводе тестирует использование ТПС. Пять из этих 13 кочегаров — кочегарки с недостаточной подачей, а 8 — кочегарки разбрасывателя. Из котлов с распределителем топки 2 — колосниковые, 2 — подвижные и 4 — колосникового типа неизвестного типа.

    Рисунок 2-1. Типовая циклонная угольная горелка 10

    2.2.3.1 Разбрасыватель стокерных котлов. Подавляющее большинство котлов, используемых для сжигания древесных отходов или борового топлива, относятся к типу топок с разбрасыванием. Термин «разбрасыватель» относится к типу используемого питателя топлива.Типичный механический питатель на кочегарке разбрасывателя показан на Рисунке 2-2. Разбрасывающий питатель-истопник передает энергию потоку измельченного угля, подаваемому в печь.6 Топливо капает из бункера через щель на механизм переворачивания, часто на колесо.2 Материал, попадающий в колесо, выталкивается на решетку.2 Из-за размера Количество кусков топлива влияет на то, как далеко кусок отбрасывается колесом (более крупные куски перемещаются дальше, чем более мелкие), происходит равномерное покрытие решетки топливом.12 Некоторое горение происходит во взвешенном состоянии, а какое-то происходит на решетке. При этом типе сжигания образуется зола, в которой сохраняется значительное содержание углерода, и повторное закачивание золы уноса является обычным явлением.

    Разбрасывающие котлы-истопники могут иметь подвижные решетки, решетки с возвратно-поступательным движением или опрокидывающиеся решетки.6 Движущаяся решетка движется к питателю, и топливо на решетке сгорает с воздухом, проходящим через решетку. Крупные куски топлива быстро падают на решетку. Куски среднего размера падают медленнее и часто оказываются поверх более крупных.Мелкие частицы улавливаются восходящим потоком воздуха и сжигаются во взвешенном состоянии. Зола сбрасывается в конец топки и собирается в зольную яму под решеткой.6 Возвратно-поступательная или вибрирующая решетка состоит из стержней, которые напоминают серию ступенек, спускающихся вниз, которые перемещаются вперед и назад, толкая горение. материал через бойлер. Это обеспечивает поток воздуха над очагом и под ним. Зола и другие материалы могут падать через решетку в бункеры или попадать в бункеры на конце решетки.Возвратно-поступательные и передвижные решетки непрерывно очищаются от золы. Колосниковая решетка не имеет постоянно движущихся частей, а просто периодически сбрасывает золу в бункер. Все эти решетки должны поддерживать постоянное покрытие золой или топливом, так как

    Отражающая пластина с фурмами

    Пластина с возвратно-поступательным движением

    Ротор вращающийся

    Рисунок 2-2. Типовой механический питатель на разбрасывателе кочегарки 10

    Металл решетки

    может быть поврежден при прямом контакте с теплом.6 Следовательно, правильный выбор размера топлива является обязательным, чтобы обеспечить хорошее распределение угля и золы на решетке. Охлаждение воздухом для горения, проходящим через решетку, защищает решетку, как и изолирующий эффект слоя угля / золы наверху.6

    Для успешного сжигания TDF в распределительной / топочной печи размер частиц сколотых шин должен быть немного меньше, чем самый крупный разрешенный размер угля или древесины, чтобы TDF падал на верхний слой первичного топлива. Теоретически на решетке создается слой больших топливных кусков, покрытый слоем смешанного ТПС и более мелких топливных кусков.Если TDF находится в прямом контакте с решеткой, масла из резины будут стекать в отверстия решетки, обугливаться и закупоривать решетку. Размер TDF может составлять от 2 до 4 дюймов в диаметре.

    2.2.3.2 Котлы со стокером с избыточной подачей. Уголь, сжигаемый в топочных котлах с избыточной подачей, подается сверху на подвижную или цепную решетку и горит на топливном слое по мере прохождения через топку. Пепел падает в яму в задней части кочегара6. Возникают те же проблемы с TDF, которые были упомянуты в отношении котлов кочегарки разбрасывателя.

    2.2.3.3 Котлы со стоком с недостаточной загрузкой. В котлах с подпиткой топливо выталкивается плунжерами или шнековыми конвейерами из-под решетки в печь через канал или реторту и выливается из канала на решетку для подачи топлива в слой топлива. Когда топливо продвигается дальше от центрального канала, оно сгорает, и зола падает с периферийных сторон решетки в неглубокие ямы.6 Некоторые топки с недостаточной загрузкой имеют только одну реторту, но существуют двойные реторты с боковым отвалом золы, как и несколько реторт. агрегаты с задним выбросом ш.У этого типа кочегарки выше потери тепла и затраты на обслуживание.

    2.2.4 Котлы с псевдоожиженным слоем

    Система сжигания в псевдоожиженном слое (FBC) — это система, в которой используется инертный материал с высокой температурой (от 1500 ° F до 1600 ° F), такой как песок, зола или известняк, занимающий дно камеры14. Рисунок 2-3 иллюстрирует типичный котел с псевдоожиженным слоем. Известняк, либо в качестве материала основного слоя, либо в качестве добавки, обеспечивает дополнительное преимущество очистки S02. 14,15 Преимущество сжигания в псевдоожиженном слое над другими 3 типами котлов состоит в том, что псевдоожижение материала инертного слоя позволяет получать топливо с более высокой влажностью. и содержание золы, подлежащей сжиганию, но при этом почти полное сгорание.Кроме того, регулирование SOx выполняется легко и эффективно. Материал слоя псевдоожижают одним из двух способов, как описано ниже.

    В барботажном FBC поступающий воздух для горения входит в камеру через сопла, расположенные на несколько футов ниже поверхности слоя, вызывая бурное кипение.14 Топливо пневматически впрыскивается в камеру и задерживается этим действием.14 Возгорание происходит частично в подвешенном состоянии и частично в постели. Материал слоя непрерывно очищает внешний слой золы от топлива, подвергая свежий горючий материал горению.14 Плотные материалы, такие как камни и металл, опускаются на дно песка, где система смены линейного слоя постоянно вытягивает этот нижний слой. 14 Удаленный материал охлаждается, магниты вытягивают металл, а фильтры задерживают камни или другой мусор. обломки. Затем материал слоя возвращается в камеру сгорания14

    В циркулирующей системе FBC слой псевдоожижается воздухом, проходящим через настенный распределитель.15 Горение происходит так же, как и в барботажной системе FBC. Материал слоя под действием силы тяжести подается в слой.15 Топливо подается в

    Рисунок 2-3. Типовой котел с псевдоожиженным слоем 10

    с помощью воздухозаборника.15 Материал слоя, содержащий топливо и золу, затем циркулирует через циклон, где более легкий материал слоя и неизрасходованное топливо отделяются от более тяжелой золы, металла и других случайных материалов, и рециркулируют обратно в кровать.15

    Удаление проволоки из псевдоожиженного слоя в обеих системах было проблемой проектирования. Проволока может составлять до 10 процентов веса шины.16 Thi3-проволока не изменяет физическую форму в котле с псевдоожиженным слоем и накапливается, препятствуя или даже устраняя псевдоожижение в слое.16 Плохое распределение воздуха / топлива, что в конечном итоге приводит к отключению системы.16

    Один FBC, работающий в настоящее время в Японии, использует псевдоожиженный слой вращающегося типа, который позволяет подавать в камеру относительно большие куски шин (до 10 дюймов ).4 Центральная часть этого слоя более псевдоожижена, чем внешние части, поэтому твердые частицы поток к центру, где впрыскивается топливо.* Дефлекторы над зоной внешнего слоя «накатывают» волны материала обратно к центру. 4 Распределитель воздуха направляет негорючие вещества в дренажные желоба с каждой стороны слоя. 4 Количество псевдоожижающего воздуха и перегорающего воздуха автоматически пропорционально оптическим приборы, измеряющие светимость печи.4

    Одно коммунальное предприятие безуспешно провело испытания TDF в котле с циркуляцией FBC, который был модернизирован на основе конструкции разбрасывателя / топки.4 Проблемы включали засорение проволокой отверстий решетки котла и просачивание золы, а также перегрузку устройства контроля твердых частиц.Два других котла FBC находятся на стадии планирования, оба на коммунальном предприятии, и оба предназначены для дополнительного использования TDF. Один — это циркулирующий дизайн FBC, а другой — пузырьковый 14,15

    Три пилотных испытания на сжигание ТДФ были выполнены на котлах FBC, одно — на барботажном котле FBC, а два — на циркуляционных котлах FBC. Во-первых, Energy Products of Idaho, Inc. (EPI) проверила пилотный FBC с кипящим слоем размером 3 x 3 фута. Испытание проводилось в ответ на проблемы, возникающие в результате сжигания TDF в котле FBC, модернизированном по конструкции распределителя / топки и расположенном на электростанции в Висконсине.16 Проблемы, возникшие во время коммерческих испытаний, показали, что необходимо более эффективное удаление постороннего металла, сгорание было недостаточным, и что устройство контроля твердых частиц, электрифицированный фильтрующий слой, не соответствовало уровню образовавшейся золы16

