Чертежи пиролизная печь своими руками: Страница не найдена

Содержание

Пиролизная печь своими руками – конструкция, детали и сборка

Принцип работы пиролизной печки достаточно сложен. В нем закручены несколько сложных теплотехнических процессов, которые доводят КПД агрегата выше 90%. Показатель несравним ни с каким другим теплотехническим прибором. Поэтому когда говорят, что пиролизная печь своими руками – это просто, не верьте. В свободном доступе есть всего лишь несколько картинок с чертежами в разрезе, но нет ни размеров, ни материалов, из которых изготавливаются узлы и детали печи. Можно технологию изготовления купить или дойти до нее своим умом, потратив немало времени (месяцы или годы). Но если после сборки пиролизная печь будет соответствовать своему назначению, то можно с уверенностью сказать, что это самый экономичный вариант теплогенераторов с высочайшим коэффициентом полезного действия.

Пиролизная печь

Что такое пиролиз

Пиролиз – это термическое разложение вещества при высоких температурах на более мелкие частицы, и при этом дополнительные реагенты в процессе не участвуют. Мелкие частицы в свою очередь концентрируются в виде газов, которые впоследствии сжигаются, выделяя большое количество тепловой энергии. То есть, происходит двойное выделение тепла, плюс, полное сжигание топлива с минимальными отходами.

Что касается вышеупомянутых реагентов, то речь в основном здесь шла о кислороде, который поддерживает горение. Так вот сам пиролизный процесс происходит при отсутствии этого химического вещества. По сути, получается так, что топливо в топке печи не горит, а тлеет. При этом выделяется достаточное количество тепловой энергии, а заодно и выделяются газы, которые собираются в специальном отсеке, где они под действием высокой температуры сгорают, опять-таки, выделяя большой объем тепла.

Достоинства и недостатки пиролизных печей

Некоторые преимущества пиропечей уже упоминались.

  1. КПД достигает 90%.
  2. Экономия топлива.
  3. Внутри топки происходит процесс длительного горения, что позволяет одной закладкой топлива пользоваться долгое время. То есть, присутствие человека минимизируется.
  4. Процесс пиролиза можно отнести к экологичным, потому что при его проведении в атмосферу выбрасывается минимальное количество угарных газов.
  5. Если изготовить пиролизную печь своими руками правильно (по чертежам точно), то можно гарантировать полнейшее отсутствия сажи, потому что она просто не будет образовываться за счет максимального сжигания топлива. Поэтому чистить такую печь нет необходимости.
  6. В качестве топлива здесь используются прессованные отходы растительной биомассы. Это самый дешевый вид энергоносителя на сегодняшний день.

Конструктивные особенности

Что касается недостатков, то и они тоже есть.

  • Пиролизная печь – это достаточно большой агрегат.
  • Собрать ее своими руками не так просто. Это не обычный водогрейный прибор или буржуйка.
  • В качестве топлива в пиролизных печах используется топливо с низкой влажностью. Ее повышение негативно сказывается на самом пиролизном процессе, что скажется на снижении КПД, плюс, появления смоляных отложений на стенках агрегата и дымохода.

Принцип работы и конструкция пиролизной печи

Принцип работы пиропечи заключается в том, что топливо, заложенное в топку агрегата, тлеет при минимальном доступе воздуха. При этом топка расположена над отсеком, куда поступают угарные газы. Они по каналам проходят между стенками печки и топки, где и сгорают.

Чтобы газы смогли опуститься вниз, необходимо в топке создать избыточное давление. Вот почему в нее подается воздух, который специалисты называют первичным. В камеру дожига также подается воздух, чтобы газы могли гореть. Они без кислорода гореть не будет. Это воздух называется вторичным. Газы, перемешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь, которая, сгорая, выделяет огромное количество тепловой энергии. Кстати, очень важно соблюсти пропорции воздуха и угарных газов. Чего-то будет больше или меньше, сразу отразиться на процессе сгорания. Далее оставшиеся продукты выводятся дымоходом в атмосферу.

Три стадии работы пиропечки

Учитывая принцип работы пиролизного котла, можно собрать его по чертежам. Но придется учитывать качество используемых материалов. Особенно это относится к металлу. Высокая температура быстро выводит из строя любой материал, поэтому для сооружения пиролизной печи своими руками (по чертежам) необходимо использовать сталь легированную жаропрочную толщиною не меньше 8 мм. По следующей ссылке приведены характеристики среднелегированной стали — http://stalmaximum.ru/30khgsa/

Кстати, агрегат можно изготовить и уже из готовых изделий, к примеру, из газового баллона, толщина стенки которого как раз подходит под требуемые нормы. Но для этого придется перераспределить отсеки для топки и камеры дожига. Если в классической конструкции топка располагается над камерой дожига, то это не значит, что их нельзя поменять местами. В самодельных пиролизных котлах как раз такой вариант и используется, что снижает сложность конструкции и трудоемкость проведения сборочных работ. Чтобы вы поняли, о чем идет речь, посмотрите фото ниже, где показана такая конструкция печки.

Схема работы пиролизной печи

Внимание! Камер, по которым проходят пиролизные газы, может быть несколько. И чем их больше, тем интенсивнее газы насыщаются кислородом. Поэтому очень важно точно соотнести количество камер и объем пиролизных газов.

Необходимо отметить, что камера дожига может располагать и сбоку от топки. Ведь основное требование процесса пиролиза – это отделение газов от топлива. А где оно будет сжигаться неважно. Главное, чтобы оно сжигалось полностью. При этом тление может производиться снизу закладки или сверху. То есть, поджигать топлива можно как снизу, так и сверху.

Газовый баллон для пиролизной печи

Сделать пиролизную печь из газового баллона несложно. Что необходимо для этого сделать.

Печка пиролизного типа из баллона

  • В первую очередь внутри баллона надо сделать перегородки для камеры дожига. Для этого можно нарезать из листового железа круги диаметром равным внутреннему диаметру баллона. На каждом круге надо вырезать сегмент. В конечном итоге должно получиться больше, чем полукруг.
  • Полученные детали устанавливаются внутрь резервуара, где они привариваются по периметру электросваркой. Очень важно правильно установить обрезанные круги. Необходимо установку провести так, чтобы свободное от отрезанного элемента место оказалось напротив точно такого же, только другого отрезанного круга. То есть, должна получиться многоступенчатая камера, собранная из этих кругов перегородок, которые собранные в одну систему будут собой представлять змеевик. По нему и будут пиролизные газы от топки подниматься к дымоходу. Здесь же они будут обогащаться кислородом и сжигаться полностью.
  • Обязательно в стенке баллона напротив первого этажа камеры дожига надо сделать несколько небольших отверстий диаметром 3-5 мм. Отверстия делаются сверлом и дрелью.
  • Конец созданного канала камеры дожига соединяется с выходным патрубком, который станет началом дымохода. Поэтому сбоку или сверху баллона делается отверстие под патрубок, и с внешней стороны он приваривается.
  • Как и в любой печи, в пиролизной надо сформировать топку. Для этого в баллоне делается отверстие прямоугольной формы под дверцу. Через нее будет производиться закладка топлива.
  • Чуть ниже отверстия устанавливается колосниковая решетка, которую можно изготовить из того же металлического листа, в котором надо просверлить отверстия. Можно сделать ее из арматуры в виде сетки.
  • Ниже дверцы с той же стороны, где она будет установлена, надо сделать несколько отверстий для подачи первичного воздуха.

Внимание! При навешивании дверцы топки необходимо учитывать герметичность ее прилегания к стенкам корпуса печи. Через нее в топку не должен проникать воздух.

Данная конструкция дает возможность поджиг производить сверху топлива. Воздух будет проникать через массу уложенных топливных брикетов и попадать в зону тления. Его будет не очень много, что не даст топливу загореться в полную силу. Кстати, в качестве топлива в пиролизных печах могут использовать опилки, мелко нарубленные стебли или листа, лучше запрессованные, мелкой фракции уголь. Сегодня производители пиролизных котлов предлагают к ним свое топливо, которое изготавливается из любых растительных материалов. Они прессуются в небольшие гранулы, которые называются пеллетами.

Пиролизная печка из газового баллона с прессом

Из газового баллона можно изготовить более простую конструкцию печки пиролизного типа.

  • Срезается верхняя полукруглая крышка баллона.
  • Срезается часть боковины под отверстие для топки.
  • Устанавливается колосниковая решетка.
  • Вырезается из металлического листа блин диаметром, который будет чуть меньше внутреннего диаметра баллона.
  • В блине делается отверстие под дымоходную трубу, которая к нему и приваривается.
  • Эту конструкцию надо утяжелить, для чего с нижней ее стороны привариваются четыре куска швеллера. При этом дымоходное отверстие не должно быть закрыто.
  • В вырезанной крышке баллона также делается отверстие под дымоход.
  • Навешивается дверца.
  • Делаются небольшие отверстия ниже топки.

Схема работы пиролизной печи из газового баллона

Печь готова, можно ее загружать. Загрузку делают больше половины объема полученного пространства. Поджиг можно производить снизу или сверху. Устанавливается сверху пресс, изготовленный из металлического блина, усиленного швеллерами. Его основная задача – прижимать топливо к зоне горения (тления), при этом между стенками пресса и поверхностью уложенного топлива остается пространство, сформированное швеллерами. При сжигании топлива пресс будет опускаться, оставляя зазор одинаковым во время всего процесса работы пиролизной печи.

Между краями блина и стенками баллона также есть зазор, через который угарные газы поступают в зону дожига, образованной крышкой печи и верхней плоскостью пресса. Обычно такой агрегат называют печкой длительного горения. Как показывает практика, одной закладки хватает на 6-10 часов в зависимости от объема топочной камеры.

Пиролизная печь Лачиняна

Заключение по теме

Конструктивно пиролизная печь – агрегат непростой. Очень важно соблюсти многие параметры, которые касаются не только его размеров, но и пропорций деталей и узловых элементов. К тому же такие печки работают только на сухом топливе. И это одно из самых жестких требований ее эксплуатации.

Учитывая все вышесказанное, можно сделать заключение, что пиролизные (углевыжигательные) печи сделать своими руками по чертежам можно без проблем. Но придется учитывать требования к конструкции. А их, как оказывается, немало.

Пиролизные печи своими руками: из металла, из кирпича

К числу основных достоинств пиролизных печей относят их способность отдавать большее количество тепловой энергии при сгорании меньшего объема топлива в сравнении с традиционными разновидностями печей. Принцип работы пиролизных агрегатов заключается в следующем: в топке устройства топливо сгорает при наличии минимально необходимого количества кислорода, что способствует выходу значительных объемов топливных газов, которые в процессе своего дальнейшего сгорания выделяют дополнительное тепло.

Достоинства и недостатки

Пиролизная технология генерации тепловой энергии позволяет создавать экологически чистые печи, которые во время работы не выделяют в окружающую среду дымовых газов и прочих продуктов химической реакции окисления вещества. Внутри пиролизного отопительного агрегата топливо сгорает полностью, в результате чего из дымовой трубы устройства выходят лишь углекислый газ и водяной пар.

К числу основных достоинств пиролизных печей относят следующее:

  • высокий КПД – до 85%;
  • возможность быстрого обогрева помещения;
  • образование незначительного количества сажи и золы в ходе сгорания топлива;
  • возможность регулирования потока генерируемой тепловой энергии в диапазоне от 30 до 100%;
  • способность длительного горения одной закладки топлива в автономном режиме;
  • значительная экономия горючих материалов.

Однако пиролизные источники тепловой энергии не лишены определенных недостатков, среди которых отмечают следующее:

  • необходимость использования в качестве топлива только хорошо высушенной древесины; в противном случае произойдет быстрое засорение дымовых каналов;
  • наличие специальных электрических приборов для создания тяги;
  • весьма высокая стоимость оборудования в сравнении с традиционными разновидностями устройств.

Как устроена пиролизная печь

Реализовать принцип пиролизного горения позволяет особенное конструктивное исполнение отопительного агрегата. Основным отличием этой разновидности обогревательных приборов является присутствие двух камер сгорания, выполняющих следующие функции:

  • в первую полость производят закладку топлива; в дальнейшем под воздействием высокой температуры здесь происходит отделение горючего газа от сухого остатка;
  • во второй камере осуществляется сжигание принудительно подаваемого топливного газа при наличии вторичного воздуха, обеспечивающего эффективность процесса горения.

 

Необходимыми конструктивными элементами пиролизного обогревателя являются следующие составляющие:

  • камеры газификации и дожига;
  • колосниковая решетка;
  • устройства первичной и вторичной подачи воздуха.

Рекомендуем ознакомиться с принципом работы пиролизной печи:

Почему стоит отдать предпочтение такой печке?

Основными достоинствами такой конструкции стоит назвать следующие характеристики:
Принцип работы пиролизной печи

Возможность поддерживания установленного температурного режима на протяжении длительного времени. Для этого потребуется только увеличить вместительности топливной камеры.

Минимальный уровень выделения токсических веществ в процессе переработки топлива. Именно поэтому, такая печь обеспечит комфортную для проживания температуру, а также безопасный для здоровья микроклимат в помещениях.

Данная печь способна сжигать всевозможные строительные и бытовые отходы, в том числе и автомобильную резину, пластик, а также части ДВП. Перечисленные материалы, будут хорошим топливом, но категорически не рекомендуется использовать отходы в качестве постоянного топлива. Кроме того, их сжигание будет безопасным, только в том случае, если при загрузке он будет составлять третью часть от всего количества топлива.

Несмотря на все перечисленные достоинства, пиролизная конструкция имеет и свои минусы. Самыми существенными являются:

  1. Высокие требования к качеству топлива. Оно должно быть, в первую очередь, сухим. Влажный материал не допустим к использованию, так как эксплуатация пиролиза в таком случае не даст необходимого результата, так как выделяемое тепло попросту растворится паром в процессе горения.
  2. Крупные габариты. Данную особенность можно считать недостатком, если пиролизный котел своими руками вы планируете расположить в небольшом помещении.
  3. Зависимость от вспомогательного оборудования. Обеспечивающий хорошую тягу вентилятор, к сожалению, не будет работать в круглосуточном режиме.
  4. Постоянный уход за печью. Для того, чтобы поддерживать микроклимат в доме, нужно постоянно следить за наличием дров в камере, а также перед каждой новой закладкой убирать перегоревшие угли.

Работа кирпичной пиролизной печи

До начала монтажных работ, чрезвычайно важно провести все необходимые расчеты, учитывая особенности помещения, после чего составить схему будущего оборудования. Сегодня существует возможность воспользоваться уже готовым чертежом из интернета, который создавался профессионалом.
Принцип работы

Вместо основания, для устойчивости конструкции, проводится укладка периметр печи керамическим кирпичом. Создание перегородок внутри печи происходит с использованием шамотного кирпича. Полноценно эксплуатировать конструкцию можно будет лишь после окончательной сборки и обустройства системы вентиляции. Чрезвычайно важно брать в учет время, которое будет необходимо для полного сгорания топлива. Специалисты в области строительства рекомендуют использовать прессованные дрова для обогрева помещения. Когда пиролизная печь будет запущена, следует определить КПД (коэффициент полезного действия). Для этого не требуется закупать никакое измерительное оборудование, нужно только хорошенько принюхаться к запаху дыма. Если вы не ощущаете угарный газ, то КПД достаточно высок.
Внешний вид готового котла для пиролизной печи

Создавая пиролизный котел своими руками пошаговая инструкция необходима в первую очередь для того, чтобы должным образом соблюсти все правила пожарной безопасности. Пренебрегая данным требованиям, вы можете спровоцировать пожар в своем доме или же нанести непоправимый урон здоровью всех жильцов. Кроме того, настоятельно рекомендуется проводить монтаж печи в отдельном нежилом помещении. Для того, чтобы камера прослужила долго, следует позаботиться о ее защите с помощью плотного металлической обшивки.
Сравнение конструкции котлов

Теперь важно поговорить о материалах, которых понадобятся для проведения работ.

  • Чугунные колосники;
  • Керамический и шамотный кирпич.
  • Стальной лист для защиты камеры. Его толщина должна быть не менее 2 миллиметров, но не более 4 миллиметров.
  • Мощный вентилятор для циркуляции воздуха.
  • Регуляторы температурных показателей.
  • Дверцы для печи.
  • Дверцы для котла.
  • Сварочный электрический аппарат, болгарка, дрель.
  • Несколько труб разного диаметра.
  • Электроды для сварочных работ.

Нюансы, которые нужно знать

Как мы уже сказали, создание такой печи – процесс достаточно простой, но, требующий определенных познаний. Так как данная конструкция относится к обогревательному оборудованию, то будьте готовы к тому, что во время выполнения работ вам придется работать с повышенными температурами и учитывать многие особенности герметизации, что выполнить самостоятельно практически невозможно. Но учитывая советы, которые были упомянуты в данной статье, вам непременно удастся сделать действительно долговечные пиролизные печи.