    Поскольку эксплуатационное испытание показало, что выход случайного материала из пласта, перфорированный «вытяжной» конус, забился, EPI разработала оперативную систему смены слоя, которая постоянно вытягивает нижний слой песка и проволоки из пласта. кровать, очищает ее и возвращает обратно.u Результаты пилотных испытаний, сжигающих 100-процентные шины, показаны в Таблице 2-1.u

    Второе пилотное испытание было выполнено компанией Pyropower, Inc. в рамках подготовки к строительству FBC с циркулирующим слоем мощностью 52 МВт, 468000 фунтов / час в Ниагара-Фолс, штат Нью-Йорк, для United Development Group. до 20 процентов TDF, без проволоки.5 Пилотное испытание проводилось на установке мощностью 0,6 МВт с использованием от 16 до 50 процентов TDF с проволокой в ​​зависимости от веса5. точки золоудаления.Известь была добавлена ​​в слой для снижения выбросов серы16. Отношение кальция к сере составляло примерно 1,7-2,0, что привело к улавливанию 90% серы5. Выбросы пилотных испытаний приведены в Таблице 2-1.5

    В-третьих, Foster-Wheeler Development Corp. провела пилотное испытание в рамках подготовки к постройке

    Таблица 2-1. Результаты испытаний на выбросы трех котлов Gilot FBC? Горючее дополнительное TDF5’U, TS

    SOi туалет

    HCl a

    EPI, буллинг плохой FBC 100% TDF *

    Pyropower, плохая циркуляция FBC

    16-SOX TDF

    Циркуляционная кровать Foster-Wheeler FBC

    0.146 фунтов / MHBtu

    0,436 МБ / MMBtU

    0,116 фунта / млн БТЕ

    20X TDF, заболоченный

    * Отсутствуют данные о расходе топлива 1 и расходе aui; поэтому невозможно определить количество фунтов на миллион британских тепловых единиц.

    С спреем для МО, редуцированный.

    * With lis »введено в bad for SO, сокращение. ‘Горячий обнаружен.

    FBC с циркулирующим слоем мощностью 20 МВт, 200000 фунтов / час в Манитовоке, штат Висконсин, для коммунального предприятия Manitowoc.15 Установка будет спроектирована так, чтобы обрабатывать бензин, нефтяной кокс и ограниченное количество осадка городских сточных вод, топлива из отходов и TDF, проволока.Во время пилотного испытания сжигалось 20% (по весу) 2-дюймового TDF с проволочной вставкой.15 Пилотный блок контролировался двумя параллельными рукавными фильтрами.15 Результаты пилотного испытания приведены в Таблице 2-1.15

    2.3 ССЫЛКИ

    1. Агентство по охране окружающей среды США. Управление планирования и стандартов качества воздуха. Портлендские цементные заводы — справочная информация о предлагаемых изменениях стандартов. EPA-450 / 3-85-003a. Май 1985 г.

    2. Шварц, Дж. У., младший Инженерное дело для успеха на рынке TDF.Представлено на семинаре по переработке и переработке утильных шин Научно-исследовательского института вторичной переработки, Уэст-Палм-Бич, Флорида. 27 апреля 1989 г.

    3. Schreurs, S.T. Испытания на совместное сжигание топлива из шин и бурого угля в циклонном коммунальном котле. Представлено на конференции EPRI: Отходы топлива в котлах для коммунальных служб. Сан-Хосе, Калифорния. 28 января 1991 г.

    4. Howe, W.C. Опыт сжигания в псевдоожиженном слое отработанных шин и других альтернативных видов топлива. Представлено на конференции EPRI: Отработанные шины как вспомогательное топливо.Сан-Хосе, Калифорния. 28 января 1991 г.

    5. Гаглия, Н., Р. Лундквист, Р. Бенфилд и Дж. Фэйр. Проектирование котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, работающего на угле / шинах, мощностью 470 000 фунтов / час для United Development Group. Представлено на конференции EPRI: Отходы топлива в котлах для коммунальных служб. Сан-Хосе, Калифорния. 28 января 1991 г.

    6. Агентство по охране окружающей среды США. Компиляция. Коэффициенты выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, четвертое издание, AP-42.

    7. Макгоуин, К.Р. Совместное сжигание топлива с углем в котлах общего пользования.Представлено на конференции EPRI: Отработанные шины как вспомогательное топливо. Сан-Хосе, Калифорния. 28 января 1991 г.

    8. Хорват, М. Испытание на сжигание цельной шины и угля в пылеугольном котле. Представлено на конференции EPRI: Отходы топлива в котлах для коммунальных служб. Сан-Хосе, Калифорния. 28 января 1991 г.

    9. Stopek, D.J., A.K. Миллис, Дж. Стамбо и Д. Diewald. Испытания шинного топлива на циклонном котле мощностью 560 МВт. Представлено на конференции EPRI: Отработанные шины как вспомогательное топливо. Сан-Хосе, Калифорния.28 января 1991 г.

    10. Агентство по охране окружающей среды США. Курс APTI SI: 428A, Введение в эксплуатацию котла. Самоучитель. EPA-450 / 2-84-010. Декабрь 1984 г.

    11. Грейнджер, Джон Э. Характеристики топлива смесей угля и измельченных шин. Представлено на конференции EPRI: Отходы топлива в котлах для коммунальных служб. Сан-Хосе, Калифорния. 28 января 1991 г.

    12. Хатчинсон В., Дж. Эйршеле и Р. Ньюэлл. Опыт работы с топливом, полученным из шин, в коммунальном котле, работающем на циклонном топливе.Представлено на конференции EPRI: Отходы топлива в котлах для коммунальных служб. Сан-Хосе, Калифорния. 28 января 1991 г.

    13. Telecon. Кларк, С., Pacific Environmental Services, Inc. (PES), с Bosar, L., Fort Howard Corporation, Грин-Бей, Висконсин. 27 февраля 1991 года. ИВС использовали в Форт-Ховарде.

    14. Поуп, Кент М. Шины для получения энергии в системе сгорания в псевдоожиженном слое. Представлено на конференции EPRI: Отходы топлива в котлах для коммунальных служб. Сан-Хосе, Калифорния. 28 января 1991 г.

    15. Phalen, J., A.S. Либал, Т.Тейлор. Проект сжигания угля / шин Manitowoc в циркулирующем псевдоожиженном слое. Представлено на конференции EPRX: Отходы топлива в котлах для коммунальных служб. Сан-Хосе, Калифорния. — 28 января 1991 г.

    16. Мерфи, М.Л. «Сжигание стружки резиновых шин в псевдоожиженном слое: демонстрация технической и экологической осуществимости». Энергетические отходы биомассы. 1988 11: 371-380

    Прочтите здесь: Выделенные энергетические объекты Tiresto

    Была ли эта статья полезной?

    tBJ: Уроки у костра — анализ процесса горения для понимания производства биоугля

    На тихоокеанском северо-западе США, где общественная поддержка решений по изменению климата сильна, исследователи и предприниматели активно создают индустрию биоугля.Сильная промышленность по производству биоугля весьма желательна, поскольку текущие исследования и полевое использование начали демонстрировать полезность биоугля для увеличения водоудерживающей способности почвы, сохранения удобрений, фильтрующих материалов для ливневых стоков и водостока, очистки загрязненных участков, добавления кормов для животных и связывания углерода (Fuchs , et al., 2012). Исследователи и государственные учреждения также изучают экологические и экономические последствия для различных вариантов энергии в рамках процесса производства биоугля.Штат Вашингтон поддержал ряд оценок и других программ по оценке потенциала биоугля для содействия экономическому развитию, управлению отходами, смягчению последствий изменения климата и здоровью сельскохозяйственных почв. Эти оценки доступны в виде документов с открытым исходным кодом (см. Врезку).

    Департамент экологии Вашингтона профинансировал информационно-просветительскую программу, чтобы вовлечь общественность в дискуссии о полезном использовании биоугля. Хотя общественность знакома с идеей сжигания биомассы для получения энергии (домашнее отопление на дровах), существует пробел в знаниях о биоугля и термохимических процессах биомассы, которые производят биоголь и энергетические продукты.Один знакомый пример, полезный для объяснения этих процессов широкой аудитории, — это костер.

    Термохимическая конверсия вокруг костра

    Биомасса состоит из крупных углеродных молекул лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы, так называемых лигно-целлюлозных соединений. Сжигание (т.е. окисление) биомассы, такой как древесина, в костре включает пять легко различимых этапов:

    1. Испарение воды и других небольших молекул с образованием белого дыма (из-за выделения водяного пара в виде пара) при температуре ниже 200 ° C.
    2. Разложение биомассы, приводящее к выделению кислого, вонючего, раздражающего дыма (с указанием таких соединений, как уксусная кислота в парах) при температуре от 200 до 300 ° C.
    3. Разложение биомассы, приводящее к выделению коричневого или черного дыма и образованию пламени при температуре от 300 до 650 ° C. Если присутствует достаточно воздуха (кислорода), черный дым (газообразные масла и смолы, выделяющиеся из нагретой биомассы) будет гореть в пламени, и будет видно очень мало дыма.
    4. Пламя гаснет, а оставшийся уголь светится оранжевым и желтым по мере окисления. Пламя горения (> 650 ° C) может поддерживаться только летучими соединениями (в черном дыме). Когда эти летучие соединения уходят, кислород, который достигает поверхности биоугля, окисляет структуру угля и выделяет тепло. Это окисление происходит, когда поверхность биоугля достигает 400 ° C, и может повысить температуру поверхности угля до более чем 1000 ° C. Эта стадия горения полезна для приготовления на гриле.
    5. Белый или серый порошок, называемый золой, образуется, когда весь углеродсодержащий материал окисляется.
    Термохимические исследования используют явление костра для превращения лигно-целлюлозных соединений в топливо, тепло и химические вещества. Основные доступные технологии термохимической конверсии: сушка, торрефикация, пиролиз, газификация и сжигание. Ниже мы объясняем каждый из этих терминов применительно к процессам разведения костра.
    Сушка:

    Первый шаг в нашем опыте костра обычно называется «сушка».Сырье (даже сухое) содержит воду. Сухая древесина в печи содержит от 12% до 20% воды. Влажность сухой соломы составляет от 10% до 15%. Влажность зеленой биомассы превышает 40%. Прежде чем из биомассы можно будет производить энергию или биоуголь, необходимо использовать тепловую энергию для удаления влаги.

    Торрефикация:

    Второй этап нагрева называется «торрефикация», который происходит при температуре 200–300 ° C, обычно в отсутствие кислорода. В этих условиях начинается разрушение органических структур, и биомасса становится рыхлой или легко разрушаемой, что снижает энергию, необходимую для измельчения.Эта технология нашла применение в качестве предварительной обработки биомассы для угольных горелок (либо отдельно, либо как часть стратегии совместного сжигания). Торрефикация с последующим прессованием торрефицированной биомассы в гранулы — это стратегия, которая в настоящее время изучается для снижения транспортных расходов и повышения долговечности обращения с топливом.

    Пиролиз:

    Пиролиз использует преимущества явлений, описанных на этапах 1, 2 и 3 нашего походного костра, и обычно происходит при температуре от 350 до 600 ° C в отсутствие кислорода.Biochar, произведенный при температуре ниже 450 ° C, вероятно, все еще будет содержать большую фракцию материалов (лигнин и смолы от разложения биомассы), которые могут быть подвергнуты дальнейшей пиролизации. Иногда эти летучие вещества выделяются в виде паров только для повторной конденсации на biochar. Типичный «запах костра», обнаруживаемый в некоторых биочарах, в основном связан с конденсацией паров пиролиза на угле во время его охлаждения. Есть несколько автотермических (самонагревающихся) печей, которые производят биоуголь при более высоких температурах, иногда до 750 ° C.Биочар, произведенный при этих более высоких температурах, как правило, имеет более высокую площадь поверхности и более низкое содержание летучих веществ и кислорода. Поверхности этих биочаров содержат меньше кислородсодержащих функциональных групп. Такие группы являются химическими рецепторами, на которых соединения могут адсорбироваться (прилипать) к biochar. Скорость, с которой происходит процесс пиролиза, также важна. Скорость нагрева можно контролировать для максимального увеличения производства биоугля и летучих газов для прямого сжигания (медленный пиролиз) или для максимального увеличения количества жидких энергетических продуктов (быстрый пиролиз).


    Рис. 1: Пример современного пиролизного оборудования: реактор Pyreg — одна из самых успешных коммерческих установок в Европе (любезно предоставлено Pyreg GmbH, http://www.pyreg.de/machinery-en.html).

    Медленный пиролиз:

    При медленном пиролизе биомассу медленно нагревают и выдерживают при максимальной температуре обработки от нескольких минут до дней, в зависимости от сырья, температуры и размера частиц. Поскольку биомасса медленно обугливается, выделяются пары, которые могут конденсироваться и разделяться на водорастворимую фракцию кислот и сахаров и растворимую в органических растворителях фракцию, состоящую из соединений фенола.На рисунке 2 показан пример (очень загрязняющей) технологии медленного пиролиза без рекуперации тепла или пара. Медленный пиролиз широко использовался в старой перегонной промышленности древесины (см. Рис. 3) для производства метанола (древесного спирта), уксусной кислоты и ацетона, и в настоящее время он используется во многих развивающихся странах в качестве основной технологии для производства древесного угля. Уголь медленного пиролиза может содержать от 25% до 35% исходного веса исходного сырья и до 50% исходного углерода.


    Рис. 2: Воздействие на окружающую среду установок карбонизации медленного пиролиза без извлечения летучих продуктов (любезно предоставлено Департаментом экологии штата Вашингтон).

    Костры были первым шагом в развитии реакторов медленного пиролиза. Важная часть угля, коммерциализируемого сегодня в Африке, производится в земляных печах или земляных ямах (медленный пиролиз) с использованием лесной биомассы или энергетических культур, таких как эвкалипт. Земляная печь — это не что иное, как костер, покрытый землей, который действует как барьер для защиты полукокса от воздействия кислорода, который превращает его в пепел. В течение нескольких столетий развитие реакторов пиролиза ограничивалось изменением формы печей и строительных материалов (кирпич, бетон, сталь), используемых в качестве барьеров для воздействия кислорода.Эти небольшие изменения привели к появлению множества печей, используемых сегодня во всем мире, в основном для производства древесного угля. Эти системы часто сильно загрязняют окружающую среду, поскольку пары пиролиза обычно выбрасываются в атмосферу, создавая риски для здоровья человека и окружающей среды (рис. 2).


    Рис. 3. Горизонтальная стальная реторта с конденсатором для перегонки древесины (Klar, 1925).

    Более чистый тип печи, возникшей из костра, — это так называемая печь на открытом огне. Эти простые системы, предназначенные для ограничения доступа воздуха (кислорода) к biochar, могут быть очень чистыми, поскольку дым обычно сжигается в пламени.Некоторыми примерами открытых огневых печей (и связанных с ними технологий) являются японская коническая печь на Рисунке 5, печь Кон Тики (см. Кон Тики — Демокритизация производства биоугля) и метод открытого сжигания с верхним освещением, используемый при управлении лесным мусором ( Уилсон, 2014).


    Рис. 4. Конусная печь, разработанная японской компанией Moki (любезно предоставлено http://www.backyardbiochar.net).

    Ямы на открытом воздухе также могут производить биоуголь, если за ними тщательно следить и тушить до того, как древесина сгорит дотла.Фактически, когда наш костер разводится в одном из металлических колец, обычных во многих палаточных лагерях и местах для пикников, его можно использовать для приготовления биоугля. Кольцо исключает кислород, поскольку огонь нагревает и пиролизирует дерево внутри кольца. Если вы потушите огонь водой, пока в кольце огня еще горят угли, вы получите biochar.


    Рис. 5. Типичное кольцо для костра, обнаруженное в американских национальных и государственных парках (любезно предоставлено Стивеном П. Нг https://www.flickr.com/photos/[email protected]/).

    Быстрый пиролиз:

    Целью быстрого пиролиза является производство жидкого топлива, а биоуголь является лишь побочным продуктом. Реакции быстрого пиролиза протекают в том же диапазоне температур (350-600 ° C), что и медленный пиролиз, но с использованием тонко измельченного сырья, которое быстро нагревается, поэтому пары выделяются очень быстро. Пары быстро удаляются из реактора (время пребывания пара часто составляет менее 2 секунд) с использованием инертного газа-носителя, чтобы избежать вторичных реакций, охлаждаются и конденсируются в жидкости.В результате этого процесса до 75% исходной биомассы превращается в бионефть. Большая часть биоугля, производимого в этом процессе, обычно сжигается для получения тепловой энергии, необходимой для протекания быстрых реакций пиролиза.

    Газификация:

    Частичное окисление продуктов на этапах 2 и 3 нашего костра при температурах выше 700-1400 ° C является отличительной чертой процессов газификации биомассы. Газификация происходит в условиях ограниченного количества кислорода, так что биомасса превращается в «синтез-газ» (синтез-газ), состоящий из водорода, окиси углерода и метана.Синтез-газ можно сжигать в котле для получения тепла или в двигателе внутреннего сгорания для создания мощности на валу с использованием тех же технологий, что и для природного газа. Кислород, необходимый для газификации, составляет от 15 до 30% кислорода, необходимого для полного сгорания до золы. Уголь газификации обычно содержит 10–12% исходного веса биомассы и только 25–30% исходного углерода. Последняя установка газификации показана на Рисунке 7.


    Рисунок 6: Демонстрационная установка газификации биомассы (Гюссинг, Австрия).