Если вы желаете усилить тепловой эффект, то обустройте уже завершенную конструкцию дополнительной стенкой из шамотного и огнеупорного кирпича. Создание котла возможно даже с минимальными умениями в работе по свариванию металла. Учитывайте тот факт, что создание пиролизной печки – это не только процесс кирпичной кладки, но и монтаж камеры котла, которую по праву можно назвать основным конструкционным элементом.
Самым правильным решением будет покупка уже собранного котла, который будет необходимо лишь обложить кирпичом

Особенности установки котла

Котел в готовом виде можно приобрести в специализированных магазинах. Производители выпускают оборудование, к которому обязательно идет руководство по монтажу и эксплуатации. Но как показывает практика, поданных данных, зачастую, не хватает для того, чтобы беспрепятственно провести установку. Помните, что котел представляет собой достаточно крупное сооружение, имеющее немалый вес. Основание под конструкцию традиционно выкладывается из кирпича. Оно является прочным и надежным, потому что без труда выдержит нагрузку.
Конструкционные особенности камеры сгорания

Даже после нескольких лет эксплуатации печи, будьте уверены, что фундамент не даст трещину и уж тем более не начнет деформироваться. Для выполнения процесса кладки, применяйте предварительно замешенный песочно-глиняный раствор из песка и глины. Мы подробно рассмотрели все нюансы и особенности создания пиролизной печи, уточнили все, что нужно знать о котлах, а также раскрыли секреты для облегчения строительных работ. Надеемся, что данная информация будет полезной и пригодится вам.

принцип работы, схема, самостоятельное производство. Изготовление пиролизной печи для дома и бани своими руками Пиролизная печь принцип работы

Пиролизная печь из кирпича своими руками, схема устройства пиролизного котла на дровах.

Пиролизные печи отличаются от обычных печей, более длительным сроком горения. Уже в самом названии печи, содержится ответ, в чём различие печей.

Процесс сгорания топлива в такой печи, можно условно поделить на два этапа. Первый этап — пиролиз, то есть, разложение органики под воздействием высоких температур на твёрдый материал и газообразный. Данный процесс происходит при минимальном воздействии кислорода.

На втором этапе к полученным составляющим, при высокой температуре, подаётся кислород, под воздействием которого происходит полное сгорание топлива и газа.

Можно сказать, что получается полностью безотходный процесс, при котором топливо превращается в тепло, не оставляя золы и не загрязняя воздуха.

Кирпичный, пиролизный котел, имеет высокий коэффициент полезного действия, он экономит топливо, а в отработанных газах содержится минимальное количество вредных веществ. Пиролизная печь из кирпича своими руками изготавливается относительно легко при наличии необходимой сноровки и знаний.

Работа печи основывается на пиролизе. Процесс выделения пиролизных газов происходит в условиях недостатка кислорода. Из топлива при высокой температуре выделяются газы, лишь впоследствии они смешиваются с кислородом, процесс способствует полному сгоранию топлива и самого газа.

В пиролизную печь из кирпича, благодаря особенностям конструкции, топливо загружается сверху, внизу же предусмотрен вторичный отсек «догорания» пиролизных газов.

Тягу в печи создает дымосос — тягодутьевая конструкция, дымоход вентилируется принудительно. Как система работает? В первичном верхнем имеет место недостаток кислорода, поэтому топливо выделяет пиролизные газы, которые догорают в нижнем отсеке.

Основной материал для изготовления конструкции — керамический кирпич. В зависимости от размера, в среднем для пиролизного котла из кирпича понадобится от трехсот до пятисот штук.

Кстати, в зависимости от назначения, пиролизные печи могут иметь по два отсека для твёрдого топлива.

А в некоторых случаях, камеры вторичного сгорания могут быть расположены выше, чем топочный отсек с твёрдым топливом. Многое зависит от индивидуальных особенностей проекта, от принципов тяги и так далее.

Главное, когда вы устанавливаете печь длительного горения, строго придерживаться схемы и соблюдать противопожарные правила.

Для сооружения камер сгорания требуется огнеупорный кирпич, а для того, чтобы сварить водогрейный котел, нужны металлические листы. Также для изготовления печи понадобятся чугунные решетки, топочные дверки, дымосос для создания тяги, датчики и электроды, измеряющие температуру.

А значит, понадобятся такие инструменты, как аппарат для сварки, шлифовальная машинка.

Кирпичная пиролизная печь своими руками порядовка

Сначала изготавливается плита фундамента. Неважно из какого материала фундамент под печь изготовлен, его не нужно связывать с фундаментом дома, так как просадку эти две конструкции могут дать различную.

Просвет между фундаментами печи и дома должен быть минимум 5 см. Далее этот просвет заполняется, и производится кладка кирпичом в соответствии со схемой.

С технологией кирпичной кладки лучше ознакомиться по видео, она включает несколько рабочих процессов: установку порядовок, подачу кирпичей и раствора, укладку, проверку надежности. В первую очередь всегда выводятся углы. Прямоугольные углы выстраивают с помощью порядовки — металлического угольника.

Первые несколько кирпичей кладут с помощью правила, а далее ставится порядовка, вертикальность ей придают воспользовавшись уровнем или отвесом. Делая кладку своими руками, важно позаботиться о безопасности и проследить за самым главным – герметизацией швов.

Для того, чтобы учесть все возможные огрехи, можно выложить сооружение сначала без раствора и, если все сходится, начать укладывать кирпич на раствор. Следующий шаг — установка колосников (чугунных решеток для поддержания слоя топлива) и топочных дверок.

Далее следует процедура подключения отопительной системы. Её необходимо тщательно продумать. Водогрейный котёл, при наличии схемы, необходимых навыков и оборудования варится собственноручно. Конечно, если нет практики, то лучше предоставить эту работу специалистам.

Для котла понадобятся металлические листы и трубы разного диаметра, сварочный аппарат, болгарка. Готовый котел закрепляется в нижней камере. Устанавливаются датчики, чтобы регулировать процесс пиролиза

Процесс пиролиза

После того как всё установлено и подключено, система тестируется. Для того чтобы произошел процесс пиролиза температура должна быть не меньше 450 и не больше 1100 градусов по Цельсию.

Но, одной температуры мало. Нужна регулируемая подача воздуха и наличие дополнительной камеры сгорания газов. Еще один момент, на который стоит обратить внимание — влажные дрова не подходят для топки пиролизной комбинированной кирпичом печи. Пар разбавляет пиролизные газы и печь затухает.

Кстати, для обычных печей из кирпича, также рекомендуется использовать только сухие дрова. Дрова должны храниться под навесом не менее одного года. В этом случае, при сгорании не выделяется конденсат и печь прослужит дольше.


Пиролизная печь – это довольно эффективное устройство, не требующее постоянного заполнения печи дровами, но при этом, замечательно справляющееся с задачей обогрева отопительных систем. Другими словами – мечта любого хозяина. И это – вполне реально. Такая печь справляется со всеми этими функциями. И, к тому же, ее можно изготовить в домашних условиях, собственноручно. Во-первых, Вам не придется тратить огромные суммы денег на приобретение печи, а в последствии, Вы будете значительно экономить на топливе.

Пиролизная печь — устройство

Пиролиз представляет собой довольно трудоемкий технологический процесс. И, для того, чтобы иметь представление, что к чему, необходимо разобраться с устройством пиролизной печи. Ведь далеко не все, даже опытные строители, могут смело заявить, что знакомы с процессами, происходящими внутри данного устройства. Хорошо знать пиролизную печь и принцип работы – это значит, в последствии суметь изготовить ее своими руками.

Принцип работы пиролизных печей

Начнем с того, что работа данного агрегата основана на принципе, где топливо подготавливается при минимальном количестве кислорода. Большое количество специалистов, занимающиеся изготовлением различных печей, посчитают такое заявление совершенно бредовым. Всем известно, что для нормального функционирования стандартного котла, кроме топлива, нужно, в достаточное мере, поступление чистого воздуха, содержащего кислород. Оба эти компонента – топливный материал и кислород, как раз-таки и гарантируют нормальную функциональность стандартных печей.

Пиролизный газ считается новым шаг в применении обычного топлива, то есть дров. Какие процессы происходят с топливными материалами, когда они сжигаются? Под воздействием больших температур, из него начинает выделяться специальный газ. В стандартных печках он выходит сквозь дымоходную трубу.

Чем выше уровень нагревания топлива с недостаточным поступлением воздуха, тем в большей степени начинает выделяться газ. Этот процесс в нефтеперерабатывающей промышленности называют крекингом.

При помощи пиролиза нефти добывают топливо для различных автомобилей. Также, этот процесс можно применять и в случае с дровами. Только в случае с нефтепродуктами, процесс переработки должен происходить при температуре от 800 до 900 градусов по Цельсию, а для дерева хватит и 500. Вместе с этим, древесина выделят вещества, такие как древесный уголь, смола, ацетон, уксус, метиловый спирт.

Видеоролик о наглядном устройстве и функционировании пиролизной печи

Пиролизная печь – главные плюсы

Преимущества пиролизных печей

Подведем итоги – все данные вещества обладают таким свойством, как горючесть. Именно это и ложится в основу рабочего процесса пиролизных печей – происходит сжигание добытого из топливных материалов газа, соответственно еще одно названия данного типа печей – газогенераторы.

Данные устройства наделены уникальными свойствами – на протяжении длительного времени сохранять нужную температуру, даже в том случае, когда Ваша пиролизная печка работает в автономном режиме.

В чем же основные плюсы данных печей? Самое главное – это высокий коэффициент полезного действия (от 80 процентов). Во-вторых – Хорошая экономия при расходе топлива. Еще, что немало важно – КПД можно самостоятельно регулировать. Хороший способ утилизации резиновых отходов и полимеров, а также древесных отходов. В выбросах, практически не содержится вредных веществ: с точки зрения экологии – это довольно значимый пункт! Сажа вырабатывается в относительно малых количествах. Кроме всего прочего, для пиролизных котлов подойдут различные виды топливных материалов. Хотя бы даже бытовой мусор. В данное время из бытового мусора изготавливают специальные брикеты, которые можно использовать для данных печей.

Абсолютно все пиролизные агрегаты длительного горения, даже в том случае, когда они изготовлены своими руками, не избежали и ряда некоторых недостатков. Мы считаем, что скрывать их от потребителей никоим образом нельзя.

Недостатки пиролизных печей

Одним из недостатков пиролизных печей является их габаритная конструкция

Из недостатков можно назвать следующее:

  • достаточно высокая цена. Она обусловлена большими затратами на покупку подходящего котла для печки. Следовательно, данный минус исправить на плюс можно, если взяться за изготовление котла самостоятельно;
  • необходимость непрерывной энергоподачи. Для того, чтобы работа осуществлялась корректно, подключите пиролизную печь к электросети;
  • представленная Вашему вниманию вариация системы отопления слишком избирательна в плане топливных материалов. Необходимо отметить, что здесь применима только сухая древесина. В тех случаях, когда топливные материалы содержат большой процент влаги, процесс пиролиза неосуществим;
  • довольно габаритная конструкция. Если в Вашем распоряжении нет дома с большой площадью, то лучше остановить свой выбор на несколько иной отопительной системе, или же построить мини пиролизную печь своими руками.

Скорее всего, на этом список недостатков, заканчивается. Как видим, они не настолько уж и весомые. Обеспечьте все, что необходимо для установки и нормального функционирования таких аппаратов, как печи пиролизного горения, и будьте уверены, что она не просто подойдет Вам, но со временем еще докажет свои преимущества!

Принцип работы пиролизной печи

В камеру преобразования твердого топлива загружаются топливные материалы и поджигаются. Начинается процесс выработки газа из топлива. В камеру идет подача первичного воздуха, и под воздействием избыточного давления, начинается подача газа в нижний отсек, где происходит дожигание. В этот отсек поступает вторичный воздух, и полученная смесь продолжает гореть под воздействием высоких температур. Вода, уже в нагретом виде, из водяной рубашки котла поступает в отопительную систему. В то же самое время в рубашку начинает поступать обратка. Теплоноситель, который используется, одновременно является также и охлаждающим средством для котла. Для корректной работы пиролизной печи необходимо строгое соблюдение пропорций смеси из кислорода и топлива.

Чертежи пиролизных печей

Чертеж квадратной пиролизной печи

Итак, изготовить пиролизые печи своими руками – не вопрос. Но, отметим сразу, что для строительства подобных агрегатов недостаточно иметь только отличные навыки в осуществлении сварочных работ или иметь на руках чертежи пиролизной печи (кстати, на нашем сайте есть возможность чертежи пиролизной печи скачать бесплатно). Для осуществления данного процесса, необходимо запастись качественными материалами, которые, заметим, зачастую стоят не дешево. И, прежде всего данные требования относятся к металлу. Нам потребуется легированная сталь отличного качества. Также необходимо наличие надлежащей электроники. Если, конечно, в Ваши планы не входит содержание печного работника, осуществляющего непрерывные контроль за работой котла.

Вы можете скачать подробное описание материалов и фото и детальными чертежами пиролизной печи, по которым легко сможете создать такую печь своими руками

Самодельные пиролизные печи длительного горения из хлама – можно, о стоит ли? Некоторые станут возражать, что видели печи пиролизного горения из подручного материала – это очень удобно, да, к тому же, дешево и, мол, они прекрасно работают. Оно то так, если не брать во внимание один маленький нюанс. Такие «модели» представляют собой хороший образец мини пиролизной печи своими руками и способны показать нам принцип работы данного устройства. Но, вести речь об использовании подобной пиролизной печки для общего обогрева здания, не стоит.

Пиролизная печь из газового баллона или бочки — бюджетный вариант

Чтобы изготовить такой агрегат, несомненно можно взять то, что есть под рукой, например, как вариант – пиролизная печь из газового баллона или же из старой металлической бочки, кусков труб и другого различного метало-хлама. Но, не снимайте со счетов тот факт, что процессы, которые будут происходить внутри аппарата, весьма сложны и требуют соблюдения конкретных правил, чтобы он функционировал правильно. Конечно, как вариант, можно установить ручные регуляторы подачи воздуха и этим обеспечить более-менее устойчивой работы пиролизной печи. Но, вряд ли в Ваши планы входит все свое время проводить рядом с этим устройством.

В нерегулируемом пиролизе нет никакого смысла, следовательно, необходимо в обязательном порядке установить электро-начинку, регулирующую процесс сгорания топлива. Иначе, Ваша пиролизная печка будет представлять собой примитивную буржуйку. Высокие температуры (до 1100 градусов Цельсия), получаемые в результате горения получаемых газов, подразумевает применения определенных материалов, защищающих печь от прогорания.

Как функционирует пиролизная печь из газового баллона можно просмотреть на видео:

Самодельные пиролизные печи длительного горения

Для собственноручного изготовления печки, необходимо использовать исключительно качественный металл, его сечение должно быть не меньше, чем 8 миллиметров, иначе, она может быстро прогореть. Также необходимо наличие соответствующих чертежей (Вы можете взять уже готовый вариант, например, пиролизную печь Лачиняна, чертежи которой предоставлены Выше). Сварочные работы должны быть осуществлены только на профессиональном уровне. Если Вы не обладаете необходимым умением и навыками, доверьте лучше это дело специалистам.

Конструкция самодельной пиролизной печи длительного горения

Корпус печи может быть также выполнен из трубы. Труба для заготовки пиролизной печи должна быть большого диаметра и, за лучшее, чтобы камера газообмена была вверху. Первое, что нужно сделать, это вырезать не слишком большой участок, где будет располагаться колосниковая решетка. Этот участок будет выступать потом, как самостоятельная деталь.

Образовавшийся пробел следует соединить с помощью прямоугольных планок, чтобы обеспечить жесткость сзади, а спереди – для топочной дверцы.

Затем, берем еще одну заготовку из трубы и вырезаем из нее специальные детали, которые понадобятся для конструкции отсека для золы. К той части, которая располагается сверху, приваривают отделение для газо-воздушной камеры. Затем следует приварить конструкцию отсека для топки. В последствии это будет дверь.

После чего начинаем собирать решетку, выполняя повторение нижних частей печки для крепежа. Затем монтируем ее в проектное положение. Теперь, наконец, устанавливаем переднюю и заднюю стенки и выполняем конечную сборку.

Данный аппарат способен довольно хорошо обогреть помещение небольших размеров, например, дачный домик или парилку сауны на очень короткий промежуток времени.

Кирпичная пиролизная печь своими руками

Очень большое количество умельцев часто задаются вопросом – а существует ли способ построить пиролизную печь из кирпича? Ответ, подающий весьма немалые надежды – конечно, да и, даже, без всяких трудностей! Но подходить к решению данного вопроса необходимо с умом и со всей ответственностью.