    Сжигание:

    Полное сгорание включает процессы пиролиза и газификации и приводит к высокотемпературному (> 1400 ° C) окислению биомассы. Возникающее пламя окисляет летучие газы до двуокиси углерода и водяного пара, а биомасса превращается в золу. Зола — это неуглеродные соединения, содержащиеся в биомассе, такие как фосфор и оксиды калия, кальция, магния, натрия, железа и марганца. Зола также может содержать от низкого до умеренного количества углерода в зависимости от степени процесса сгорания.В то время как окисление летучих веществ — очень быстрый процесс, который происходит в газовой фазе, окисление полукокса — относительно медленный процесс, который происходит, когда кислород атакует поверхность биоугля. Как и в случае костра, количество образовавшегося полукокса можно контролировать, гасив тлеющий полукокс (обливанием водой), разводя тлеющие угли для уменьшения тепла или исключая кислород из полукокса (накрыв тлеющий полукокс землей или герметизируя его. в герметичной таре).

    Свойства Biochar

    Характеристики

    Biochar могут широко варьироваться в зависимости от того, из чего был сделан biochar и как он был изготовлен.Наиболее ценные характеристики biochar определяются тем, как biochar будет использоваться. Как правило, характеристики и производительность biochar будут зависеть от содержания, состава и физических характеристик углеродистой фракции (biochar) и золы. Характеристики biochar включают его элементный состав (углерод, водород, азот, сера и кислород) и характеристики поверхности (площадь поверхности, размер пор, химический состав поверхности). Один из способов охарактеризовать biochar, который исходит из оценок твердого топлива, — это приблизительный анализ, который измеряет относительные доли влаги, связанного углерода, летучих веществ и золы в biochar.Влияние характеристик биоугля на плодородие почвы будет зависеть от характера почвы, на которой он будет применяться. Свойства, которые используются во многих почвенных условиях: высокое (> 70%) стабильное содержание углерода, низкое содержание золы, большая площадь поверхности (около 300 м2 / г), низкое содержание летучих (от повторной конденсации дыма), умеренный pH ( 7 — 9,5) и способность нейтрализовать кислую почву. Биочар с более высоким содержанием золы или летучих веществ также может быть ценным дополнением к почве (или компосту) в зависимости от состояния почвы и потребностей растений.


    Рис. 7. Исследовательский реактор пиролиза, расположенный в Университете штата Вашингтон, разработанный доктором Джерри Уитфилдом (любезно предоставлен Томом Майлзом).

    Температура обработки является ключевым фактором, определяющим свойства биоугля. Когда температура термической конверсии увеличивается, количество летучих веществ, остающихся в biochar, уменьшается, в то время как содержание стабильного связанного углерода и золы увеличивается. Соответственно, с увеличением температуры превращения увеличивается и долговременная стабильность полученного биочара.Площадь поверхности биочаров, полученных при более низких температурах (<500 ° C), обычно составляет менее 150 м2 / г, в зависимости от исходного сырья. Существует верхняя температурная граница, обычно между 700 и 800 ° C, при которой площадь поверхности биохаров начинает уменьшаться (Downie, et al., 2009).

    Природные кислородсодержащие соединения на поверхности биоугля постепенно уменьшаются по мере увеличения температуры пиролиза. Эти соединения создают небольшие отрицательные заряды, давая biochar способность адсорбировать катионы (положительно заряженные ионы), характерные для многих удобрений.У древесных биочаров, произведенных при температуре выше 600 ° C, было удалено большинство кислородсодержащих соединений, что придает им нейтральную или положительно заряженную поверхность. Это приводит к снижению катионообменной способности (т.е. способности удерживать и медленно высвобождать катионы удобрений, такие как кальций, магний, калий и аммоний).

    Независимо от температуры, гольцы из травяного сырья (трава, солома и т. Д.) Обычно имеют более высокое содержание золы, чем гольцы из древесного сырья. Это неудивительно, поскольку древесная биомасса является результатом многолетней биомассы, связывающей атмосферный углерод в длинноцепочечные углеродные соединения (целлюлозу) и лигнин (природный клей), которые определяют прочность древесины.Напротив, травяное сырье является результатом ежегодного прироста с высоким содержанием минералов (кальция, поташа, фосфора и т. Д.), Которые приводят к образованию золы. Содержание золы повышает pH и создает потенциал нейтрализации кислоты. Зола также принесет с собой кальций, магний, фосфор, калий и железо, все компоненты удобрений. Зола может быть очень едкой (опасные отходы в Вашингтоне обозначаются при pH> 11,5), а слишком много золы может быть вредным для роста растений.
    Все эти характеристики biochar могут быть проанализированы в передовых лабораториях.Однако некоторые характеристики biochar также можно легко определить, осмотрев продукт с помощью органов чувств.

    Практическая оценка Biochar

    Уголь и ясень знакомы всем, кто разводил костер. Обычно предполагается, что уголь — это чистый углерод и всегда черный, а пепел — светлый и пушистый; Это не всегда так. Пепел может казаться черным, но все же в основном это пепел. Уголь может быть в основном чистым углеродом или может включать большую долю летучих / смол, содержащих кислород и водород.Простой способ определить наличие летучих веществ в гольцах, которые могут быть вредными для почвы, — это понюхать их. Пахнет ли костровой ямой (креозотом) или имеет слабый запах?

    Еще один способ оценить качество символов — потрогать его. Уголь жирный? Остается ли на пальцах мазок, для смывания которого требуется больше, чем вода? Масляные мазки указывают на органические соединения, которые повторно конденсировались на обугливании. Они могут включать соединения полиароматических углеводородов (ПАУ), которые могут представлять опасность для здоровья.Масляный уголь предполагает осторожность. Эти гольфы могут быть приемлемы для использования в других процессах, таких как компост, где микробиология будет метаболизировать нестабильные углеродные компоненты. Прямое внесение маслянистого угля в почву может поддерживать рост бактерий, что снижает доступность азота и, таким образом, препятствует росту растений.
    Интересный метод сравнения зольности между биохарами — это наблюдение за уровнем вскипания при контакте небольшого количества полукокса с несколькими каплями уксуса (5% уксусная кислота) или соляной (соляной) кислоты.Соляная кислота более сильная, чем уксусная, и дает больший шипучий ответ для данного угля. Угольки с высоким содержанием золы создадут отличную шипучесть даже с готовым уксусом. Нанесите несколько капель уксуса на уголь и посмотрите, не закипит ли он.

    Biochar может различаться по плотности (плотность — это вес на объем) в зависимости от процесса, содержания оставшихся необугленных летучих веществ (непрореагировавшей биомассы), содержания золы и метода гашения пиролиза. Горение может быть остановлено путем гашения водой или другими средствами, отсекающими кислород.Сухой уголь в некоторых случаях может быть таким «легким», как 72 кг / м3 (4,5 фунта / фут3). Плотность полукокса более 180-190 кг / м3 (10-12 фунтов / фут3) указывает на более высокое содержание влаги, более высокое содержание летучих веществ или золы или их комбинацию. Из-за возможного изменения плотности biochar следует измерять по объему для целей применения. Чтобы приблизиться к сухой массе, гольфы можно высушить на воздухе, как образцы почвы, взвесить, затем высушить в духовке при 105 ° C в течение 24 часов и снова взвесить.

    Тест на встряхивание может быть еще одной полезной визуальной оценкой характеристик biochar.Для проведения теста добавьте объем biochar в равный объем воды в закрытой стеклянной банке и встряхните. Тяжелый свободный пепел серого цвета будет падать на дно, где он имеет тенденцию уплотняться, как минеральный песок. Зола в этом слое имеет тенденцию сопротивляться перемещению при сотрясении, что помогает отличить ее от менее плотного и более черного осадка полукокса. В то время как полукокс абсорбирует воду, некоторое пространство пор остается заполненным воздухом и плавучестью, что позволяет мелкому полукоксу выплескиваться или перемещаться относительно золы при сотрясении стеклянного контейнера.Измерьте глубину золы относительно общей толщины биоугля в банке. Это доля золы. Доля золы при испытании на встряхивание будет ниже, чем определенная в лаборатории по двум причинам. Во-первых, лабораторные определения производятся на основе веса, но наблюдения при испытании на встряхивание обязательно проводятся на основе объема. Во-вторых, лаборатория определяет общую золу, которая включает любые составляющие золы, содержащиеся в основной матрице биоугля, тогда как испытание на встряхивание показывает только меньшую долю свободной золы.

    Тест на встряхивание можно расширить для оценки водопоглощения biochar. Из-за того, что в порах находится воздух, наиболее крупный обугленный компонент сначала будет плавать. Пропорция непоглощенной воды, остающаяся ниже поплавка и над осадком, позволяет измерить абсорбционную способность biochar. Чтобы обеспечить повторяемость результатов, подождите, пока большая часть биоугля не опустится ниже уровня воды, а плавающий слой не станет тонким. Слейте свободную воду для более точного измерения.
    Эти простые инструменты можно использовать для управления интуитивно понятным подходом к свойствам char и, следовательно, к качеству.Тем не менее, авторы считают, что биочар, доступный для продажи в больших количествах, должен быть тщательно исследован квалифицированной лабораторией.

    Собираем все вместе для государственного образования

    Распространение образования о биоуглях среди населения является решающим шагом не только в реализации бесчисленных экологических и социальных преимуществ биоугля, но и в создании рынков, поддерживающих мелкую местную промышленность. Сложности в процессах производства биоугля и характеристиках биоугля могут сделать вид, будто биочуголь является прерогативой только ученых.Однако, несмотря на эти сложности, biochar полностью доступен; при надлежащих инструкциях любой, у кого есть биомасса и спичка, может создать biochar. Располагая большими знаниями и материалами, люди могут создать кустарную промышленность вокруг рынков биоугля, которая разрабатывает соответствующие технологии, совершенствует существующие технологии, обрабатывает отходы биомассы и продает биоугля.

    Текущий метод работы с общественностью в обучении общественности в штате Вашингтон фокусируется на организации местных сообществ на низовом уровне. Новаторский подход с использованием гранта государственного участия общественности заключался в том, чтобы распространить образование по биоугля в сельские общины в округах со значительным избытком биомассы.Эта программа, Biochar Community Conversations (BCC), основана на передаче экспертных знаний и демонстрации непосредственно сообществам. Благодаря прямому разговору свойства и производство биоугля демистифицируются; все преимущества biochar, включая сокращение отходов биомассы, исследуются в контексте конкретного местного сообщества.

    Информационно-пропагандистская деятельность начинается с руководителей округов и племен в правительстве, муниципальных округах, агентствах и организациях по природным ресурсам / восстановлению, сельскохозяйственных сельскохозяйственных и природоохранных территориях, экономическом развитии, образовании, природоохранных организациях и отраслях, связанных с биомассой.Эти люди обладают уникальными знаниями местных условий и списком проблем, которые им необходимо решить. Процесс BCC начинается с ознакомления этих лидеров с biochar, а затем слушания, чтобы понять и решить проблемы, характерные для округа, где biochar может быть частью решения. Проблемы, выявленные в ходе информационно-разъяснительной работы, становятся в центре внимания BCC этого округа.


    Рис. 8. Фил Смолл демонстрирует заинтересованным гражданам в Седонии, штат Вашингтон, метод приготовления биоугля открытым огнем (любезно предоставлено Gloria Flora).

    От трех до четырех ключевых сообществ выбираются в каждом округе на основе географического распределения, проблем сообщества и местных ресурсов. Ни один город не может считаться слишком маленьким. Некоторые из самых высоких показателей участия на душу населения имели место в городах с населением 100-200 человек. Кроме того, программы государственного образования обычно требуют, чтобы эти жители перебрались на некоторое расстояние в большой город, и, как правило, не приспособлены к конкретным потребностям их сообществ. Каждую общину посещают дважды с интервалом от двух до четырех недель.Первая вечерняя презентация посвящена представлению biochar, его преимуществам и потенциальному сырью. Вторая вечерняя презентация более глубоко посвящена характеристике биоугля и производственных методов / технологий. В качестве первого шага технологии фокусируются на доступных возможностях самостоятельной работы. Фактически сделав biochar, люди будут легче понимать и использовать его. Планирование двух презентаций позволяет обмениваться дополнительной информацией, а время между презентациями позволяет задавать более глубокие и насыщенные вопросы, потому что у людей было время подумать о локальных приложениях.У второй презентации всегда больше участников, чем у первой, так как слухи распространяются и люди приводят с собой других. Хотя время для формальной презентации и обсуждения составляет всего 1,5 часа, BCC часто длится намного дольше, поскольку люди вместе обсуждают варианты и возможности сообщества.

    Повышение осведомленности о biochar и его преимуществах через BCCs привело к многочисленным презентациям в дополнительных местах. Но с самими BCC нельзя недооценивать преимущества объединения людей для решения проблем, вооружения их уникальными потенциальными решениями и предоставления экспертных знаний для ответа на сложные вопросы.Первоначальные отзывы были очень положительными. Хотя посещаемость была ниже, чем хотелось бы, уровень интереса и продолжающееся участие превзошли ожидания. По мере продолжения программы мониторинг становится ключевым моментом; результаты будут представлены по завершении программы и будут включать советы по содержанию презентации, методам доставки, практическому содержанию, эффективной рекламе, вспомогательным демонстрациям и будущим тематическим мероприятиям и программам BCC.

    Отчеты biochar и программы по работе с общественностью, разработанные в штате Вашингтон, являются примерами полезных инструментов для создания глобальной индустрии biochar, способной противодействовать ужасным последствиям изменения климата.Авторы приветствуют ваши комментарии и отзывы о нашей работе.

    Список литературы можно скачать здесь

    Что происходит со всем этим пластиком?

    Что происходит со всем этим пластиком?

    Примечание редактора (27.11.2017): в этот пост добавлены новые статистические данные о производстве и переработке пластиковых отходов, а также новая информация о методах повторного использования.

    Фото: Ars Electronica

    Какой была бы современная жизнь без пластика? По данным Всемирного экономического форума, производство пластика резко выросло за последние полвека, увеличившись с 16.5 миллионов тонн в 1964 году до 343 миллионов тонн в 2014 году; по прогнозам, к 2036 году он увеличится вдвое. Куда все это денется, когда мы закончим с этим?

    В 2014 году американцы выбросили около 33,6 миллиона тонн пластика, но только 9,5 процента из него были переработаны, а 15 процентов сжигались для получения электричества или тепла.

    Фото: Сэмюэл Манн

    Большая часть остального попадает на свалки, где может потребоваться до 500 лет для разложения и потенциально утечки загрязняющих веществ в почву и воду.По оценкам, в океанах уже плавает 165 миллионов тонн пластикового мусора, угрожающего здоровью и безопасности морских обитателей. Ежегодно в океаны попадает в среднем на 8,8 миллиона тонн больше, включая микропластик, крошечные частицы длиной менее пяти миллиметров от косметики, тканей или разрушение более крупных кусков, которые могут быть проглочены морскими животными.

    Относительно небольшая часть наших пластиковых отходов перерабатывается, потому что существуют различные типы пластика с разным химическим составом, а переработанный пластик может быть загрязнен при смешивании типов.Пластиковые отходы также загрязнены такими материалами, как бумага и чернила. Отделение пластика от других перерабатываемых материалов и различных типов пластика друг от друга является трудоемким процессом, и до сих пор не было простого решения.

    В большинстве городов перерабатывается только пластик, на котором напечатаны цифры 1 или 2. Однако все больше и больше мест принимают полиэтилен низкой плотности (LDPE; встречается в пакетах и ​​полиэтиленовых упаковках), обозначенный цифрой 4. Изображение: Wikimedia Commons

    Хотя Общество пластмассовой промышленности разработало семь кодов для различения типов пластика для вторичной переработки, на самом деле только два — полиэтилентерефталат (ПЭТ, используемый для синтетических волокон и бутылок с водой) и полиэтилен высокой плотности (ПЭВП, используемый для кувшинов, крышек для бутылок. , водопроводные трубы) — в плановом порядке перерабатываются . Но теперь во все большем количестве городов, таких как Нью-Йорк и Чикаго, пластиковые пакеты из полиэтилена низкой плотности (LDPE) также перерабатываются. И все в большей степени использование в перерабатывающей промышленности спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне, которая может определять химический состав пластмасс, повышает эффективность и скорость переработки.

    Пластмассы, которые могут быть переработаны, сначала сортируются, измельчаются и очищаются от примесей, таких как бумага. Затем куски плавятся и превращаются в гранулы, из которых можно делать другие продукты.

    Пластиковые гранулы, называемые гранулами. Фотография: джентльменрук

    .

    MoistureShield в Арканзасе и Trex из Вирджинии перерабатывают полиэтилен для изготовления наружных настилов, ограждений, дверей и окон. Coca Cola увеличивает количество переработанного пластика в своих бутылках до 50 процентов.

    Пластмасса изготавливается из нефти или природного газа в результате химического процесса, который объединяет более мелкие молекулы в большую цепочечную молекулу, часто с добавлением других веществ для придания ей определенных свойств.(Некоторые из них, такие как фталаты и бисфенол А, могут иметь вредные последствия для здоровья.) По оценкам, на производство пластмасс уходит четыре процента мировой добычи нефти — как в качестве сырья, так и в качестве энергии в производственном процессе. Поскольку эти полимеры воплощают энергию из ископаемого топлива (и на самом деле имеют более высокую энергетическую ценность, чем уголь и древесина), оставлять так много ее на свалках — это не только опасность для окружающей среды, но и огромная трата ценного ресурса, который можно было бы использовать для производить электричество, тепло или топливо.