Варианты кирпичной пиролизной печи

Рассмотрим процесс возведения кирпичной печи. Перед тем, как Вы начнете выполнять монтажные работы, следует разработать соответствующую схему будущего агрегата и, естественно, необходимо выполнить все необходимые расчеты. За лучшее – взять уже готовую схему (к примеру схема Беляева).

По периметру будущей постройки выкладывается керамический кирпич. Перегородки внутри печки выполняются из специального кирпича, который называется шамотным. После того, как Вы произвели сборку данной конструкции и привели в действие вентилятор, смело приступайте к ее использованию.

В обязательном порядке стоит учитывать временной фактор – сколько по времени будет гореть каждый из топливных материалов. Это необходимо знать, чтобы не пропустить момент своевременной подкладки дров в печь. Как топливо – идеально подойдут прессованные брикеты.

Наиболее важным этапом, после произведения запуска пиролизной кирпичной печки, является расчет его КПД. Особых усилий здесь не потребуется – всего лишь нужно обратить внимание на специфический запах дыма, который выходит из дымоходной трубы. Если присутствие в нем элементов угарного газа не наблюдается, значит, коэффициент полезного действия достаточно высок.

Устройство пиролизной печи из кирпича

Готовая пиролизная печь

Готовые печи, предназначенные для отопления теплиц, могут использовать древесину, процент влажности которой достигает 55 процентов. Что касается длительности горения, то такие сооружения способны выдерживать до трех суток в режиме поддержания печи и до 30 часов – в режиме интенсив!

Пиролизные печи длительного горения

Не забывайте, что правила пожарной безопасности никто не отменял и придерживайтесь их, когда будете возводить кирпичную пиролизную печь своими руками! При нарушении некоторых правил пожарной ТБ возможно нанесение ущерба не только Вашему имуществу, но и грозит опасностью для Вашей жизнедеятельности и здоровья и для всех членов Вашей семьи.

За лучшее будет поставить котел в какой-то отдельной комнате или в нежилом помещении. Для изготовления каменной пиролизной печки необходимо выполнить дополнительное основание из бетона или же кирпича. Толстые листы металла используйте для дополнительной защиты топочного отделения.

Самым главным преимуществом данной конструкции является тот факт, что теплоносителем в ней может быть воздух, а не вода. Что это дает? Не мало, ни много – избавляет Вас от нежелательного перемерзания труб в зимний период. Следовательно, не нужно будет заморачиваться со сливом системы.

Необходимое условие при строительстве печи – расположение ее от стен не меньше, чем на 200 миллиметров. Позаботьтесь также о том, чтобы Ваша котельная была вентилируема в достаточной степени.

Сооружение пиролизной печи из кирпича своими руками в значительной мере сэкономит ваши семейные средства. Обеспечивает это – экономный расход топливных материалов.

Схема пиролизной печи

В том случае, если идея создания пиролизной печи для дома или же любой другой постройки Вас не покидает, и Вы непременно хотите это сделать собственноручно, то запаситесь следующими строительными материалами и оборудованием (инструментами):

  • Листы стали – параметры – 6*1,5 метра, толщиной – не меньше 4 миллиметров.
  • Вентилятор, мощность которого должны составлять минимум 300Вт.
  • Пара дверей – для топочного отсека и для поддувального.
  • Электрическая дрель.
  • Болгарка + 2 круга различных размеров (большой и маленький).
  • Металлические трубы – диаметр – 3,2;5,7;15,9 миллиметров.
  • Датчик, показывающий температуру.
  • Профильные трубы – диаметр – 80*40.
  • Сварочные электроды.
  • ПРОК – синтезаторы топлива.
  • Сварочный аппарат.
  • Терморегулятор рычажного типа.
  • Кирпич – шамотный, а также керамический.
  • Колосники из чугуна, не меньше трех штук.

Количество и, соответственно, размеры материалов варьируется от непосредственного назначения самодельной кирпичной пиролизной печки: будет она предназначена для дома, или же для сауны, или же для какого другого помещения.

Если Вам понравился наш сайт или пригодилась информация на этой странице поделитесь ею с друзьями и знакомыми — нажмите одну из кнопок соц сетей внизу страницы или вверху, ведь среди кучи ненужного мусора интернете достаточно сложно найти действительно интересные материалы.

Перед каждым владельцем загородного дома возникает вопрос о выборе отопительной системы.

Главным критерием отбора является энергоресурс, а также стоимость сооружения и обслуживания системы. Альтернативным вариантом на сегодняшний день являются . С каждым годом популярность таких конструкций стремительно возрастает.

Особенность пиролизной печи заключается в том, что она работает на твердом топливе, которое признано самым экономичным энергоресурсом на сей день. Эти печи — подходящий вариант для отопления загородного или частного дома. К тому же, пиролизную печь можно легко соорудить своими руками.


Принцип работы и преимущества

В основе конструкции лежит пиролиз – процесс газогенераторного горения. При сгорании топлива осуществляется подогрев помещения.

По принципу работы такие печи напоминают котел с сухой перегонкой. Тепловая энергия, выделяемая при сгорании топлива, используется для подогрева воздуха.

Твердое топливо поджигают и закрывают в печи. При этом в работу вводится вентилятор, в результате чего горение происходит при минимальном количестве кислорода.

Это приводит распаду топлива на древесный кокс и пиролизный газ. При соединении с кислородом газ начинает гореть интенсивно, в результате чего выделяется большое количество тепловой энергии. Ее достаточно будет как для обогрева помещения, так и для нагрева воды.

К преимуществам пиролизной печи относят:

  • высокий КПД, что выражается в контроле силы и длительности горения;
  • экономия топлива;
  • использование в качестве топлива отходов древесной промышленности;
  • отсутствие вредных веществ в продуктах горения.

Все эти достоинства и объясняют рост популярности современных пиролизных печей. Основным же достоинством конструкции является то, что ее можно изготовить собственными руками. Главное – иметь под рукой чертеж такой печи и определенные материалы. Каждый мастер сможет облагородить и отопить свой дом с помощью такой печи.

Схема и составляющие

Конструкция печи довольно проста. Она состоит из двух камер сгорания. С помощью этих камер поддерживается пиролиз в процессе горения.

Первая камера используется для загрузки твердого топлива, она плотно закрывается, что позволяет предотвратить попадание кислорода в зону горения.

При горении топлива без участия кислорода выделяется пиролизный газ, который передается в следующую камеру. Именно в ней проводится дожигание газа. Чтобы улучшить процесс горения, во вторую камеру пускают вторичный газ.

Традиционная печь состоит из таких функциональных элементов и узлов:

  • камеры газификации;
  • колосниковой металлической решетки;
  • камеры, в которой проводится дожигание топлива;
  • системы подачи воздуха.

При сборке пиролизной печи своими руками стоит учесть наличие всех конструктивных элементов. Если в системе будет отсутствовать хоть один из перечисленных узлов и камер, то печь не будет работать, так как надо.

Варианты самостоятельной сборки

Пиролизные печи стоят довольно дорого, поэтому многие хозяева задумывают над тем, как изготовить ее собственными руками.

Самодельные конструкции могут быть выполнены из различных материалов, таких как газовый баллон, консервные банки, бочки, кирпичи и многое другое.

В зависимости от материала производства, все печи условно делятся на:

  • каменные;
  • металлические.

Каменные или кирпичные печи используются крайне редко. Это связано с тем, что для ее сооружения понадобится немало капиталовложений и времени.

Конечно, за последнее время такие конструкции прошли некоторые модификации, что позволило значительно увеличить их эффективность. Что касается металлических печей, то они пользуются особой популярностью. Дело в том, что их можно изготовить даже из старого газового баллона или бочки.

В зависимости от принципа работы, используемого топлива и материала все печи делятся на такие виды:

  • печь, работающая на обработанном масле;
  • печь Кузнецова;
  • Лачинянка;
  • Бубафоня.

Принцип работы всех этих конструкций один – дожигание газа, который выделяется из топлива. Но, при выборе конструкции стоит учесть некоторые особенности каждого вида.

Так, печи, которые работают на отработанном масле, нежелательно использовать в бане и других жилых помещениях. Они оптимально подойдут для отопления гаража и других нежилых помещений.

Конечно, стоит учесть, что небольшие печи, работающие на отработанном масле, обладают высокой продуктивностью. Для работы понадобится всего лишь кружка масла.

Из кирпича

Для строительства кирпичной печки понадобится:

Имея под рукой такие материалы и инструменты, можно соорудить печь своими руками. Конечно, не стоит забывать о некоторых нюансах, от которых будет зависеть прочность и эффективность работы отопительной конструкции.

Если вы остановили свой выбор на кирпичной печи, то процесс сооружения будет выглядеть так:

При необходимости можно провести декорирование конструкции. Для этого часто используют облицовочный кирпич, камень и другие материалы, которые способны выдерживать большие температуры.

Из газового баллона

Металлическую пиролизную печь часто изготавливают из старых газовых баллонов, и она имеет название Бубафоня.

Особенность печи Бубафоня заключается в том, что она может использоваться на разном топливе.

Чтобы изготовить такую конструкцию собственными руками, понадобятся инструменты:

  • молоток;
  • болгарка;
  • сварочный аппарат и электроды;
  • пассатижи.

Процесс изготовления печи Бубафоня проводится в такой последовательности:

  1. Срезать верхнюю выпуклую часть баллона.
  2. Будьте внимательны:
    срезайте верхнюю часть баллона ниже или выше сварочного шва, так как соединительный шов изнутри укреплен металлической пластиной, что может усложнить распил.

  3. В центре устраивается отверстие для воздуховода.
  4. Вверху корпуса баллона, делается отверстие для дымохода.
  5. Изготовить газорассекатель с трубой, через которую во вторую камеру будет подаваться кислород.
  6. Приварить дымоход.

Как видно, изготовить печь из газового баллона можно легко своими руками. Но стоит особое внимание уделить резке баллона. Перед тем как приступать к работе с болгаркой, необходимо увериться в том, что в баллоне нет остатков газа, для этого баллон полностью заполняют водой.

Чтобы обеспечить нормальное функционирование печи, необходимо следовать некоторым советам профессионалов:

  1. Для отопления используют твердое топливо, влажность которого не должна быть больше 20%.
  2. Дымоходная труба металлической печи должна быть съемной, что позволит легко произвести очистку от сажи и конденсата.
  3. В процессе эксплуатации печка нагревается до высоких температур, поэтому возле нее не должно быть горючих предметов и конструкций.
  4. Изучить режимы работы печки, что позволит выбрать оптимальный вариант.

Соблюдение всех этих советов даст возможность обеспечить длительный срок эксплуатации печи. И не забывайте о том, что особое внимание стоит уделить правилам пожарной безопасности.

Смотрите видео, в котором специалист разъясняет, как сделать небольшую пиролизную печь своими руками из консервных банок:

Пиролизная печь определенно требует освоение объемной информации, если у вас появилась идея создания пиролизной печи собственными руками. И первым номером списка знаний будет значиться — понимание процесса пиролиза. Популярным стало использование твёрдо-топливных газо-генерирующих котлов в частных хозяйствах. Однако, покупателям предлагают лишь выкладки эффективности и достоинства установок. Следует знать, что термическое разложение древесины, есть практически во всех случаях её сгорания.

Процесс пиролиза

Печи для эффективного сжигания продуктов разложения органического топлива могут отличаться друг от друга конструктивно и материалами изготовления. В первую очередь, отличают конструкции, использующие принцип верхнего и нижнего горения. Устройства, имеющее камеры дожига снизу, однозначно требуют дополнительного насосного оборудования. Тогда как некоторые производители, предлагают аппараты, работающие с помощью естественной тяги. Обычно, их называют печами медленного горения.

Поджиг выработанных при разложении органики летучих соединений, происходит посредством языков пламени основной камеры сгорания и возможен режим тления. Также существует неординарные частные решения в виде конструкций из кирпича. Тяжело говорить о рациональности и энергоэффективности подобных разработок, ввиду отсутствия точных и объективных замеров. В остальных случаях, чаще всего используются легированная конструкционная сталь, разных толщин.

Какая должна быть печь

Итак, для себя можно определить, пиролизным, может называться агрегат, в котором процессы разложение древесины и сгорания их продуктов максимально разделены физически. При этом синтез газа проходит в условиях определённой температуры и пониженного содержания кислорода.

  1. Сперва, нам понадобится определить мощность отопительного агрегата, для требуемой площади. Можно воспользоваться усреднёнными значениями.
  2. Для отопления 10 квадратных метров помещения, средней утеплённости, нужен 1 кВт мощности агрегата.
  3. Если нужно выполнить расчёт, исходя из объёма, используется некоторый коэффициент, ровняющиеся 40 — для утеплённого помещения и 60 — для слабого утеплённого. Таким образом, для помещения площадью 100 квадратных метров и высотой потолков 2.6 с хорошей теплоизоляцией:
    100х2,6х40=10400Вт ~ 11кВт.
  4. Теперь стоит определиться с размером топочной. Для расчёта, следует знать, что при сжигании 3.6 килограмм дров, можно получить 10 кВт тепла в течение часа. Значит, в нашем случае потребуется топка, вмещающая подобный объём приблизительно 10 раз. Например, вес плотного куба дуба, воздушной влажности, весит более 700 кг. Для дров длиной 35 см сложенных в поленницу, коэффициент будет равен 0.75, получаем 525 “рыхлых” килограмм в кубе. 3.6 килограмм на 11 часов работы, получим 39.6 кг дров.
    39.6х0.75=29.7 525/29.7=17.7 1000/17.7=56.5 л. Значит размер нашей топки “в чистоте”, 0.35х0.4х0.4 м.
  5. Однако, на этом этапе, будем учитывать уровень КПД подобных печей и соответствующие им некоторое отношение полезного объёма к мощности. Поэтому, добавим 30 — 35% к объёму пиролизной камеры, в результате, искомые киловатты могут получаться с ~70 — 80 литров.

Негативное влияние пониженных нагрузок

Помимо этого, во время расчётов, следует учесть негативное влияние на всю топливную систему, работы, с пониженной нагрузкой.

  • При избыточной мощности происходит повышенная конденсация влаги на теплообменниках и поверхностях дымохода, при замедленных режимах. Следовательно, установка должна быть подобрана таким образом, чтобы подавляющее большинство времени, горение проходило с максимально эффективной производительностью и температурой теплоносителя, до 80 — 90оС. Пользование подобного агрегата нерегулярно или для периодической протопки на даче, будет совсем не рационально.
  • Не меньшее влияние при расчётах, имеет вид используемого топлива. Калорийность которого, как и его влажность, значительно влияет на получаемую мощность и создаёт некоторую дельту до 25 -30%.
  • При использовании угля, особо тепло нагруженные поверхности вторичной камеры дожига, должны быть защищены футеровкой, обычно это шамотный кирпич.
  • В качестве главного материала стоит использовать чугун, благодаря его устойчивости к выгоранию и деформациям. Но, как известно, работа с ним в кустарных условиях почти невозможна, поэтому изготовление печи таких параметров, своими руками исключено.
  • Для домашних умельцев основным материалом является конструкционная сталь, желательно имеющая жаропрочные характеристики, в ином случае недостаток термостойкости придётся компенсировать толщиной стенок.

Порядок сборки основы

  1. Так, как мы стремимся рассмотреть конструкцию, имеющую право называться пиролизной печью, на первом этапе следует позаботиться изготовлением внутренних каналов, подвода первичного и вторичного воздуха и обвязкой горелки. Футеровка горелки выполняется из шамотного кирпича. Собственно из него и изготавливаются сами термостойкие сопла форсунки.
  2. Далее, из листового металла, нужно раскроить и сварить, первичную камеру газификации — он же бункер, и вторичную камеру дожига газа. Она должна быть хорошо защищена от высокотемпературного пламени и иметь выход в конвекционные каналы.
  3. На практике, используется материал толщиной 4 мм. Но желательно использовать большие толщины, во избежание короблений и преждевременного выхода из строя, из-за коррозии.
  4. Готовые — верхнюю и нижнюю секцию сгорания объединяют посредством обвязки форсунок и подключают воздушные теплообменники по принципу Булерьяна.
  5. После этого, можно приступить к промежуточному этапу, обварке крепёжных элементов, препятствующих гидравлическим деформациям наружного кожуха. Это металлические штыри, которые укрепят между собой внутренние и наружные элементы котла.
  6. Производится обварка элементами кожуха с одновременной стыковкой всех отверстий воздушных каналов.
  7. Также, надо заранее предусмотреть отверстия для рычагов, заслонки дымохода и заслонки вторичной камеры.
  8. После обварки наружных элементов короба, устанавливаются дверки, наружный патрубок подвода воздуха, к которому будет крепиться нагнетательный насос и лючок прочистки конвекционных дымоотводов.