    Подразделение пластмасс Американского химического совета обратилось в Центр инженерии Земли Института Земли с просьбой изучить способы восстановления энергии, присущей неперерабатываемым пластмассам. В отчете за 2011 год, который был обновлен в 2014 году, определено, что количество энергии, содержащееся в миллионах тонн пластика на свалках в США, эквивалентно 48 миллионам тонн угля, 180 миллионам баррелей нефти или одному триллиону кубических футов природного газа. . Если бы весь этот пластик превратить в жидкое топливо, можно было бы произвести 5 штук.7 миллиардов галлонов бензина, этого достаточно, чтобы приводить в действие 8,9 миллиона автомобилей в год. И дело в том, что сейчас есть технологии, которые могут эффективно использовать все эти отходы.

    В отчете были рассмотрены три способа использования неперерабатываемого пластика для производства энергии: преобразование его непосредственно в жидкое топливо, использование сепарированного пластика в качестве топлива на электростанциях специального типа и увеличение количества мусора, сжигаемого на объектах по переработке отходов в энергию.

    Пластмассы могут быть превращены в сырую нефть или другие продукты посредством пиролиза, процесса с высокой температурой, при котором не используется кислород.Компания Agilyx из Орегона разработала систему, которая нагревает полистирол из поролоновых стаканов, упаковочных материалов и пенополистирола для создания мономера стирола, строительного блока пластмассовой промышленности. Конечный жидкий продукт может быть продан другим нефтеперерабатывающим предприятиям для производства нефти или для производства большего количества полистирола.

    Plastic2Oil в Ниагара-Фолс, штат Нью-Йорк, использует немытые несортированные пластиковые отходы для производства топлива со сверхнизким содержанием серы, не требующего дальнейшей очистки. Компания утверждает, что ее процесс «в высшей степени экологичен, чист и масштабируем».”

    Ряд других компаний в США, Африке, Азии и Европе инвестируют в технологии производства жидкого топлива из пластиковых отходов.

    Согласно обновленному отчету Центра инженерии Земли, электростанции, специально спроектированные для использования в качестве топлива неперерабатываемого пластика, теоретически могут производить 61,9 миллиона МВт-ч электроэнергии, чего достаточно для питания 5,7 миллиона домов.

    Завод по переработке отходов в энергию в Балтиморе. Фотография: Spike55151

    Сжигание большего количества мусора на предприятиях по переработке отходов в энергию позволит утилизировать энергию, присущую пластмассам, и сократить выбросы парниковых газов, поскольку свалки выбрасывают метан (парниковый газ в 20 раз сильнее углекислого газа) при разложении мусора.В отличие от мусоросжигательных заводов прошлого, современные предприятия по переработке отходов производят электроэнергию и тепло в котлах, предназначенных для полного сгорания. Агентство по охране окружающей среды США заявило, что они производят электроэнергию «с меньшим воздействием на окружающую среду, чем почти любой другой источник электроэнергии».

    Если бы количество мусора, находившегося на свалках в США в 2011 году, было бы сожжено на объектах по переработке отходов в энергию, теоретически это могло бы дать достаточно электроэнергии для снабжения электроэнергией 13,8 миллионов домашних хозяйств и сократить потребление угля на 100 миллионов тонн в год.В 2015 году 71 объект по переработке отходов в энергию и четыре других электростанции в США сожгли 29 миллионов тонн мусора, выработав почти 14 миллиардов киловатт-часов электроэнергии.

    В отчете Программы ООН по окружающей среде за 2009 год о преобразовании пластиковых отходов в ресурс описывается производство газообразного топлива с использованием высокой температуры для разложения пластиковых отходов и твердого топлива, полученного из смеси пластиковых отходов, бумаги и дерева. Материалы сначала измельчаются, сортируются, а затем превращаются в гранулы.Ряд компаний в Японии производят как твердое, так и газообразное топливо. Компания Showa Denko со штаб-квартирой в Токио использует тепловую газификацию для переработки пластиковых отходов в аммиак, который используется для производства многих продуктов, и CO2 для карбонизации.

    Liter of Light, массовое движение с партнерствами по всему миру, нашло другой способ переработки пластиковых бутылок. Он помогает бедным энергоресурсам сообществам преобразовывать выброшенные бутылки из-под газировки в лампочки на солнечных батареях для освещения домов и улиц.Организация установила более 350 000 лампочек для бутылок в более чем 15 странах.

    Лучшим решением нашей проблемы с пластиком по-прежнему является сокращение их использования и повторное использование и переработка, когда это возможно. Помогли бы дополнительные правила, запрещающие использование пластиковых пакетов, требующие сдачи бутылок и расширяющие их переработку. Но миллионы тонн пластиковых отходов по-прежнему находятся на свалках по всей стране; технологии, которые могут использовать эти отходы в качестве ресурса, могут предложить множество преимуществ, помогая очистить окружающую среду, уменьшить нашу зависимость от иностранной нефти, сократить использование невозобновляемых первичных ресурсов, сократить выбросы парниковых газов и генерировать энергию.


    Пиролизационная газификация и анаэробное сбраживание

    Даже когда конкретный материал биомассы подходит для прямого сжигания, как описано в главе 7, это не обязательно будет наиболее эффективным способом рекуперации воплощенной энергии биомассы. В частности, материалы с естественно высоким содержанием влаги могут содержать значительные количества углеводородов и других органических материалов; но сушка их до состояния, в котором они могут быть загружены непосредственно в котел, редко бывает практичным или экономичным.Однако доступны альтернативные методологии, некоторые из которых существуют очень давно. Они могут превратить базовую биомассу в более удобные виды топлива с большей плотностью энергии, которые могут гореть чище и при значительно более высокой температуре.

    Древесина прямо из леса — некачественное топливо

    Например, древесина из леса в качестве топлива оставляет желать лучшего; Древесина из большинства пород деревьев должна быть просушена на воздухе в течение значительного периода перед сжиганием, в противном случае образуется чрезмерное дымообразование.Влага в древесине ограничивает максимально достижимую температуру пламени. Смолистые остатки масел и смол в древесине забивают дымоходы и дымоходы. В поисках лучшего топлива когда-то в далеком прошлом люди научились превращать древесину деревьев в древесный уголь, который горел сильнее и выделял гораздо меньше дыма. Процесс сжигания древесного угля, каким бы сырым он был изначально, был первым систематическим применением того, что мы сейчас называем пиролизацией.

    По сути, пиролизация происходит, когда органический материал нагревается в отсутствие воздуха.Газы и жидкости удаляются, оставляя после себя очищенный уголь. Производство древесного угля первоначально предполагало медленное сгорание части древесины в большой куче, покрытой глиной или дерном. Некоторое количество воздуха необходимо для того, чтобы процесс работал, но подача воздуха тщательно ограничивается до абсолютного минимума. Древесный уголь — единственный конечный продукт; однако, если древесина нагревается в герметичном контейнере, из нее выделяются древесный уголь, смола, древесный спирт (метанол), скипидар, пиролиновая кислота, также известная как древесный уксус, и древесный газ, горючий газ, содержащий водород и окись углерода, который может использоваться в качестве топлива для процесса отопления.Этот процесс, также известный как деструктивная перегонка, играл важную роль в промышленности на протяжении многих веков. Смола была необходима для судоходства в качестве защитного покрытия, скипидар был ценным растворителем, древесный уксус можно было переработать в уксусную кислоту, а производство стали и пороха зависело от большого количества древесного угля. Однако растущий спрос вызвал массовую вырубку лесов, особенно в Центральной Европе, а растущий дефицит стимулировал переход на кокс и каменноугольную смолу, которые также производятся в процессе пиролизации.

    Большинство материалов биомассы можно пиролизовать в отсутствие кислорода. Все это даст аналогичные комбинации полукокса, жидкостей и газа — этот газ обычно называют синтез-газом, и он используется в качестве основного топлива на большинстве установок пиролиза. Жидкость представляет собой биомасло, которое можно использовать непосредственно в качестве топочного топлива или перерабатывать в сырье для фармацевтики или нефтехимии. Уголь также можно сжигать или использовать в качестве кондиционера почвы и удобрения, удерживая при этом значительное количество углерода.

    Технология быстрого пиролиза была разработана в Нидерландах компанией Biomass Technology Group. В основе процесса лежит реактор с вращающимся конусом. Мелкие частицы биомассы и горячего песка вводятся на дно конуса, и пиролиз происходит, когда реактор вращается со скоростью 300 об / мин, вращая биомассу вверх. Бионефть является основным продуктом: необходимое тепло поступает от отдельного сжигания произведенного полукокса.

    Более энергоэффективная альтернатива — торрефикация.Это эффективная пиролизация при более низкой температуре, чем та, которая обычно используется для производства древесного угля, и процесс может справиться с более широким разнообразием типов сырья и содержания влаги. Твердый конечный продукт, иногда известный как биоуголь, более предсказуем, менее подвержен пылеобразованию и эффективно устойчив к реабсорбции влаги при хранении. Его можно сжигать напрямую или использовать для производства топливных гранул и брикетов для барбекю, и он показал хорошие результаты в качестве топлива для газификатора (см. Ниже). Также доступен интегрированный процесс, в котором безвоздушная сушка перегретым паром подготавливает биомассу к высокотемпературной стадии.Пар поступает из самой биомассы, а тепло от газа уходит в процессе торрефикации. Содержание влаги в «бездымном» твердом конечном продукте составляет 3%, исходная масса снижается примерно на 30%, но сохраняется 90% начальной теплотворной способности.

    В девятнадцатом веке было обнаружено, что при подаче ограниченного количества воздуха и / или пара в камеру пиролизации объем и содержание энергии газа производились

    Реактор пиролиза с вращающимся конусом (Воспроизведено с разрешения Biomass Technology Group )

    было значительно увеличено.Это трехэтапный процесс. Сначала происходит прямая пиролизация, высвобождая летучие жидкости и газы и оставляя обугленный. Затем начинается горение, так как летучие продукты (и часть полукокса) вступают в реакцию с кислородом воздуха, повышая температуру и производя монооксид углерода и диоксид углерода. Наконец, полукокс вступает в реакцию с диоксидом углерода и водяным паром, который может происходить из-за содержания влаги в биомассе, с образованием большего количества оксида углерода и водорода. Конечный продукт, обычно известный как генераторный газ, будет содержать меньший или больший процент загрязняющих веществ, таких как смолы, щелочи, сера, аммиак, хлор и твердые частицы, и, возможно, его необходимо будет очистить перед дальнейшим использованием.

    В начале двадцатого века древесина или генераторный газ были широко используемой альтернативой городскому газу, полученному в результате газификации угля. Нехватка нефти во время обеих мировых войн увеличила спрос на газ в качестве альтернативного, хотя и менее эффективного топлива для автомобилей. Газообразное топливо без давления имеет гораздо более низкую плотность энергии, чем жидкое топливо, поэтому почти 1 миллион автомобилей по всему миру, которые были переоборудованы для работы на газе, были немедленно узнаваемы благодаря большим надутым газовым баллонам на их крышах.Более дешевое ископаемое топливо в 1950-х и 1960-х годах в значительной степени убило интерес к газификации, но его возродил нефтяной кризис 1973 года.

    Термины «генераторный газ» и «древесный газ» часто взаимозаменяемы, что отражает тот факт, что в большинстве случаев газификации без использования угля в качестве сырья традиционно использовалась древесина или древесный уголь. Древесный уголь был самым простым вариантом, так как его газификация давала минимум золы,

    Схема процесса газификации биомассы (Воспроизведено с разрешения Biomass Technology Group)

    смол и других нежелательных примесей, но это была низкая эффективность процесс.При производстве древесного угля на древесину расходуется не менее 50% энергии. В наши дни большинство современных газификационных заводов используют древесину в той или иной форме, либо переработанную, либо отходы лесного хозяйства или садоводства, либо специально выращенные (см. Главу 7). Начальная стадия сушки обычно включается в процесс газификации, если не используются торрефицированная древесина или биоуголь.

    Согласно расчетам, газификация древесины дает около 2,5 м3 генераторного газа на каждый 1 кг потребляемой древесины — этот газ будет иметь почти 70% теплотворной способности исходной древесины.Другие типы биомассы можно газифицировать, и производительность аналогична, но опыт все еще ограничен, а результаты неоднозначны. Часто существует полезный побочный продукт в виде полукокса, который можно перерабатывать в брикеты, которые могут заменить дрова для приготовления пищи или использоваться в качестве почвоулучшителя.

    Ряд производителей по всему миру в настоящее время предлагают ряд установок для газификации. Наиболее популярным и наиболее давно внедренным вариантом является газогенератор с восходящим потоком, также известный как противоточный газификатор с неподвижным слоем и, что сбивает с толку, противоточный газогенератор с движущимся слоем.Биомасса поступает в реактор сверху, пар, кислород и / или воздух вдувается снизу под решеткой. Биомасса падает против восходящего потока газов, пока не достигнет решетки внизу. Во время этого перехода биомасса постепенно сушится, пиролизируется, химически восстанавливается и, наконец, сжигается.

    Для того, чтобы процесс работал, биомасса должна иметь значительную механическую прочность и не слеживаться, чтобы она могла образовывать проницаемый слой раскаленного докрасна полукокса, через который поступающие газы могут свободно течь.Пропускная способность низкая, термический КПД высокий, но также и содержание смол в газе, поскольку температура газа на выходе относительно низкая и конденсация летучих веществ неизбежна. Производство шлака низкое. Большинство газификаторов с восходящим потоком работают при атмосферном давлении. В одном интересном варианте над газогенератором размещается камера сгорания газа, которая сжигает горячий генераторный газ на выходе. Затем дымовой газ направляется непосредственно к нагревательной головке двигателя Стирлинга, лучше всего описываемого как поршневой двигатель внешнего сгорания (см. Главу 14).Это, в свою очередь, приводит в действие электрический генератор.

    Более эффективной альтернативой, особенно для небольших размеров, является газогенератор с нисходящим или прямоточным потоком с неподвижным (подвижным) слоем. Как следует из названия, воздух течет в том же направлении, что и биомасса, которая все еще поступает сверху. Производственный газ отводится снизу. Газификаторы с нисходящим потоком имеют тенденцию быть значительно выше, чем альтернативные варианты с восходящим потоком, и не могут справиться с очень изменчивой биомассой или небольшими размерами частиц.При этом газ будет выходить с гораздо более высокой температурой, что приведет к снижению содержания смол, а термический КПД будет на уровне конструкции с восходящим потоком.

    Газификаторы с псевдоожиженным слоем, как правило, более устойчивы к колебаниям подачи биомассы за счет большей сложности. Биомасса взвешивается в воздухе под высоким давлением, продуваемом через песчаный слой. Перемешивание происходит интенсивно, все стадии добычи газа происходят одновременно. Содержание смол в газе является промежуточным между газификаторами с восходящим и нисходящим потоком, и процесс несколько сложнее контролировать.

    Газификаторы биомассы (Воспроизведено с разрешения Biomass Technology Group)

    Газификаторы, использующие воздух в качестве окислителя или агента газификации и работающие при атмосферном давлении, дают газ со значительным содержанием азота, что снижает его теплотворную способность. Как правило, теплотворная способность газообразных продуктов такого типа находится в диапазоне 2,5-8,0 МДж / Нм3. Значительно более высокая теплотворная способность — до 20 МДж / Нм3 — может быть получена при использовании кислорода вместо воздуха и / или эксплуатации газогенератора при высоком давлении, до 16 бар.Это, очевидно, увеличивает сложность процесса на несколько порядков. Оборудование для газификации все еще сравнительно дорогое, и малые газификаторы вряд ли будут экономичными, если поставка биомассы не будет фактически бесплатной.

    Неочищенный генераторный газ можно сжигать в печах и котлах без дополнительной обработки, и это, пожалуй, лучший способ, при котором используемая комбинация биомассы / газификатора дает газ с высоким содержанием смол. Вырабатываемое тепло можно использовать для самых разных целей.

    ЭНЕРГИЯ С ЗАВОДА ОТХОДОВ

    1 Топливный бункер

    2 Топливный кран

    3 Винтовой конвейер

    4 Первичная камера (газификация)

    5 Вторичная камера (высокотемпературное окисление)

    6 Парогенератор-утилизатор (HRSG)

    7 Силос для извести и угля

    8 Внутренний рукавный фильтр

    9 Глушитель остатков фильтра

    10 Вентилятор дымовых газов

    11 Дымоход

    12 Золоудаление

    13 Паровая турбина

    14 Конденсатор с воздушным охлаждением

    www.energ.co.uk) «/>
    Производство энергии из биогаза в настоящее время является общепринятой технологией (Воспроизведено с разрешения Ener-G, www.energ.co.uk)

    Продолжение

    Обычно неочищенный газ охлаждается перед хранением / использованием, чтобы увеличить его удельную энергию. Считается, что производство электроэнергии с использованием генераторного газа примерно на 20% эффективнее, чем производство на основе прямого сжигания биомассы. Концепция использования генераторного газа в качестве топлива для когенерационной (комбинированной выработки тепла и электроэнергии) привлекает большое внимание, поскольку это обещает общий тепловой КПД более 80% по сравнению с 60% прямого сжигания.В меньшем масштабе это обычно включает преобразование химической энергии генераторного газа в электрическую энергию с использованием ее в качестве топлива в некоторой форме двигателя внутреннего сгорания, который затем приводит в действие генератор электроэнергии (см. Главу 14). Проблема в том, что большинству двигателей внутреннего сгорания для эффективного функционирования требуется очень чистый газ, поэтому, прежде чем газ станет приемлемым, необходимо удалить, в частности, смолы.

    Это оказалось ахиллесовой пятой многих новаторских установок газификации, используемых для когенерации.Содержание влаги в газе довольно легко контролировать; если на стадии предварительной сушки начальное содержание влаги в биомассе становится ниже 20%, влажность газа, выходящего из системы, обычно является приемлемой. Обычно пыль удаляется с помощью комбинации фильтров. Смолы или конденсаты представляют собой гораздо более серьезную проблему, и работа по разработке надежной, рентабельной и энергоэффективной системы удаления смол продолжается.