Буржуйка

Таким примером может послужить простая буржуйка, с разделённой топкой. Если честно, эта печь выполняет функцию псевдо-пиролиза, поскольку простая конструкция, весьма далека от описанной теории, термической деструкции органического сырья с раздельным сжиганием её продуктов. Перегородка, разделяющая топку, имитирует возможность двух отдельных процессов, газогенерации и дожига. Наличие в данном случае форсунок подачи дополнительного воздуха, даёт весьма сомнительную возможность, полноценно сгорать продуктам тления. Это происходит, благодаря основному пламени, либо не случается вовсе.

Для изготовления такой “газовой” буржуйки, требуются минимальные переделки в конструкции. В пространство топки вваривается металлическая пластина и можно считать себя — “впереди планеты всей”. Некоторое улучшение, вследствие таких переделок конечно возможно. Но заключаться оно будет, в банальном удлинении пути, проходимого горячими газами. Необходимость пиролиза у кирпичной печи, на мой взгляд, весьма сомнительна. Отопительно – варочная шведка средних размеров, с встроенными в простенок каналами, имеет очень хорошие рабочие характеристики, в чём я могу убедиться как пользователь. Построение такой конструкции из кирпича, требует больше знаний и дополнительных материалов. Нестандартные габариты и опасность проникания угарных газов, не предполагают её размещение, в жилом помещении. Совсем другое дело, применение для промышленных нужд. Возможен обжиг глиняных изделий или отпуск металла. Внутри большая полость для выдержки керамики и длительное время может поддерживаться высокая температура.

Выгоды

Для того чтобы решиться на изготовление пиролизной печи своими руками, нужно хорошо представлять выгоды и возможные проблемы, которые она принесёт.
1. Одной из основных выгод, называют экономию, которую возможно достичь, при соблюдении определённых технических вводных. Но, к сожалению, далеко не всегда нужные условия возможно исполнить.
2. Чистота конечного выхлопа. Достигается сжиганием продуктов газогенерации, при высокой температуре факела.
3. Высокий коэффициент полезного действия, достижимый при соблюдении влажности топлива на низком уровне.
4. Возможность тонко и широко регулировать диапазон мощности установки, но приобретая при этом некоторые неприятные последствия.
5. Хорошо отлаженная система, способна в форсированном режиме, качественно сжигать резину, пластик и прочие, сложные для сжигания отходы.
6. Одним из главных преимуществ, являются длительные промежутки, между загрузками дров и автономность.
К сожалению, перечисленные преимущества не являются однозначными. Для получения всех выгод одновременно, необходимо соблюдать целый ряд параметров и характеристик, как касающихся топлива, так и режимов использования.

Недостатки

1. Много факторов, которых практически невозможно избежать, вызывают образование конденсата, на поверхностях теплообмена. Смесь конденсата и сажи, образуют тягучий дёгтеобразный, кислотный налёт, тяжело поддающиеся очистке.
2. Энергичная работа дымососа или нагнетателя, способна “отъесть” значительную долю экономии, приносимой устройством. Кроме того, энергозависимость может приводить к аварийным ситуациям, во время отсутствия электричества. Требуются дополнительные меры, для охлаждения котла и его аварийного отключения.
3. Эффективность, напрямую связана с режимом горения. Это вынуждает сжигать лишние топливо, или иметь проблемы другого характера.
4. Требуется постоянный, частый контроль дымоходной системы и тщательная очистка газоотводов, которые имеют склонность обрастать продуктами конденсации.
5. Относительная сложность в изготовлении и необходимость в электронных управляющих компонентах.
6. Дымоходу должно уделяться особенное внимание, он должен быть большего диаметра и лучше утеплён.
7. Влажное топливо, легко снижает эффективность работы.
8. Большая стоимость, иногда достигающая 1.5 и 2 кратных значений.

закрыть ×

Отличной альтернативой твердотопливным котлам является пиролизная печь. Это печь длительного горения, которая работает по особому принципу и позволяет значительно экономить топливо. В сравнении с другими видами отопительных устройств на заправке дровами такая печь может проработать гораздо дольше, при этом ничем не уступая в эффективности подачи тепла. Рассмотрим подробнее, как работает такая печь, а также о каких особенностях её эксплуатации и постройки нужно знать.

Такая печь работает по принципу пиролиза — органические вещества в процессе термической обработки при отсутствии достаточного количества кислорода раскладываются на твердые остатки и газы, которые в обычной печи выходят через дымоход, а в пиролизной становятся главным источником тепла. Чем сильнее нагревается топливо с минимальным количеством кислорода, тем идет больший процент выделения газа.

Эта технология разработана специально для нефтеперерабатывающей промышленности. Таким образом добывается топливо для автомобилей через переработку нефтепродуктов. В бытовых условиях процесс пиролиза для обогрева жилых помещений начал применяться недавно, однако его эффективность и экономичность уже успели подтвердить многие пользователи. Отличием является необходимая для переработки температура. Обработка нефтепродуктов происходит при 800-900 С, тогда как для дерева достаточно 500 С.

Схема подключения пиролизной печи к сети отопления

Добытый из дровяного топлива газ обладает отличной горючестью, и в процессе длительного сжигания выделяет достаточное количество тепла для обогрева.

Как устроена печь

Пиролизные печи длительного горения устроены по особому принципу. В корпус встраивается топочная камера с горелкой, куда закладываются дрова. Главное условие для топочной камеры — герметичность. Она устроена так, чтобы приток воздуха внутрь был минимальным. У топки должна быть плотная дверца и надежная задвижка, также должен присутствовать приточно-вытяжный вентилятор. После закладки и розжига дров топочную камеру ограничивают в доступе кислорода.

После того, как дрова обуглились и выделили газ, он поднимается по отдельному воздуховоду во вторую камеру сгорания, где в нужной пропорции смешивается с вторичным воздухом и сгорает. В процессе этого выделяется тепло.

Вторую камеру, как правило, совмещают с воздуховодом или началом дымохода. Воздух обеспечивается приточно-вытяжным вентилятором или отдельным вентилятором. Если система дымохода хорошо продумана, то будет достаточно и обычной тяги при герметичных заслонках.

Схема и размеры печи

Также в корпусе предусматривается реторта — округлая часть для извлечения твердых остатков прогоревших поленьев. Особенностью пиролизной печи является и то, что топливо сжигается практически полностью, лишь с небольшим остатком золы, которая удаляется раз в несколько дней.

Плюсы и минусы

Исходя из особенностей функционала, пиролизные печи для отопления дома обладают множеством преимуществ, однако и минусы у них тоже имеются. Рассмотрим подробнее, на чем базируется принцип работы пиролизной печи.

Преимущества:

  • Экономия.
    Топливо сгорает дольше и качественнее, поэтому отопительное устройство, работающее на принципе пиролиза, требует меньшего расхода топливных материалов, чем обычная печка.
  • Экология.
    Пиролизные печи не приносят вреда окружающей среде, потому что практически не выделяют вредных канцерогенов и других химических веществ. В выходящих из дымохода продуктах сгорания содержится совсем небольшой процент CO.
  • Быстрый нагрев.
    Из-за отсутствия кислорода процесс горения начинает осуществляться достаточно быстро.
  • КПД.
    Высокая температура долго держится в автономном режиме благодаря массивному объему топливника. Коэффициент полезного действия в правильно сконструированной пиролизной печи может достигать 85%.
  • Мощность.
    Диапазон интервала тепловой мощности может варьироваться в пределах от 5 до 100%.
  • Возможности.
    Позволяет подключать практически любой контур. Можно использовать не только для отопления, но и для отбора горячей воды, а также устанавливать контуры с естественной и принудительной циркуляцией.
  • Топливо.
    Даже несмотря на то, что рекомендуется использовать не менее 70% древесины от общей массы топливных материалов, можно сжигать практически любые отходы, начиная от резины и строительного мусора, заканчивая полимерными пластмассами.
  • Простота в эксплуатации.
    Работа печи нуждается в минимальном контроле человека, достаточно раз в сутки загружать топливо и раз в несколько дней выгружать золу.
  • Сажа.
    Вырабатывается в минимальных количествах, из-за того что топливо перерабатывает материал несколько раз. Можно не переживать о загрязнениях и необходимости постоянной чистки дымохода.

Принцип работы пиролизной печи

Недостатки:

  • Цена.
    Несмотря на последующую экономию в расходе топлива, покупка такого агрегата обойдется в кругленькую сумму, поэтому намного выгоднее обойдется пиролизная печь своими руками.
  • Массивность.
    У таких печей довольно крупные габариты по сравнению с другими отопительными конструкциями, поэтому для маленького помещения агрегат не подойдет. К тому же не следует забывать о площадке для хранения топлива.
  • Запахи.
    Даже с учетом отсутствия вредных веществ, запахи при сжигании отходов будут присутствовать, поэтому нужно предусмотреть хорошую систему вентиляции.
  • Электричество.
    Для осуществления корректной работы вентилятора необходимо беспрерывное энергоснабжение. Если устанавливается пиролизная печь для бани или другого нежилого помещения, нужно предусмотреть доступ для подключения к сети.
  • Конденсат.
    На выходе отходящие газы имеют довольно низкую температуру, поэтому в дымоходе и выходном канале будет скапливаться конденсат. В конструкции должен быть предусмотрен накопитель, а выходная труба с дымоходом должна быть большого размера с утеплением снаружи помещения, иначе при морозах конденсат может застывать.
  • Влажность.
    Топливо для печи должно быть сухим, иначе процесс пиролиза не будет осуществляться. Под тепловым воздействием влага будет испаряться и разбавлять пиролизные газы.

Примерная схема пиролизной печи

Какие бывают пиролизные печи

На основе пиролиза могут работать довольно разнообразные конструкции, их построение в большей степени зависит от типа топлива, которое будет использоваться в дальнейшем. Поэтому прежде, чем планировать конструкцию для своих нужд, нужно разобраться, какие их виды существуют.

Материал

  • Пиролизная печь из кирпича
  • Пиролизная печь из металла

Назначение и способ использования

  • Периодическое действие. Печь строится с учетом накапливающих тепло материалов и может долго отдавать энергию после окончания процесса топки.
  • Постоянное действие. Конструкция отличается сравнительной легкостью и тонкими стенами, массив для накопления тепла отсутствует, а топливо сжигается непрерывно.

Способ передачи тепла:

  • Присутствует водяной контур.
  • Теплообменники для нагрева воздуха.
  • Без теплообменников. Отопление будет осуществляться через тепловое излучение и конвективного нагрева воздуха при соприкосновении с горячими поверхностями устройства.

Взаимное расположение камер и тип тяги:

  • Сверху располагается камера газификации, а снизу — камера дожига пиролизных газов. Такая печь работает на принудительной тяге, поэтому используются дутьевые вентиляторы и дымососы.
  • На естественной тяге работают печи с расположением камер наоборот, газификация происходит снизу, а дожиг — сверху.

Составляющие печи

Топливо

Оптимальным сырьём для пиролиза является древесина твёрдых лиственных пород, но успешно в качестве топлива используются и другие виды органического сырья.

  • древесная стружка и щепы;
  • пеллетные гранулы;
  • солома или жмых;
  • топливные брикеты;
  • уголь, кокс.

Если в пиролизной печи проводится утилизация горючих отходов, важно, чтобы в закладке присутствовало не менее 70% органического топлива.

Схема устройства пиролизной печи

Также важны и физически характеристики древесины. Толстая кора или гнильможет оказать негативный эффект на пиролизный процесс, в несколько раз снижая выход газовыделений. Крупные бревна значительно увеличат длительность процесса, но и снизят энергоэффективность.

Делаем своими руками

Сделать самостоятельно пиролизную печь, работающую на дровах,также довольно затратное мероприятие, потому как нужны только дорогостоящие материалы. Несмотря на дороговизну, такой метод обойдется значительно дешевле, если сравнивать с покупкой готового пиролизного котла.

Печь из металла

Корпус будущей конструкции должен быть выполнен из особо прочного материала, идеальным выбором в данном случае будет легированная сталь. Также потребуются инструменты:

  • сварочный аппарат;
  • огнеупорные кирпичи -15 шт;
  • электроды — 5 упаковок;
  • дрель;
  • угловая шлифовальная машинка — диаметр 230;
  • лист метала — толщина — 4мм, размер — 7.5 кв. м;
  • датчик для измерения температуры;
  • колосники;
  • круги для шлифовальной машинки — 10шт;
  • вентилятор;
  • дверцы -2 шт;
  • трубы: сечение 57×3,5 мм, длина — 8 м, сечение — 15,9×4,5 мм, длина — 0,5м, сечение — сечение -32×3,2 мм и длина — 1 м;
  • профилированные трубы: сечение — 2,0×30×60 мм 1,5 м, сечение -2,0×40×80 мм и длина — 1 м;
  • стальные полосы: сечение 80×5 мм 1 м, сечение 20×4 мм 7,5 м, сечение 30×4 мм 1,5 м.

Схемы для металлических пиролизных печей разрабатываются с учетом индивидуальных характеристик помещения и потребностей владельцев, но общие положения одинаковы для всех.

Тонкости и полезные советы:

  • Необходимо сварить корпус из легированной стали. Если используется другой металл, лучше делать конструкцию двухслойной.
  • На местах расположения зольной и топочной камеры вырезаются проемы для дверей.
  • Зольник необходимо отделить чугунным колосником.
  • В камеру газификации устанавливается отдел подачи воздуха с заслонкой. Канал прохода пиролизных газов и систему подачи воздуха нужно делать на максимальном расстоянии друг от друга.
  • В проделанные ранее проемы устанавливаются двери из жаропрочной стали, усиленные уголком или чугунные.
  • Камеры изнутри выкладываются шамотным кирпичом.
  • Для регулировки тяги в дымовой трубе устанавливается шибер. Дымоход нужно делать из утепленной трубы.

Кирпичная печь

Для печи мощностью в 30 кВт потребуется:

  • керамический кирпич — 400шт;
  • шамотный кирпич — 100шт;
  • стальной лист размером 6×1,5 м., с толщиной стенки не менее 4мм;
  • чугунные колосники — 3шт;
  • вентилятор — мощность не менее 300 Вт;
  • рычажный терморегулятор;
  • дверцы для поддува и топочной — 2шт;
  • сварочный аппарат;
  • дрель;
  • болгарки с разными диаметрами круга;
  • трубы разного диаметра;
  • профильная труба — 80×40;
  • электроды;
  • температурный датчик.

Подготовка

В первую очередь подготавливается место для установки. На выбранной площади необходимо демонтировать полы и вырыть яму для закладки фундамента, глубиной не менее метра. Чтобы избежать перекоса конструкции, фундамент должен быть с большей площадью, чем печь. Сначала укладываются слои из песка и щебня по 10 см каждый. Они плотно утрамбовываются и разравниваются, заливаются бетоном. Высота фундамента — на 8-10 см выше уровня пола.

Проводится разводка системы обогрева по комнатам. Если в качестве теплоносителя будет использоваться вода, то в проекте предусматривается наличие резервуара.

Кирпичи тоже необходимо подготовить, заранее замочив в воде на пару часов. Это исключит деформацию скрепляющего раствора в будущем. Швы будут затираться раствором сметанообразной консистенции из глины, разбавленной водой. Если в глину будет добавляться песок, то его нужно предварительно просеять, так в раствор не попадут крупные фракции. Доля песка в растворе не должна быть выше 30%.

Порядовка

Периметр печи выкладывается керамическим кирпичом, внутренние перегородки — шамотным.

  1. Первый ряд укладывается по всей площади фундамента.
  2. Следующий ряд укладывается под площадь печки.
  3. Дальше ряды выкладываются согласно подготовленному чертежу. После каждых 2-3 рядов делаются суточные перерывы для закрепления раствора.
  4. Металлические детали устанавливаются сразу при кладке соответствующего ряда. Между кладкой и деталями нужно хорошо заделывать щели, потому что при нагревании металл будет расширяться и может повредить швы.
  5. В топливник устанавливается колосниковая чугунная решетка, которая размещается с небольшим зазором.
  6. Топка укомплектовывается вентилятором.
  7. После обустройства топки печь выкладывается до конца, согласно выбранной схеме.
  8. Особое внимание необходимо уделить выкладке дымохода. Он просчитывается заранее и выкладывается с соблюдением параметров. Нарушение может привести к ухудшению тяги.

Единого механизма для выкладки пиролизных печей не существует, все пропорции должны быть рассчитаны с учетом пространства конкретного помещения. Мы подготовили несколько схем разных печей, однако лучше при проектировании будущей конструкции и проведении расчетов обратиться к специалисту печного дела.

устройство, принцип работы и схема сборки

Если еще несколько десятков лет назад единственным вариантом отопления для многих были уголь и дрова, то сегодня есть газ. Тем не менее данное природное топливо иногда подвести не представляется возможным. Скажем, в некоторых местах в частном секторе и дачных поселках отсутствует газовая магистраль. Чтобы не прибегать к отоплению углем, хозяева строят печи пиролизные своими руками. Давайте разберемся, что это за оборудование и в чем его ключевые особенности.