    В США был достигнут значительный прогресс в использовании плазменных резаков для повышения температуры в классическом газификаторе с нисходящим (движущимся) слоем до 1250 ° C; это «расщепляет» смолы и другие летучие вещества, восстанавливая их до водорода и окиси углерода.Любой неорганический материал в биомассе остекловывается; весь углерод превращается в газ, не оставляя обугливания. В других системах для достижения того же эффекта используется комбинация высоких температур и впрыска кислорода. Хотя кислород сводит к минимуму содержание азота в газе — и, следовательно, увеличивает его теплотворную способность, — технология более сложна и дорогостоящая и все еще не полностью разработана.

    В процессе Batelle / FERCO используется альтернативный подход. Кислород не используется. Вместо этого есть два физически отдельных реактора.Высушенная биомасса проходит сначала в газификатор с восходящим потоком, затем остаточный полукокс проходит во вторую камеру сгорания, где она сжигается, чтобы обеспечить тепло для процесса газификации. Передача тепла между двумя реакторами осуществляется за счет циркуляции песка, и говорят, что производительность намного выше, чем в других системах.

    Процесс Batelle отличается высокой производительностью.

    Обычные поршневые двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием, то есть двигатель массового производства, дешевый, надежный и прочный, может быть легко преобразован для работы на чистом генераторном газе.Выходная мощность значительно снижается — до 50% — из-за более низкой теплотворной способности генераторного газа по сравнению с нефтепродуктами. Промышленный газ также может быть попутным топливом в еще более прочном и надежном поршневом двигателе внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, более известном как дизельный двигатель. Для обеспечения эффективного зажигания только 80% или меньше дизельного топлива можно заменить на генераторный газ, но это, а также более подходящая более низкая частота вращения дизельных двигателей означает, что общая мощность падает только примерно на 15–30%.Однако выбросы окиси углерода могут быть проблемой.

    Несмотря на более низкий КПД, поршневые двигатели популярны из-за их низких капитальных затрат, простоты обслуживания и доступности запасных частей. На более крупных установках газовые турбины являются нормой. Потенциальная эффективность значительно выше, но также увеличиваются капитальные затраты и затраты на техническое обслуживание. Микротурбины, работающие со скоростью до 100,0000 об / мин и производительностью от 25 до

    www.energ.co.uk) «/>
    Поршневые двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием, работающие на биогазе, широко доступны (Воспроизведено с разрешения Ener-G, www.energ.co.uk)

    500 кВт — перспективная разработка. А для комбинированного производства тепла и электроэнергии — когенерации — и аналогичных установок оптимальным выбором может быть современная версия почтенного двигателя Стирлинга (см. Главу 14).

    При анаэробном сбраживании биомассы образуется гораздо более чистый газ. Обычно известный как биогаз, это смесь в основном метана и углекислого газа с содержанием азота менее 10%. Нет смол или других летучих веществ; однако некоторые виды биомассы будут давать биогаз со значительным содержанием силоксана.Силоксаны представляют собой кремнийорганические соединения (и при сгорании выделяют кремний), которые могут образовывать абразивные отложения в двигателях внутреннего сгорания, работающих на биогазе, загрязненном силоксаном. Это может повлиять даже на двигатели Стирлинга, поскольку отложения накапливаются внутри и вокруг теплообменника и их очень трудно удалить.

    Углеводы

    Жиры

    Белки

    Сахар

    Жирные кислоты

    Аминокислоты

    Угольные кислоты и спирты

    Водород Двуокись углерода Аммиак

    Угольные кислоты и спирты

    Водород Двуокись углерода Аммиак

    Водород Уксусная кислота Двуокись углерода

    Ацетогенез

    Водород Уксусная кислота Двуокись углерода

    Метан Двуокись углерода

    Гидролизный ацидогенез

    Схема анаэробного сбраживания

    Ацетогенез

    Метаногенез

    Силоксаны обычно встречаются только в сточных водах.Анаэробное сбраживание использовалось в течение многих лет для обработки осадка сточных вод и отходов животноводства, особенно в виде суспензий. Во многих случаях он дает не только биогаз, но и ценные побочные продукты, такие как улучшители почвы и удобрения, хотя уровни тяжелых металлов и пестицидов необходимо тщательно контролировать. Это в основном простой процесс, который может работать как в самых маленьких, так и в самых больших масштабах и не требует внешнего источника питания. Биомасса с содержанием влаги более 75% может быть эффективно переработана.В последние годы были опробованы или, по крайней мере, проведены эксперименты с другими типами отходов, в основном с материалами, такими как отходы пищевой промышленности и производства пива и спиртных напитков, которые имеют слишком высокое содержание влаги, чтобы сделать их экономичными для других форм использования. Энергетические культуры, такие как райграс, также используются сами по себе или как стимул для отходов с низким содержанием углерода. На практике существует два различных типа: отходы и энергетические культуры с незначительным содержанием таких нежелательных веществ, как тяжелые металлы, и несортированные отходы, в которых уровни загрязнителей таковы, что остатки, оставшиеся после сбраживания, не имеют практического значения и потребуют дальнейшей обработки. .

    Потенциально полезным побочным продуктом является анаэробный дигестат (воспроизведено с разрешения Алекса Маршалла, Clarke Energy Ltd)

    Для анаэробного пищеварения необходимо множество различных видов бактерий. Они постепенно расщепляют сложные органические молекулы биомассы сначала на простые сахара, амино и жирные кислоты, а затем на более простые молекулы аммиака, диоксида углерода и сероводорода. Дальнейшее переваривание дает водород и уксусную кислоту.Наконец, происходит метаногенез, образуются метан, вода и углекислый газ. Все эти реакции происходят в закрытом контейнере в отсутствие воздуха. В наиболее распространенном типе варочного котла требуется лишь ограниченное дополнительное нагревание, а пищеварение осуществляют мезофильные бактерии. Оптимальная рабочая температура составляет около 40 ° C, но разложение будет происходить в диапазоне 20-45 ° C. Варочные котлы простого периодического действия герметизируются на срок до 30 дней. Пик производства биогаза приходится на середину этого периода, постепенно снижаясь по мере исчерпания реактивных материалов.До 60% биомассы будет преобразовано в биогаз.

    В большинстве современных анаэробных варочных котлов используется непрерывный процесс с регулярным перемешиванием биомассы, что приводит к более стабильному производству биогаза. Даже в этом случае биомасса фактически проведет в варочном котле до 18 дней. Мезофильное пищеварение не убьет всех патогенов, которые могут присутствовать в биомассе; поэтому часто существует предварительная стадия пастеризации, на которой биомасса нагревается как минимум до 70 ° C в течение часа или около того.Горелки биогаза обычно поставляют тепло для пастеризации и разложения. Помимо биогаза, процесс также дает суспензию, известную как дигестат, которую можно разделить на волокнистый, похожий на компост материал со значительной теплотворной способностью и богатую питательными веществами жидкость, которые сами по себе являются потенциально ценными продуктами. — при условии, что используемая биомасса была относительно чистой. В противном случае твердые остатки придется отправлять на свалку, а жидкость потребует дополнительной обработки.

    Термофильные бактерии, работающие при температуре 50 ° C или выше, могут переваривать биомассу намного быстрее, но этот процесс менее стабилен и требует больше дополнительной энергии.В более жарком климате мезофильные варочные котлы с очень маленькими партиями, питаемые отходами животного и человеческого происхождения, оказались очень успешными без какого-либо дополнительного тепла. Считается, что только в Индии имеется более 2 миллионов таких варочных котлов, прикрепленных к отдельным домам и поставляющих газ с низкой теплотворной способностью для освещения и приготовления пищи.

    Биогаз также можно использовать непосредственно для обогрева и охлаждения помещений или в качестве топлива для когенерационной установки (см. Главу 14). Его теплотворная способность составляет около 20 МДж / м3.Анаэробное сбраживание не будет привлекательным вариантом для многих проектов, несмотря на качество получаемого газа. Экономика очень маленьких заводов вряд ли будет привлекательной. В частности, в городах все технологии биомассы могут вызывать возражения на местном уровне из-за необходимости частых поставок и, в случае анаэробного сбраживания, неизбежного беспокойства по поводу нежелательных запахов.

    Однако для правильных проектов (таких как промышленные парки), где дешевая чистая биомасса доступна на местном уровне и есть место для хранения и обработки, преобразование биомассы в горючий газ является одним из самых экологичных вариантов, доступных в настоящее время.Этот вариант будет становиться все более практичным по мере совершенствования технологий.

    Эта установка для анаэробного сбраживания в Шропшире, Англия, производит более 1600 МВтч ежегодно из 50001 пищевых отходов и скошенной травы (Воспроизведено с разрешения Greenfinch Ltd)

    Эта страница намеренно оставлена ​​пустой

    Продолжить чтение здесь: энергия воздуха, земли и воды

    Была ли эта статья полезной?

    .