Как работает котел и что такое пиролиз

Не нужно путать данное оборудование с обычным твердотопливным котлом. Агрегаты хоть и могут использовать аналогичное горючее, такое как уголь, брикеты и дрова, но принцип их работы заметно отличается.

В нашем случае мы имеем дело с так называемой сухой перегонкой. Процесс горения протекает при температуре от 200 до 800 градусов при уменьшенном количестве кислорода в камере сгорания. В результате сухое дерево разлагается на твердый остаток и древесный кокс и самый главный элемент – пиролизный газ. Последний смешивается с кислородом и служит своего рода активатором процесса горения. Стоит заметить, что сегодня печи пиролизные своими руками изготавливаются достаточно часто. Это обусловлено их простой конструкцией и относительно легкой сборкой. Кстати, дым, который образуется в процессе сгорания, не содержит вредных примесей. Этого удается добиться благодаря взаимодействию пиролизного газа с углеродом.

Верхнее расположение камеры

Такая конструкция выглядит более выгодно на фоне нижнего расположения камеры. Однако стоит заметить, что относительно недавно появились такие печи пиролизные. Своими руками их сконструировали народные умельцы, после чего они продавались уже в профессиональном исполнении. Сегодня они хоть и пользуются некоторым спросом, но должной популярности еще не получили. Что же касается достоинств, то они очевидны. Такое оборудование работает на естественной тяге и является полностью энергонезависимым. Помимо того, перевернутый дизайн добавляет некую изюминку. Принцип работы такой печи основан на том, что из основной камеры, располагаемой в нижней части печи, поднимается пиролизный газ в верхнюю камеру, где смешивается с кислородом. Через нижнее отверстие в корпусе печи поступает разреженный воздух, который в соединении с кислородом обеспечивает реакцию окисления. Собственно сгорание горючего осуществляется в нижней камере, затем греется теплоноситель. Интересно то, что такого типа печи пиролизные, своими руками сделанные, при грамотном исполнении могут работать на одной порции топлива до 12-14 часов.

Немного об устройстве

Необходимо понимать, что пиролизная печь состоит из двух камер сгорания. Обе они нужны для поддержания горения. Одна из камер, в которую загружается топливо, должна плотно закрываться для исключения попадания кислорода. Не забывайте об этом при конструировании изделия. В результате образуется пиролизный газ, который поднимается в камеру догорания, где смешивается с вторичным воздухом. При этом эффективность горения увеличивается, как и теплоотдача. Верхняя и нижняя камеры разделяются между собой колосниками. Одна из особенностей технологического процесса – верхнее вентилирование. Кроме того, важна организация принудительной тяги. Это значительно снизит аэродинамическое сопротивление.

Если вы собрались конструировать отопительное оборудование собственными силами, то должны понимать, что выдвигаются строгие требования к качеству воздушно-топливной смеси и собственно безопасности печи. По этой простой причине вам понадобится хотя бы минимальный опыт работы с чертежами и владение любым типом сварочного оборудования. Для точной работы потребуется использовать электронику, а для высокого качества корпуса изделия – легированную сталь. Электронная составляющая нужна для контроля процесса пиролиза. Если это не будет учтено, то ваша пиролизная печь по большому счету превратится в самую обычную буржуйку. Ну а сейчас давайте перейдем к основному этапу, рассмотрим, как сделать оборудование своими руками. При наличии должной сноровки и оборудования это не составит особого труда.

Материалы и инструменты

Прежде чем пиролизная печь своими руками будет сконструирована, необходимо обзавестись набором инструментов, без которых работа невозможна, а также материалом. Прежде всего, вам понадобится сварочный аппарат и электродрель. Также среди необходимых инструментов должна присутствовать и угловая шлифовальная машинка (УШМ). В приоритете она должна быть под круг диаметром 125 мм, если такой возможности нет, то подойдет вариант 230 мм. Также понадобится листовой металл. Его толщина должна быть не менее 4 мм и не больше 7,5 мм. В любом случае внутренние детали должны быть сделаны из стали толщиной не менее 4 мм. При этом материал для корпуса может быть меньшей толщины – 3 мм. Помимо этого, вам нужно будет взять несколько пачек электродов и порядка 10-15 штук огнеупорного кирпича для футеровки. Под рукой должны быть отрезные и шлифовальные круги 230 и 125 мм соответственно. Для организации электроники нужно не так много. Вентилятора и температурного датчика будет достаточно. Для разделения камер используются колосники. Не забудьте приобрести две дверки.

Пиролизная печь своими руками: инструкция и технология

Начинаются работы с расчетов. Если вы не обладаете инженерным складом ума, то за помощью можно обратиться к специалистам. Обычно цены на такие услуги небольшие. Сама же схема выглядит примерно следующим образом:

  • Выполнение сварочных работ. Тут вам предстоит сделать стальной корпус и камеры (сгорания и дожига).
  • Футеровка внутренней части из шамотного (огнеупорного) кирпича.
  • Выполнение отверстий для подведения систем подачи кислорода в камеры сгорания.
  • Подготовка окна камеры сгорания и монтаж дверки.
  • Установка водяной рубашки.
  • Монтаж вентилятора в отводящую трубу.

По такой схеме делается пиролизная печь своими руками. Чертежи в данном случае могут как присутствовать, так и нет. Первый вариант более предпочтителен, так как точность работ и эксплуатационные характеристики изделия будут лучше.

Начало выполнения работ

Необходимо понимать, что основа любого котла – это топка и камера сгорания. Температура там довольно серьезная, обычно порядка 500-1000 градусов по Цельсию, поэтому необходимо использовать специальный металл. Если таковой отсутствует, подойдет любой другой, но тогда лучше сделать стенки двойными. Вырезку стенок необходимо производить с помощью УШМ согласно размерам, указанным на чертежах. Размеры необходимо переносить как можно точнее, для этого используйте линейку и другие измерительные инструменты. После из профилированной трубы создаются ребра жесткости. Как видите, пока что пиролизная печь своими руками, чертежи для которой должны быть у вас под рукой, выполняется очень просто. Тут главное — соблюдать технологию.

Изготовление важных узлов

Любые кирпичные пиролизные печи, своими руками изготовленные, подразумевают наличие дверцы для камеры сгорания и зольного отсека. Их необходимо сделать. Для начала просверливаются отверстия в передней стенке, которые делаются по размерам дверцы. Чтобы работы были выполнены максимально точно, рекомендуется нанести разметку с помощью острого предмета и только потом приступать к вырезке.

Дальше вам нужно подготовить емкость для воды. Резервуар должен быть изготовлен из нержавеющей стали. Крайне важно сварить емкость, которая не будет протекать. Если сомневаетесь, то лучше обратитесь к специалистам. Мини пиролизная печь своими руками изготавливается так же, как и большой ее прототип. В любом случае это комплекс труб, который образует между собой проточный контур с большой теплоотдачей.

Как собрать конструкцию

Для уменьшения трудоемкости рекомендуется осуществлять сборку непосредственно на месте выполнения работ. Позаботьтесь об этом заранее, чтобы не носить тяжести. Прежде чем приступить, укладывается фундамент, затем по периметру ставятся внутренние стенки, а на днище монтируется зольный отсек. Внутренние стенки соединяются с помощью сварки. В принципе, корпус готов, теперь настало время сварки камер сгорания, теплообменника и колосников по направляющим. Вертикально привариваются ребра жесткости, и после этого монтируются внешние стенки. Уже практически сделана наша пиролизная печь своими руками. Схема подразумевает наличие песка между внутренней и внешней стенками. Он нужен для аккумуляции тепла и защиты от перегрева.

Завершаем конструкцию

После того как песок засыпан, монтируются герметичные дверцы, подсоединяется контур с водой. Сегодня многие говорят о том, что изготавливать пиролизный котел, мощность которого будет менее 15 кВт, нецелесообразно. В принципе, металлоконструкция завершена. И простая пиролизная печь своими руками практически изготовлена. Все, что осталось — это провести некоторые работы с кирпичом. Для чего изготавливается огнеупорный раствор. Кстати, рецептов приготовления существует огромное количество, какой из них выбрать, решать только вам. Необходимо знать, что для футеровки топки подходит шамотный кирпич. Правда, в этом случае не нужно рассчитывать на работу изделия в течение более одного сезона. Как видите, печи пиролизные своими руками изготавливаются не очень быстро и не так просто, как хотелось бы, но сделать это вполне возможно.

Заключительный этап работ

И последние штрихи. Во-первых, нужно сделать теплообменник из шамотного кирпича. Он должен быть разделен на две камеры. Затем в свободном положении осуществляется установка колосников. Нужно понимать, что при нагреве они расширяются и заполняют оставленный зазор. В самом конце вставляются дверцы, регулируются задвижки и рычаги. Нужно должным образом приспособить вентилятор, который необходим для преодоления аэродинамического сопротивления. К примеру, походная пиролизная печь своими руками изготавливается примерно так же. Но её конструкция подразумевает значительно меньшие размеры и вес за счет отсутствия футеровки и толстой стали. Тем не менее на природе такое оборудование работает достаточно эффективно.

принцип работы, как сделать своими руками

Отличной альтернативой твердотопливным котлам является пиролизная печь. Это печь длительного горения, которая работает по особому принципу и позволяет значительно экономить топливо. В сравнении с другими видами отопительных устройств на заправке дровами такая печь может проработать гораздо дольше, при этом ничем не уступая в эффективности подачи тепла. Рассмотрим подробнее, как работает такая печь, а также о каких особенностях её эксплуатации и постройки нужно знать.

Что такое пиролизная печь

Такая печь работает по принципу пиролиза — органические вещества в процессе термической обработки при отсутствии достаточного количества кислорода раскладываются на твердые остатки и газы, которые в обычной печи выходят через дымоход, а в пиролизной становятся главным источником тепла. Чем сильнее нагревается топливо с минимальным количеством кислорода, тем идет больший процент выделения газа.

Эта технология разработана специально для нефтеперерабатывающей промышленности. Таким образом добывается топливо для автомобилей через переработку нефтепродуктов. В бытовых условиях процесс пиролиза для обогрева жилых помещений начал применяться недавно, однако его эффективность и экономичность уже успели подтвердить многие пользователи. Отличием является необходимая для переработки температура. Обработка нефтепродуктов происходит при 800-900 С, тогда как для дерева достаточно 500 С.

Схема подключения пиролизной печи к сети отопления

Добытый из дровяного топлива газ обладает отличной горючестью, и в процессе длительного сжигания выделяет достаточное количество тепла для обогрева.

Как устроена печь

Пиролизные печи длительного горения устроены по особому принципу. В корпус встраивается топочная камера с горелкой, куда закладываются дрова. Главное условие для топочной камеры — герметичность. Она устроена так, чтобы приток воздуха внутрь был минимальным. У топки должна быть плотная дверца и надежная задвижка, также должен присутствовать приточно-вытяжный вентилятор. После закладки и розжига дров топочную камеру ограничивают в доступе кислорода.

После того, как дрова обуглились и выделили газ, он поднимается по отдельному воздуховоду во вторую камеру сгорания, где в нужной пропорции смешивается с вторичным воздухом и сгорает. В процессе этого выделяется тепло.

Вторую камеру, как правило, совмещают с воздуховодом или началом дымохода. Воздух обеспечивается приточно-вытяжным вентилятором или отдельным вентилятором. Если система дымохода хорошо продумана, то будет достаточно и обычной тяги при герметичных заслонках.

Схема и размеры печи

Также в корпусе предусматривается реторта — округлая часть для извлечения твердых остатков прогоревших поленьев. Особенностью пиролизной печи является и то, что топливо сжигается практически полностью, лишь с небольшим остатком золы, которая удаляется раз в несколько дней.

Плюсы и минусы

Исходя из особенностей функционала, пиролизные печи для отопления дома обладают множеством преимуществ, однако и минусы у них тоже имеются. Рассмотрим подробнее, на чем базируется принцип работы пиролизной печи.

Преимущества:

  • Экономия. Топливо сгорает дольше и качественнее, поэтому отопительное устройство, работающее на принципе пиролиза, требует меньшего расхода топливных материалов, чем обычная печка.
  • Экология. Пиролизные печи не приносят вреда окружающей среде, потому что практически не выделяют вредных канцерогенов и других химических веществ. В выходящих из дымохода продуктах сгорания содержится совсем небольшой процент CO.
  • Быстрый нагрев. Из-за отсутствия кислорода процесс горения начинает осуществляться достаточно быстро.
  • КПД. Высокая температура долго держится в автономном режиме благодаря массивному объему топливника. Коэффициент полезного действия в правильно сконструированной пиролизной печи может достигать 85%.
  • Мощность. Диапазон интервала тепловой мощности может варьироваться в пределах от 5 до 100%.
  • Возможности. Позволяет подключать практически любой контур. Можно использовать не только для отопления, но и для отбора горячей воды, а также устанавливать контуры с естественной и принудительной циркуляцией.
  • Топливо. Даже несмотря на то, что рекомендуется использовать не менее 70% древесины от общей массы топливных материалов, можно сжигать практически любые отходы, начиная от резины и строительного мусора, заканчивая полимерными пластмассами.
  • Простота в эксплуатации. Работа печи нуждается в минимальном контроле человека, достаточно раз в сутки загружать топливо и раз в несколько дней выгружать золу.
  • Сажа. Вырабатывается в минимальных количествах, из-за того что топливо перерабатывает материал несколько раз. Можно не переживать о загрязнениях и необходимости постоянной чистки дымохода.

Принцип работы пиролизной печи

Недостатки:

  • Цена. Несмотря на последующую экономию в расходе топлива, покупка такого агрегата обойдется в кругленькую сумму, поэтому намного выгоднее обойдется пиролизная печь своими руками.
  • Массивность. У таких печей довольно крупные габариты по сравнению с другими отопительными конструкциями, поэтому для маленького помещения агрегат не подойдет. К тому же не следует забывать о площадке для хранения топлива.
  • Запахи. Даже с учетом отсутствия вредных веществ, запахи при сжигании отходов будут присутствовать, поэтому нужно предусмотреть хорошую систему вентиляции.
  • Электричество. Для осуществления корректной работы вентилятора необходимо беспрерывное энергоснабжение. Если устанавливается пиролизная печь для бани или другого нежилого помещения, нужно предусмотреть доступ для подключения к сети.
  • Конденсат. На выходе отходящие газы имеют довольно низкую температуру, поэтому в дымоходе и выходном канале будет скапливаться конденсат. В конструкции должен быть предусмотрен накопитель, а выходная труба с дымоходом должна быть большого размера с утеплением снаружи помещения, иначе при морозах конденсат может застывать.
  • Влажность. Топливо для печи должно быть сухим, иначе процесс пиролиза не будет осуществляться. Под тепловым воздействием влага будет испаряться и разбавлять пиролизные газы.

Примерная схема пиролизной печи

Какие бывают пиролизные печи

На основе пиролиза могут работать довольно разнообразные конструкции, их построение в большей степени зависит от типа топлива, которое будет использоваться в дальнейшем. Поэтому прежде, чем планировать конструкцию для своих нужд, нужно разобраться, какие их виды существуют.

Материал

  • Пиролизная печь из кирпича
  • Пиролизная печь из металла

Назначение и способ использования

  • Периодическое действие. Печь строится с учетом накапливающих тепло материалов и может долго отдавать энергию после окончания процесса топки.
  • Постоянное действие. Конструкция отличается сравнительной легкостью и тонкими стенами, массив для накопления тепла отсутствует, а топливо сжигается непрерывно.

Способ передачи тепла:

  • Присутствует водяной контур.
  • Теплообменники для нагрева воздуха.
  • Без теплообменников. Отопление будет осуществляться через тепловое излучение и конвективного нагрева воздуха при соприкосновении с горячими поверхностями устройства.

Взаимное расположение камер и тип тяги:

  • Сверху располагается камера газификации, а снизу — камера дожига пиролизных газов. Такая печь работает на принудительной тяге, поэтому используются дутьевые вентиляторы и дымососы.
  • На естественной тяге работают печи с расположением камер наоборот, газификация происходит снизу, а дожиг — сверху.

Составляющие печи

Топливо

Оптимальным сырьём для пиролиза является древесина твёрдых лиственных пород, но успешно в качестве топлива используются и другие виды органического сырья.

  • древесная стружка и щепы;
  • пеллетные гранулы;
  • солома или жмых;
  • топливные брикеты;
  • уголь, кокс.

Если в пиролизной печи проводится утилизация горючих отходов, важно, чтобы в закладке присутствовало не менее 70% органического топлива.

Схема устройства пиролизной печи

Также важны и физически характеристики древесины. Толстая кора или гнильможет оказать негативный эффект на пиролизный процесс, в несколько раз снижая выход газовыделений. Крупные бревна значительно увеличат длительность процесса, но и снизят энергоэффективность.

Делаем своими руками

Сделать самостоятельно пиролизную печь, работающую на дровах,также довольно затратное мероприятие, потому как нужны только дорогостоящие материалы. Несмотря на дороговизну, такой метод обойдется значительно дешевле, если сравнивать с покупкой готового пиролизного котла.

Печь из металла

Корпус будущей конструкции должен быть выполнен из особо прочного материала, идеальным выбором в данном случае будет легированная сталь. Также потребуются инструменты:

  • сварочный аппарат;
  • огнеупорные кирпичи —15 шт;
  • электроды — 5 упаковок;
  • дрель;
  • угловая шлифовальная машинка — диаметр 230;
  • лист метала — толщина — 4мм, размер — 7.5 кв. м;
  • датчик для измерения температуры;
  • колосники;
  • круги для шлифовальной машинки — 10шт;
  • вентилятор;
  • дверцы —2 шт;
  • трубы: сечение 57×3,5 мм, длина — 8 м, сечение — 15,9×4,5 мм, длина — 0,5м, сечение — сечение —32×3,2 мм и длина — 1 м;
  • профилированные трубы: сечение — 2,0×30×60 мм 1,5 м, сечение —2,0×40×80 мм и длина — 1 м;
  • стальные полосы: сечение 80×5 мм 1 м, сечение 20×4 мм 7,5 м, сечение 30×4 мм 1,5 м.

Схемы для металлических пиролизных печей разрабатываются с учетом индивидуальных характеристик помещения и потребностей владельцев, но общие положения одинаковы для всех.

Тонкости и полезные советы:

  • Необходимо сварить корпус из легированной стали. Если используется другой металл, лучше делать конструкцию двухслойной.
  • На местах расположения зольной и топочной камеры вырезаются проемы для дверей.
  • Зольник необходимо отделить чугунным колосником.
  • В камеру газификации устанавливается отдел подачи воздуха с заслонкой. Канал прохода пиролизных газов и систему подачи воздуха нужно делать на максимальном расстоянии друг от друга.
  • В проделанные ранее проемы устанавливаются двери из жаропрочной стали, усиленные уголком или чугунные.
  • Камеры изнутри выкладываются шамотным кирпичом.
  • Для регулировки тяги в дымовой трубе устанавливается шибер. Дымоход нужно делать из утепленной трубы.

Кирпичная печь

Для печи мощностью в 30 кВт потребуется:

  • керамический кирпич — 400шт;
  • шамотный кирпич — 100шт;
  • стальной лист размером 6×1,5 м., с толщиной стенки не менее 4мм;
  • чугунные колосники — 3шт;
  • вентилятор — мощность не менее 300 Вт;
  • рычажный терморегулятор;
  • дверцы для поддува и топочной — 2шт;
  • сварочный аппарат;
  • дрель;
  • болгарки с разными диаметрами круга;
  • трубы разного диаметра;
  • профильная труба — 80×40;
  • электроды;
  • температурный датчик.

Подготовка

В первую очередь подготавливается место для установки. На выбранной площади необходимо демонтировать полы и вырыть яму для закладки фундамента, глубиной не менее метра. Чтобы избежать перекоса конструкции, фундамент должен быть с большей площадью, чем печь. Сначала укладываются слои из песка и щебня по 10 см каждый. Они плотно утрамбовываются и разравниваются, заливаются бетоном. Высота фундамента — на 8-10 см выше уровня пола.

Проводится разводка системы обогрева по комнатам. Если в качестве теплоносителя будет использоваться вода, то в проекте предусматривается наличие резервуара.

Кирпичи тоже необходимо подготовить, заранее замочив в воде на пару часов. Это исключит деформацию скрепляющего раствора в будущем. Швы будут затираться раствором сметанообразной консистенции из глины, разбавленной водой. Если в глину будет добавляться песок, то его нужно предварительно просеять, так в раствор не попадут крупные фракции. Доля песка в растворе не должна быть выше 30%.

Порядовка

Периметр печи выкладывается керамическим кирпичом, внутренние перегородки — шамотным.

  1. Первый ряд укладывается по всей площади фундамента.
  2. Следующий ряд укладывается под площадь печки.
  3. Дальше ряды выкладываются согласно подготовленному чертежу. После каждых 2-3 рядов делаются суточные перерывы для закрепления раствора.
  4. Металлические детали устанавливаются сразу при кладке соответствующего ряда. Между кладкой и деталями нужно хорошо заделывать щели, потому что при нагревании металл будет расширяться и может повредить швы.
  5. В топливник устанавливается колосниковая чугунная решетка, которая размещается с небольшим зазором.
  6. Топка укомплектовывается вентилятором.
  7. После обустройства топки печь выкладывается до конца, согласно выбранной схеме.
  8. Особое внимание необходимо уделить выкладке дымохода. Он просчитывается заранее и выкладывается с соблюдением параметров. Нарушение может привести к ухудшению тяги.

Единого механизма для выкладки пиролизных печей не существует, все пропорции должны быть рассчитаны с учетом пространства конкретного помещения. Мы подготовили несколько схем разных печей, однако лучше при проектировании будущей конструкции и проведении расчетов обратиться к специалисту печного дела.

Чертеж пиролизной печи на дровах. Устройство и особенности сборки пиролизной печи своими руками

Пиролизная печь сегодня имеет много преимуществ. Они-то и сделали ее установку настолько популярной. Печь, не требующая постоянной загрузки в нее топлива, и справляющаяся с обогревом даже не маленького дома, сейчас не мечта, а реальность. Такую печь можно сделать самостоятельно, если знать последовательную схему ее сборки, а можно и купить готовую в магазине.

Используем пиролизные печи для отопления дома или бани

Одним из вариантов экономного расходования топлива является использование печей или котлов долгого горения. На одном и том же количестве топлива они работают на много дольше, чем другие виды отопительных приборов. К печам длительного сгорания относятся и новые пиролизные печи.

В основе действия этих печей состоит принцип процесса пиролиза – термического разложения любых органических веществ на пиролизные горючие газы и твердые остатки. После данного процесса, при высокой температуре, полученный пиролизный газ перемешивается с кислородом. Согласно законам химических реакций, это способствует практически полному сгоранию и самого газа, и топлива.

Если на каком-то этапе отделить от состава твердые остатки, то, как не странно, получится кокс, а оборудование можно назвать углевыжигательной печью. При отоплении же основной обогрев воздуха получается за счет выхода тепла при сгорании пиолизного газа, смешанного с воздухом.

Преимущества пиролизных печей:

  • Высокая экономичность печи. Топлива здесь сгорает более тщательно, и тепла из него добывается на много больше.
  • Экологическая безопасность. Она достигается за счет того, что в выходящих из дымохода газах очень присутствует очень маленькое количество вредных веществ.
  • Достаточно быстрый разогрев.
  • Высокий КПД (до 85%), Который выгодно отличается от обычных котлов.
  • Большой интервал мощности (тепловой). Данная печь может работать и на 5 и на 100 процентов своей способности.
  • Возможность подключения к устройству любого из контуров отопления.
  • Дает возможность применения различных видов топлива, (вплоть до сырых дров, автопокрышек и мусора.
  • Требует минимальное участие человека в своей работе

К недостаткам можно отнести достаточно большие размеры, наличие площадки для запасов топлива, присутствие посторонних запахов при сжигании мусора, необходимость в вентиляции помещения, скапливание в выходном канале, а также дымоходе конденсата.

Что такое пиролизный газ

Пиролиз древесины – это изменение структурного состава древесинного вещества при воздействии температуры. Этот процесс относится к изотермическим, то есть, высвобождающим тепло.

В результате пиролиза, древесина разлагается на:

  • Летучие углероды;

Продукты пиролиза древесины в свою очередь горючие вещества. Именно эти вещества, сгорая, выделяют тепло, как конечную цель самого процесса их термообработки.

Пиролизные печи длительного горения

Среди всех металлических котлов и печей самой большой популярностью на сегодня пользуются отопительные приборы, имеющие функцию длительного сгорания. Данные устройства очень экономичны, а также особо просты в эксплуатации. Они идут и для небольших дачных помещений, и для домов с постоянным проживанием.

На рынке сегодня есть множество разнообразных моделей пиролизных котлов и печей, в том числе и фирмы «Самогрейка», но вполне реально такой прибор сделать и самостоятельно.

К особенностям данного отопительного прибора относятся:

  • Большой объем топки и увеличенных размеров дверка для закладки топлива. Это позволяет сразу уложить много дров или других материалов.
  • Разделение топки на два отсека. Один из них предназначен для тления дров, в другом происходит процесс сжигания газов.

Наличие отбойника огня от дымохода. В простонародье он называется зубом и выглядит в виде пластины, которая приварена к верху топки. Она препятствует попаданию пламени в трубу.

У простого котла функция отопления состоит из повышения температуры самой печи и помещения, а также следующей за этим отдачей потом тепла с разогретой уже поверхности. Топливо здесь сгорает достаточно интенсивно. Если печка металлическая, это оказывается очень неудобным. Топливо не сгорает совсем все. Его нужно постоянно подбавлять, а температура в доме то поднимается, то падает. В печке длительного горения процесс происходит иначе. Простая печка поджигается снизу, а уже потом огонь в ней идет наверх и по сторонам. Пламя образовывается большое, дрова очень быстро прогорают, оставляя много углей. Так происходит потому, что в печь постоянно открытый доступ воздуха. Приборы же длительного горения работают иначе – дрова поджигаются сверху, а затем уже пламя распространяется вниз. И лишь на то место (горелка), где горят дрова, распространяется воздух. Процесс горения не слишком интенсивен, больше похож на тление. Одновременно выделяется намного меньше тепла. Тепло воздуха в помещении остается на одном уровне. Кроме самих дров, в печи сжигается и пиролизный газ, образующийся во время тления дров. Он перемещается во вторую камеру, где усиленно мешается с воздухом. В результате этого продукты вторичного сгорания можно сказать не содержат вредных веществ, а КПД печки значительно повышается, способствуя снижению расходов на отопление.

Самодельная бездымная печь своими руками

Способные и талантливые специалисты могут изготовить пиролизную печку своими руками . Однако, на практике, это требует больших знаний, умения и опыта. Кроме того, смельчакам, отважившимся на такое изобретение, следует знать, что на практике есть несколько подводных камней, о которые разбилось уже немало самодельных устройств.

Для выполнения работ вам необходимо наличие следующего инвентаря:

  • Сварочного аппарата;
  • Грамотно разработанного чертежа;
  • Опыта работы непосредственно в печном деле.

Однако, даже наличие всего этого не даст полной гарантии успеха в выполнении задуманного. Для работы необходимы еще и хорошие, высококачественные материалы, а их стоимость сейчас довольно велика. Главным образом это касается металлической части, где обязательно должна использоваться хорошая легированная сталь. В добавок ко всему, данный агрегат имеет и электронную систему, без которой невозможен процесс управления устройством. А без него работа прибора не будет иметь смысла. Поэтому, прежде, чем принять решение об изготовлении пиролизной печи самостоятельно, стоит хорошенько обдумать все нюансы. Построить рабочую модель такой печи реально, вот только КПД у нее будет значительно ниже, чем у качественного промышленного образца, и ваше устройство не окупится затратами на топливо. Кроме того, если вы не сможете грамотно настроить электронную часть котла, то вам придется постоянно быть вблизи котла и следить за ним. Многие из неграмотно выполненных пиролизных печей превратились в еще одну разновидность буржуйки.

Можно ли сказать, что лучше: гидролизный котел или пиролизная печь

Гидролизные котлы отопления , как известно, это устройства, которые работают на твёрдом топливе. Для их работы используют дрова, солому, отходы древесины, уголь, пеллеты и многое другое. Данные котлы, работающие на дровах и угле, широкое распространение приобрели в системах отопления для производственных и бытовых помещений. К преимуществам таких котлов относятся экономичность, простота в использовании, высокая экологичность, и доступность. Гидролизные котлы есть возможность использовать даже там, где есть перебои в подаче электроэнергии, или ее нет вообще.

Длительные поиски новых энергосберегающих технологий нашли возможным качественно использовать знания органической химии.

Учеными замечено, что:

  • При высокотемпературной среде, в условиях ограниченного доступа кислорода, процесс горения некоторых твердых природных веществ сопровождается постоянным выделением горючего газа;
  • Образовавшийся газ пригоден к дальнейшему сжиганию;
  • В процессе его сгорания выдается много тепла.

Иными словами, гидролизный котел можно назвать прародителем нового пиролизного котла. Но он незаменим там, где установка или обслуживание современной модели невозможно.

Как работает пиролизная печь (видео)

Много лет мы использовали домашние печи и котлы, даже не зная о том, что, усовершенствуя немного процесс горения, платить за топливо можно мы могли бы на много меньше, а тепла нам доставалось бы больше. Но благодаря новому открытию очень нас ждут великие изменения.

При отсутствии централизованной подачи такого удобного энергоресурса, как природный газ, проблема отопления зачастую решается с помощью электроэнергии или угля.

Однако высокая стоимость этих энергоносителей всё чаще становиться причиной использования более дешёвого вида топлива – любых древесных отходов.

Определение!

Пиролизные (газогенераторные) печи являются отопительными агрегатами, дающими возможность добиться наиболее полного сгорания древесины или иного вида топлива с получением максимально возможного количества тепла для отопления.

Принцип работы пиролизных печей

Принцип действия отопительных агрегатов данного типа основан на использовании эффекта пиролиза.

Определение!

Пиролизом называют процесс разложения топлива на твёрдый компонент и летучую часть, называемую пиролизным газом. Этот газ отличается прекрасной горючестью и высоким коэффициентом теплоотдачи. Пиролиз осуществляется в особых условиях, подразумевающих наличие высоких температур в сочетании с недостатком воздуха.

Основные этапы работы пиролизных печей:

Внимание!


Пиролизные печи иначе называют отопительными агрегатами длительного горения и могут работать на одной закладке древесины – до суток, угля – до нескольких суток.

Особенности конструкции пиролизных печей

Основной особенностью устройства печей, использующих процесс пиролиза, является разделение топки на две части. Эти пространства разделены колосником, на который загружают топливо. Первичный воздух поступает сверху вниз и проходит через слой загруженного топлива.

Внимание!

Топкам, имеющим такую конструкцию, характерно высокое аэродинамическое сопротивление, поэтому в большинстве случаев необходимо организация принудительной тяги. Для небольших отопительных агрегатов используется дутьевой вентилятор, иногда целесообразно устанавливать дымосос.

Преимущества и недостатки пиролизных агрегатов длительного горения

Время работы газогенераторной печи на одной закладке топлива зависит от многих параметров – наружных климатических условий, требуемой температуры в помещении, утепления строения, вида и влажности топлива, точности проекта отопительной системы. Но, согласно отзывам, пиролизные печи на одной закладке топлива в любом случае работают гораздо дольше, по сравнению с печами классической конструкции.

Можно отметить дополнительные достоинства таких печей:

  • В отработанных газах после пиролизных агрегатов присутствует уменьшенное количество канцерогенных веществ. Это обеспечивается взаимодействием при горении пиролизного газа с активным углеродом. В итоге этого процесса отработанные выходящие газы представляют собой, по большей части, смесь углекислого газа и водяного пара. Поэтому в таких печах можно утилизировать без вреда для природы даже резину и полимеры.
  • При обычном сжигании дров, особенно влажных, не удаётся достичь таких высоких температур, которые возможны при сгорании древесного газа, полученного в результате пиролиза.
  • Данное оборудование – идеальный вариант для местностей, в которых трудно найти подходящее топливо для обогрева жилья.

К недостаткам пиролизных агрегатов можно отнести следующие факторы:

  • Пиролизные печи на дровах требовательны к влажности топлива.
  • Необходимо постоянное присутствие электропитания.

Топливо для пиролизных агрегатов

Газогенераторные печи для отопления могут работать на дровах, любых отходах пиломатериалов, пеллетах, угле, коксе, опилках и даже шелухе от семечек.

Если для работы агрегата используется сухая древесина, то печь работает с максимальной мощностью, а период её службы увеличивается. 1 кг древесины, содержащей 20% влаги, имеет теплоту сгорания 4 кВт/час, при содержании 50% влаги – теплота сгорания снижается в два раза.

Об эффективности работы печей длительного горения говорит следующий факт. При сгорании в них 1 кг опилок, влажность которых не более 16%, выделяется тепла в четыре раза больше, чем при сжигании в обычной печи 1 кг берёзовых дров.

Жители отдаленных жилмассивов или дачных участков, где все еще недоступны цивилизованные блага в виде газовой магистрали, задаются вопросом эффективного и экономично выгодного отопления.

Процесс длительного горения, воспроизводимый пиролизным котлом, позволяет существенно экономить при малом расходе топлива. Сравнивая ее с другими представителями отопительного сегмента, отмечается более длительное функционирование из расчета одной заправки. Именно такая особенность и делает эти устройства столь популярными.

Принцип пиролиза

Пиролиз — термическое расщепление органических или неорганических соединений (уголь, древесина и т.д.) в условиях недостатка кислорода. Это значит, что топливные материалы не сгорают до тла, а начинают разлагаться на твердые осадки при этом, выделяя пиролизные газы. После, газовая субстанция смешивается с кислородом, что приводит к полному сгоранию и топливных остатков, и газа.

Фото 1 Заводские печи пиролизного вида выглядят компактно и разнообразно.

Важно знать! Выходит, что для сжигания продуктов горения в технологии используется два этапа. Таким образом первая стадия (пирогенетическая переработка древесины) предполагает расщепление топлива на твердые остатки, в результате чего воспроизводится процесс получения кокса. Однако этот этап не является основным. Наибольшая теплоотдача обоснована соединением газа и воздуха, происходящее на второй стадии.

Устройство пиролизной печи

Для лучшего понимания опционального устройства такого рода конструкции, рассмотрим подробнее принцип ее функционирования и работу каждого элемента по отдельности. Стоит отметить, что эти приборы для отопления имеют нестандартное расположение отсеков за счет чего и удалось достичь высокого КПД и высоких экономичных показателей. Алгоритм работы печи, работающей по принципу пиролиза, выглядит следующим образом:

  1. Как и у других представителей, в корпусе прибора есть топка встроенного типа, в которую закладывают древесину. К особенностям этого отсека относится ограничения притока воздуха. Все детали здесь герметичны — дверца плотно закрывается. Также есть и вентилирующий аппарат, выполняющий приточно-вытяжную функции.
  2. После закладывания дров, поджиг осуществляется либо вручную, либо посредством специальной горелки.

Фото 2 Схема работы пиролизной печной конструкции.

  1. Для того, чтобы разгорелись дрова потребуется какое-то время. После этого доступ кислорода в этот блок ограничивают.
  2. Недостаток воздуха провоцирует не горение, а обугливание, из-за чего происходит выделение газов. Посредством воздушного канала летучая смесь поступает в следующую камеру. На этом уровне газ смешивается с кислородом, смесь которых и подлежит горению. В этот момент образуется больший процент теплоотдачи.

Важно знать! Пиролизные печи представленышироким разнообразием модельного ряда. Существенное отличие заключается в типе второго блока. В некоторых модификациях есть дополнительное вентилирующее устройство, в других — этот участок обслуживает вентилятор топочного отсека. Есть образцы, функционирующие на естественной тяге. В этом случае, дымоотводный механизм оснащен несколькими заслонками для герметизации устройства.

  1. Для выгрузки угля и в промышленных, и в бытовых приборах используется вращающаяся реторта. Чаще всего она представлена прибором круглой формы, опускающимся на печные опоры.
  2. Если не производить извлечение угля, он также будет подлежать горению, при этом поддерживаются необходимые температурные показатели в первом топочном отделе. В результате все процессы практически безотходные — топливные материалы сжигаются до тла, с минимальным количеством остаточной золы.

Важно знать! Пиролизную печь требуется очищать от золы не чаще одного раза в неделю, при условии постоянного использования. Если эксплуатация проводится не ежедневно, тогда реже.

Достоинства и недостатки

Прибор пиролизного типа обладает обширным списком преимущественных характеристик. Остановимся на ключевых:

  • высокая экономичность достигается благодаря полному выгоранию топлива. Один цикл загрузки позволяет намного дольше обеспечивать теплоотдачу, в сравнении с аналогами.
  • Быстрый прогрев прибора. За счет этого обеспечивается эффективный обогрев комнаты в короткие сроки.
  • Уровень КПД достигает 85%.
  • Использование экологически чистых материалов при производстве, а также для обеспечения работы, не выделяющих при нагревании вредоносных для здоровья человека и экологии веществ. Печь практически бездымная.
  • Диапазон мощности регулируется в зависимости от потребностей пользователя — 5-100 %.
  • Обзорное устройство может работать в паре с контуром отопления.
  • Пиролизный прибор не требует постоянного контроля. Загрузка био-топлива осуществляется один раз в день, а процесс очистки выполняется единожды в неделю, при этом не требуется выключения аппарата.
  • Прибор является универсальным, что позволяет использовать разные виды топлива — жидкого или твердого состава. Представлены также образцы, функционирующие на отработанном масле.

Фото 3 Поэтапность процессов теплообразования.

Несмотря на преобладание положительных сторон, подобные конструкции обладают и рядом недостатков:

  • для обеспечения достаточного уровня прогрева требуются печи больших габаритов;

Фото 4 Опциональное устройство конструкции, работающей на принципе пиролиза.

  • требуется обустройства площадки под размещение топливных материалов;
  • любой процесс горения сопровождается выделением примесей и запахов. Несмотря на то, что особенность этой печи в том, что дыма практически не образуется, все же в помещении, где размещено устройство, требуется организовывать систему вентиляции.
  • Выделяющиеся газы имеют достаточно низкую температуру, поэтому на выходе скапливается конденсат. Его присутствие отмечается в дымоотводе и в выходном канале. В некоторых заводских моделях для его сбора предусмотрен накопитель, требующий периодического очищения.

Совет! При самостоятельном воспроизведении печного устройства необходимо выбирать дымоотвод с большим диаметром. По такому же принципу организуется и система выхода, обязательно утепленная на участке, выходящем на улицу. Таким образом удается устранить проблему замерзания, при понижении внешних температурных показателей.

  • Для обеспечения максимально эффективной работы требуется монтировать в прибор нагнетатель, а для отопительной системы встраивается насос. Все эти приборы привели к зависимости всей печи от электропитания.

Методы производства маломощной пиролизной печи своими руками

Несмотря на то, что конструкционно печь имеет сложное устройство, возможен вариант и самостоятельного воспроизведения отопительного механизма. Самые простые модели выполняются методом кирпичной кладки или с использование баллона из-под газа, однако эстетически привлекательной можно назвать только прибор, выполненный из листов металла.

Фото 5 Схема-чертеж пиролизного котла.

Обзорные конструкции, обладающие небольшой мощностью (25 кВт) подойдут для обогрева дачного дома или любых подсобных помещений, с общей кубатурой не более 100 м 2 . Небольшое устройство будет иметь отличительные особенности в сравнении с классическим вариантом исполнения:

  • не подсоединяется к центральной системе обогрева;
  • не требуется устанавливать нагнетатель, т.к. в этом случае топочный отсек размещается выше уровня газифицирующей камеры. Это позволяет создать естественную тягу.
  • Поскольку устройство не является автоматическим, потребуется периодически регулировать режим горения и контролировать работу аппарата.

Важно знать! Качественная работа печи основана на следующих принципах: кислород в газифицирующий отсек подается в небольших дозах. Для этого обустраивается регулирующая система — заслонка. Также здесь делается воздухоотвод, через который в устройство подается нужный объем воздушных масс.

Фото 6 Конструкционные детали маломощного пиролизного прибора.

Процесс самостоятельного производства обзорного прибора состоит из таких этапов:

  1. Используя выбранную схему из стальных листов оборудуется корпус печи. С помощью сварочного аппарата свариваются все элементы короба. Делаются два отверстия для последующего оборудования дверцами зольника и топки. Обязательно учитывается размещение — топочный блок находится над поддувалом. Их разделяет колосниковая решетка из чугуна.

Совет! Роль простейшей регулировочной системы подачи воздуха может выполнять дверца зольника.

  1. Блок сжигания газовразмещается прямо над первичной газифицирующей камерой. Они разделены посредством отсекающей пластины, произведенный из термостойкого стального листа. В топке оборудуется канал подачи кислорода, в котором роль регулятора выполняет заслонка.
  2. Дверцы изготавливаются из того же листового металла. Усилить конструкцию помогают уголки. Чтобы обеспечить должный уровень пожаробезопасности на дверцах обязательно делают защелки.

Важно знать! В продаже представлен широкий ассортимент готовых деталей для печных устройств, в том числе и дверцы с защелками.

  1. Внутри печного блока ведется укладка шамотного огнестойкого кирпича. Таким образом конструкция защищается от прогорания, а также обеспечивается равномерное распределение тепла.

Совет! Поскольку кирпич обладает хорошей теплопроводимостью, а также может долго удерживать тепло на поверхности им можно облицовывать и сам камин. Дымоотводная труба обязательно подлежит теплоизоляции с наружной стороны, выходящей на улицу. Тяга в конструкции регулируется с помощью шибера.

Фото 7 Вид самодельного котла, работающего по принципу пиролиза.

Среди ряда теплообразующих устройств печь пиролизного типа имеет ряд существенных преимуществ, благодаря чему и пользуется популярностью.

Пиролизная печь представляет собой аппарат практически безотходного производства, работающий как на топливе стандартного типа – древесины или угля – так и использующего для получения тепловой энергии побочный продукт предыдущих циклов обработки – газов. Таким образом, этот тип печей выполняет функцию газогенератора. Такая печь является чуть ли не единственным источником тепла в труднодоступных для цивилизации холодных районах планеты, где нет возможности провести газопровод или линию центрального отопления.


По какому принципу функционирует пиролизная печь, и основные моменты в вопросе её создания своими руками следует рассмотреть в статье, представленной ниже.

Что такое пиролизная печь

В обыкновенной печи любое органическое топливо в процессе горения и окисления кислородом выделяет большое количество углеводородных продуктов горения. Таким образом, тор, кизяк, дрова и другие виды природного топлива имеют большую массу попутных выделений, выводящихся через дымовую трубу в окружающую среду.

Объём газов, выделяющихся в процессе топливного горения, значительно повышается при кислородной недостаточности, искусственно создающейся внутри топки. Например, древесина сгорает при температуре около 500 градусов, с выделением метилового спирта, ацетона, уксусной кислоты, смолы и древесного угля.

Все эти отходы первичной реакции представляют собой горючие смеси, которые могут быть подвергнуты повторному циклу горения с получением определённого количества тепла.

Печи пиролизного горения нацелены на получение тепла из продуктов горения, также нося название газогенераторов, путём создания внутри них повышенных температур порядка 450 градусов, избавляющих пользователя от необходимости регулярной очистки топки – всё топливо сжигается в пыль.

Принцип работы пиролизной печи

Для описания принципа работы пиролизной печи необходимо взглянуть на её внутреннее строение и конструктивные элементы.

Основными конструктивными элементами печей пиролизного типа представлены газификационными и дожигательными камерами, системами подачи воздуха первого и второго порядка, водяной рубашкой и колосниковой решёткой.

После помещения топливного элемента в загрузочную камеру, он поджигается, вручную производится закрытие створок и включение дымососа. Теперь в высокотемпературных условиях недостаток кислорода провоцирует обугливание топлива и выделение из него древесного газа.

Такой принцип работы пиролизного котла провоцирует образование в нем побочных продуктов реакции — угарного газа, углеводородов и водорода. Проникающий в камеру сгорание вторичный воздух вызывает более высокий результат сгорания топлива, часть выделяющегося тепла которого опускается в нижние уровни камеры, поддерживая пиролизный процесс.

Таким образом, пиролизные печи являются более экономичными по сравнению с печами обычными на целых 7%, потому что пиролизный процесс продолжается минимум в течение 30 часов после загрузки в неё в качестве топлива древесины, и не менее 7 дней – используя уголь.

Для запуска газовой фазы работы печи, температура внутри неё должна быть не менее 450 градусов с максимальным порогом в 1100 градусов. Теперь внутрь камеры необходимо порционно подавать воздух, количество которого рассчитывается заранее по специальной схеме. Лучше соорудить дополнительную камеру сгорания газов, имеющую размер не менее 50 см. Минусом такого сооружения является отсутствие возможности вручную управлять подачей воздуха, соответственно, требуя создания автоматизированной линии контроля и регулирования температуры внутри печи. Согласно этим данным, аппарат будет самостоятельно рассчитывать и подавать нужную порцию воздуха.

Пиролизное сгорание влечет за собой разложение древесного топлива на отходы твёрдого остаточного типа, кокс и газов. Смешивающийся с порционно поступающим кислородом получившийся газ вступает в активную фазу реакции горения.

В процессе рабочего взаимодействия пиролизного газа с углекислым, происходит модификация токсичных веществ, при обычной реакции горения выбрасывающихся в атмосферу в больших количествах. В случае их участия в пиролизном горении, экологичность у такой печи гораздо больше, чем у стандартной.

Таким образом, пиролизные печи для дома являются одним из лучших вариантов экономичного обогрева помещения.

Преимущества такого типа печей

Пиролизная печь имеет чрезвычайно высокий коэффициент полезного действия, превышающий величину 80% — таким образом, она предоставляет реальную возможность максимального экономного расходования органического топлива. Путём изменения автоматизированных настроек, КПД пиролизной печи также поддается регулированию.

Пиролизные печи предоставляют возможность также утилизировать отходы промышленного производства – резину, полимеры и отходы деревообрабатывающей промышленности, однако пи использовании нескольких видов топлива единовременно, необходимо строго соблюдать 70-процентный барьер наличия древесных остатков.

Ввиду практически полного сгорания топлива при высоких температурах, выбросы конечных продуктов горения в окружающую среду являются минимальными; внутри печи практически не остаётся сажи.

Автономный режим работы позволяет пиролизной печи поддерживать высокую температуру внутри топки на протяжении трёх суток без добавления новых топливных порций.

Однако для полноценной работы пиролизной печи и исключения чрезмерной задымлённости требуется соблюдение строгого пропорционального соотношения воздушной и топливной смесей.

Недостатки печей пиролизной очистки

Однако этот вид печей имеет свои минусы
.

Прежде всего, потенциального пользователя отпугивает высокая стоимость пиролизного готового агрегата. Однако, начиная уже с первых дней работы, экономия от обогрева помещения с помощью печи пиролизного типа станет очевидной.

Печь, чья работа устроена на основе пиролиза, требует непрерывной подачи электроэнергии для функционирования автоматизированной системы управления и поддерживания бескислородного типа горения.

Самое главное, если плохо просушенную древесину положить в печь, пиролиза будет невозможно добиться никакими действиями. Необходимо избегать высокой степени топливной влажности. Пар, возникающий из испаряющейся влаги, растворяется в пиролизных парах, снижает степень сгорании топлива.

Данный недостаток устраняется путем подачи в камеру сгорания вторичного воздуха. Этот процесс обуславливает усиление сгорания летучих веществ и носит название двойного дутья.

Работа вентилятора дополнительной тяги, обеспечивающей большой пиролизный котел дополнительной тягой воздуха, требует непременного существования электронной сети, что делает невозможным использование такой печи в неэлектрофицированных местностях или в местностях, не снабжённых электрическими цепями непрерывной работы.

Изготовление пиролизных печей

Кирпичную пиролизную печь, имеющую мощность 30 кВт, обогревающую дом размером в 70 кв. метров, вполне реально изготовить своими руками. Для данного строительства понадобятся:

  • в районе 400 единиц керамического кирпича или 100 – шамотного;
  • лист стали габаритами 6000 мм на 1500 мм толщиной не менее 4 мм;
  • 3 чугунных колосника;
  • вентилятор не менее 300 Вт мощности;
  • поддувальная и топочная дверцы;
  • рычажный терморегулятор.

Монтажные работы пиролизной печи требуют сварочный аппарат, электрическую дрель и болгарки с большим и маленьким диаметрами круга, электроды и термодатчик.

Также потребует целый набор труб – профтруба размерами 800 на 400 мм и три трубы стандартные, диаметрами 57 мм, 32 мм и 159 мм

Не рекомендуется изготавливать пиролизные печи и различного храма, найденного на заднем дворе или в сарайных складах. Все пиролизные печи, собранные из подобных материалов, являются подопытными образцами, даже несмотря на то, что они исправно работают. Материалы, подходящие для строительства железной печи, категорически не подходят для пиролиза. Так что следует сразу избавиться от старых бочек, кусков труб и остального железного хлама, использование которого в строительстве ставит под угрозу всю идею создания будущей печи.

Отсутствие контроля над реакцией пиролизного горения превращает этот тип печи в стандартную буржуйку, поэтому основным залогом её будущей работы является использование новой аппаратуры в начинке печи.

Для обогрева жилья как нельзя лучше подходят котлы системы «стоп-старт». Он требует установку автоматизированной системы контроля температуры. Также отдельной системой снабжается процесс порционной подачи воздуха в камере дожигания.

Система «стоп-старт» приводит к сложной работе котла, требующей использования целой системы заслонок и регуляторов.

Использование шамотного кирпича ведёт к быстрому износу печи в силу его особенностей с обязательной его заменой каждые два года.

Толщина металла, используемого в строительстве воздуховодов, не влияет на степень его прогорания – для пиролизной печи есть специальная сталь.

В суровых российских реалиях на данный момент появился ещё один вид самодельных пиролизных печей, не требующих электрофикации. Здесь камера газификации находится внизу, а дожигания – наверху аппарата – устройство использует естественную тягу воздуха, нагнетая нагретый в топке воздух в камеру дожигания, где к нему примешивается вторичный воздух.

В нижнюю камеру кислород попадает через отверстия за счёт атмосферного разрежения – смешиваясь в топке с пиролизным газом, он вступают в экзотермическую окислительную реакцию.

Полученный газ сгорает в верхней дожигательной камере, нагревая теплоноситель. Каждая стенка такого котла изготовлена из жаропрочной стали, что обеспечивает полное сгорание топлива в печи на протяжении 14 часов.

Теперь пора перейти к инструкции как изготавливается пиролизная печь из кирпича своими руками.

Несколько советов по созданию и работе с пиролизными печами

  1. Пиролизная печь своими руками создаётся полностью на основе расчётной схемы – лучше всего, на готовой схеме Белякова. Такая печь будет иметь мощность в 40 кВт, и сложена из кирпича.
  2. Её периметр создается из красного кирпича. Внутренние печные стены складываются из кирпича шамотного. По окончанию сборки печи и подключения кулера или вентилятора, наступает время её эксплуатации.
  3. Определить коэффициент полезного действия пиролизной печи можно простым бытовым способом – по анализу запаха исходящих от печи паров. Если в них улавливаются ноты угарного газа, КПД печи используется по максимуму.
  4. Для отопления помещения пиролизной печью используются промышленные древесные или угольные брикеты.
  5. Котельное помещение должно обладать собственной вентиляции и крайне желательно должно быть нежилым. Дело в том, что даже при двухфазном пиролизном процессе сжигания топлива, в печи образуется некоторое количество ядовитых веществ. Поэтому строитель, возводящий данную конструкцию, должен обладать большим спектром знаний о герметизации. Печь располагают на собственном дополнительном бетонном или кирпичном основании, на расстоянии не менее 200 мм от стен.
  6. Самостоятельное изготовление печи подразумевает исключительно в качестве материала для футеровки, а песчано-глиняного раствора – в роли строительной смеси. А расстояние между котлом и кирпичными стенками должно составлять не менее 70 мм
  7. При выкладке первого и второго рядов стенок, между кирпичами надо оставлять микрозазоры для осуществления вентилирования печи. На основе естественной конвекции воздуха, помещение будет быстрее прогреваться за счет выделяющегося тепла.
  8. В процессе выкладки стен необходимо протирать их мокрой тряпкой для затирки швов.
  9. Основной информацией, которой следует владеть строителю и пользователю пиролизной печи – неукоснительное соблюдение техники безопасности.

При соблюдении всех вышеуказанных рекомендаций и правил, пиролизная печь, изготовленная своими руками, прослужит долго и будет являться наиболее экономичным вариантом индивидуального отапливания помещения.

Пиролизная печь из кирпича своими руками, схема устройства пиролизного котла на дровах.

Пиролизные печи отличаются от обычных печей, более длительным сроком горения. Уже в самом названии печи, содержится ответ, в чём различие печей.

Процесс сгорания топлива в такой печи, можно условно поделить на два этапа. Первый этап — пиролиз, то есть, разложение органики под воздействием высоких температур на твёрдый материал и газообразный. Данный процесс происходит при минимальном воздействии кислорода.

На втором этапе к полученным составляющим, при высокой температуре, подаётся кислород, под воздействием которого происходит полное сгорание топлива и газа.

Можно сказать, что получается полностью безотходный процесс, при котором топливо превращается в тепло, не оставляя золы и не загрязняя воздуха.

Кирпичный, пиролизный котел, имеет высокий коэффициент полезного действия, он экономит топливо, а в отработанных газах содержится минимальное количество вредных веществ. Пиролизная печь из кирпича своими руками изготавливается относительно легко при наличии необходимой сноровки и знаний.

Работа печи основывается на пиролизе. Процесс выделения пиролизных газов происходит в условиях недостатка кислорода. Из топлива при высокой температуре выделяются газы, лишь впоследствии они смешиваются с кислородом, процесс способствует полному сгоранию топлива и самого газа.

В пиролизную печь из кирпича, благодаря особенностям конструкции, топливо загружается сверху, внизу же предусмотрен вторичный отсек «догорания» пиролизных газов.

Тягу в печи создает дымосос — тягодутьевая конструкция, дымоход вентилируется принудительно. Как система работает? В первичном верхнем имеет место недостаток кислорода, поэтому топливо выделяет пиролизные газы, которые догорают в нижнем отсеке.

Основной материал для изготовления конструкции — керамический кирпич. В зависимости от размера, в среднем для пиролизного котла из кирпича понадобится от трехсот до пятисот штук.

Кстати, в зависимости от назначения, пиролизные печи могут иметь по два отсека для твёрдого топлива.

А в некоторых случаях, камеры вторичного сгорания могут быть расположены выше, чем топочный отсек с твёрдым топливом. Многое зависит от индивидуальных особенностей проекта, от принципов тяги и так далее.

Главное, когда вы устанавливаете печь длительного горения, строго придерживаться схемы и соблюдать противопожарные правила.

Для сооружения камер сгорания требуется огнеупорный кирпич, а для того, чтобы сварить водогрейный котел, нужны металлические листы. Также для изготовления печи понадобятся чугунные решетки, топочные дверки, дымосос для создания тяги, датчики и электроды, измеряющие температуру.

А значит, понадобятся такие инструменты, как аппарат для сварки, шлифовальная машинка.

Кирпичная пиролизная печь своими руками порядовка

Сначала изготавливается плита фундамента. Неважно из какого материала фундамент под печь изготовлен, его не нужно связывать с фундаментом дома, так как просадку эти две конструкции могут дать различную.

Просвет между фундаментами печи и дома должен быть минимум 5 см. Далее этот просвет заполняется, и производится кладка кирпичом в соответствии со схемой.

С технологией кирпичной кладки лучше ознакомиться по видео, она включает несколько рабочих процессов: установку порядовок, подачу кирпичей и раствора, укладку, проверку надежности. В первую очередь всегда выводятся углы. Прямоугольные углы выстраивают с помощью порядовки — металлического угольника.

Первые несколько кирпичей кладут с помощью правила, а далее ставится порядовка, вертикальность ей придают воспользовавшись уровнем или отвесом. Делая кладку своими руками, важно позаботиться о безопасности и проследить за самым главным – герметизацией швов.

Для того, чтобы учесть все возможные огрехи, можно выложить сооружение сначала без раствора и, если все сходится, начать укладывать кирпич на раствор. Следующий шаг — установка колосников (чугунных решеток для поддержания слоя топлива) и топочных дверок.

Далее следует процедура подключения отопительной системы. Её необходимо тщательно продумать. Водогрейный котёл, при наличии схемы, необходимых навыков и оборудования варится собственноручно. Конечно, если нет практики, то лучше предоставить эту работу специалистам.

Для котла понадобятся металлические листы и трубы разного диаметра, сварочный аппарат, болгарка. Готовый котел закрепляется в нижней камере. Устанавливаются датчики, чтобы регулировать процесс пиролиза

Процесс пиролиза

После того как всё установлено и подключено, система тестируется. Для того чтобы произошел процесс пиролиза температура должна быть не меньше 450 и не больше 1100 градусов по Цельсию.

Но, одной температуры мало. Нужна регулируемая подача воздуха и наличие дополнительной камеры сгорания газов. Еще один момент, на который стоит обратить внимание — влажные дрова не подходят для топки пиролизной комбинированной кирпичом печи. Пар разбавляет пиролизные газы и печь затухает.

Кстати, для обычных печей из кирпича, также рекомендуется использовать только сухие дрова. Дрова должны храниться под навесом не менее одного года. В этом случае, при сгорании не выделяется конденсат и печь прослужит дольше.

Реактор пиролиза

— обзор

3.4 Конструкция настольных реакторов пиролиза с неподвижным слоем («Hot-Rod»)

В реакторе пиролиза с неподвижным слоем частицы пробы укладываются на желаемую глубину слоя. Тепло обычно диффундирует внутрь от стенок реактора. Выделяемые летучие вещества расширяются, повышая локальное давление небольшими приращениями. Результирующий градиент давления помогает летучим компонентам медленно выходить из слоя и из реактора [, например, ср. Берк, 1978]. Пропускание потока инертного газа через неподвижный слой поможет сократить время пребывания летучих в зоне реакции.Постоянная скорость газа-носителя требуется для поддержания достаточно стабильного времени пребывания летучих внутри реактора. Сопоставимое время пребывания тогда позволило бы сравнить данные для реакторов разных размеров, но схожей формы [Dryden & Sparham, 1963]. Корпус реактора можно также использовать в качестве резистивного нагревателя, если электроды зажаты на обоих концах трубчатого реактора. Первоначальная конфигурация реактора с «горячим стержнем» [Hiteshue et al., 1957] завершена, когда трубчатый корпус реактора изготовлен из сплава, способного выдерживать высокие давления.

Несмотря на присущие проблемы, связанные с вторичными реакциями между сложенными частицами и выделяющимися летучими веществами, конфигурация реактора «горячий стержень» оказалась полезной. Его относительно легко построить и использовать. Первоначально он был задуман и построен в лабораториях Горного бюро США для изучения гидропиролиза углей. Он использовался в Coal Research Establishment (British Coal) для исследования производства бензола, толуола и ксилолов («БТК») во время гидропиролиза.

Реакторы типа «горячий стержень» наиболее известны из работ Хитешью и его сотрудников из Горного бюро США [1957, 1960, 1962a, 1962b], которые проводили эксперименты по гидропиролизу угля при давлении до 400 бар и почти 900 °. С. Стойки для образцов длиной 25–40 см были смонтированы в трубках из нержавеющей стали с малым диаметром отверстия. Реакторы с различным соотношением сторон (длина / диаметр) были испытаны Graff et al. [1976] и Kershaw & Barras [1979]. Версия, созданная и управляемая Ладнером и его сотрудниками [Finn et al., 1980; Fynes et al., 1984] содержал около 10 г угля в трубках реактора длиной 75 см или более с внутренним диаметром 8 мм.

В Имперском колледже был построен реактор меньшего размера (внутренний диаметр 6 мм, длина 20 см), первоначально для производства большего количества смолы во время экспериментов по гидропиролизу, чем это было возможно с помощью прибора с проволочной сеткой. От 0,5 до 1 г образца угля использовалось во время начальных экспериментов, в которых исследовалось влияние скорости потока газа-носителя и скорости нагрева.Было проведено сравнение с результатами, полученными на более крупном реакторе с «горячим стержнем» на British Coal [O’Brien, 1986; Bolton et al., 1987]. Попытки изучить точную роль высоты слоя привели к использованию более мелких (~ 4 мм) неподвижных слоев, что соответствует примерно 50 мг образца (рис. 3.4a). Использование образцов меньшего размера служило для частичного подавления вторичных реакций внутри слоя, а также на надводном борту реактора [Gonenc et al., 1990]. Уменьшение высоты слоя также улучшило осевую однородность температуры.Этот реактор работал при скоростях нагрева от 10 ° C мин. -1 до 10 ° C с -1 . Были рассчитаны более быстрые скорости нагрева, которые привели к неприемлемо крутым радиальным градиентам температуры в слое образца диаметром 6 мм [O’Brien, 1986].

Рисунок 3.4. Конфигурация реактора «горячий стержень». (а) Обычный однослойный реактор. (b) Две неподвижные кровати в тандеме; нижний слой нагревается отдельной печью и заполнен катализатором гидроочистки летучих веществ, выделяемых при пиролизе образца в верхнем слое.

[Воспроизведено с разрешения: (a) Fuel 1987, 66, 1414; Авторское право Elsevier, 1987; b) Топливо, 1998, 77, 1715; Copyright 1998 Elsevier.]

Как указано выше, конфигурация «горячего стержня» требует, чтобы корпус реактора действовал как резистивный нагреватель, а также как сосуд высокого давления. Поэтому материал трубки должен выдерживать внутренние напряжения из-за работы под высоким давлением при температурах реакции — в зависимости от конкретного эксперимента — примерно до 1000 ° C. Это предъявляет довольно жесткие требования к материалу НКТ.Первоначальные реакторы Горнодобывающего управления США состояли из толстостенных труб из нержавеющей стали малого диаметра, которые выбрасывались после каждого или нескольких экспериментов. В компании British Coal стандартной практикой было изготавливать корпуса реакторов из нержавеющей стали и утилизировать их после нескольких запусков. Похоже, что это был компромисс, достигнутый после того, как было принято решение использовать реакторы диаметром 8 мм, которые были длинными (> 75 см) и требовали бурения с обоих концов. Более прочные реакторы можно было бы изготавливать из специализированных сплавов.Хотя серия Nimonic представляет собой крайний случай, многие из этих сплавов труднее обрабатывать, чем нержавеющая сталь. Однако изготовление каждого такого реактора требует значительных затрат времени и средств.

Из различных специальных сплавов изготовлены более прочные корпуса для более коротких (20 см) реакторов, используемых в Имперском колледже. Сплавы Нимоник 80 и Нимоник 105 (сплавы Генри Виггина) первоначально использовались для экспериментов, проводимых при температуре 850 ° C и давлении до 100 бар. Однако эти сплавы требуют термической обработки для размягчения материала перед механической обработкой, а затем для упрочнения реактора после стадии механической обработки.Incolloy 800 HT намного проще обрабатывать и использовался для изготовления корпусов реакторов для CO 2 и экспериментов по паровой газификации до 1000 ° C и 40 бар. При температуре выше 700 ° C необходимо учитывать тепловое расширение корпуса реактора. Использование жестких электродов может вызвать деформацию реакторных труб. В данной конструкции питание подается на один из электродов через плетеные медные кабели, и оба электрода охлаждаются водой, чтобы избежать больших изменений удельного сопротивления [Pindoria et al., 1998a; Collot et al., 1999].

В другом применении конфигурации реактора «горячего стержня» выбросы микроэлементов из различных видов твердого топлива были измерены во время совместной газификации и совместного сжигания угля и биомассы. Чтобы предотвратить загрязнение металлических стенок, реактор с внутренним диаметром большего размера (13,8 мм), изготовленный из Incolloy 800 HT, был облицован кварцевой гильзой и работал при давлении до 40 бар и 1000 ° C [Collot et al., 1998]. Тот же реактор также использовался для исследования, дает ли совместный пиролиз и совместная газификация угля и биомассы значительные синергетические эффекты.

В литературе описано относительно немного двухэтапных экспериментов с реактором «горячий стержень». Болтон и др. [1988] прикрепил второй слой, заполненный водными оксидами титана для каталитического крекинга смол гидропиролиза. Эксперименты в основном проводились при 150 бар, при этом секция гидропиролиза увеличивалась до 500 ° C, в то время как стадия катализатора поддерживалась при максимальной температуре 400 ° C. Выход гудрона на первой стадии составил около 25% от исходной массы угля.Авторы сообщили о превращении смол в «бесцветные жидкости с низким содержанием гетероатомов» с температурой кипения около 40 процентов ниже 140 ° C. На рис. 3.4b показан двухступенчатый реактор с неподвижным слоем, построенный в Имперском колледже. В верхней секции (укороченная «горячая штанга») пары смолы / масла производились мягким гидропиролизом (давление h3 до 40 бар). Газ проходил через неподвижный слой и уносил выделяющиеся летучие вещества во вторую стадию, заполненную катализатором, расположенную под образцом и независимо нагреваемую небольшой печью [Pindoria et al., 1998b].

В следующем разделе мы познакомим вас с третьим основным типом реакторов, лабораторным реактором с псевдоожиженным слоем, успешно используемым в экспериментах по пиролизу угля. В разделе 3.6 мы сравним тенденции продуктов из экспериментов по пиролизу угля при атмосферном давлении в реакторе с «горячим стержнем» с результатами, полученными на аппарате с проволочной сеткой. Результаты экспериментов высокого давления в реакторе типа «горячий стержень» будут представлены в главе 4.

осколок консервной банки

Полтора-два десятка шишек среднего размера, горсть сухих игл или зелени — все, что нужно, чтобы приготовить суп или кашу в течение 10-15 минут на небольшой переносной дровяной печи.

Если вы позволяете себе пару раз в год выезжать из пыльного города, чтобы провести несколько дней наедине с природой, то вопрос приготовления пищи, скорее всего, для вас решен. Как и я — обладатель двухконфорочной таганки и 3-х литрового газового баллона.

Но если на машине невозможно было проехать весь маршрут до конечной точки, то вес и габариты полевой кухни становились проблемой. Костер не всегда может быть его адекватной заменой; кроме того, пила, топор и тренога не сильно облегчили багаж.Поэтому я занялся изготовлением эффективной, экономичной, а главное компактной печи.

Вступили в строй старые подоконники из оцинкованной стали толщиной 0,9 мм. Конструкцию я решил сделать разборной именно для компактности укладки. Первую печку сделали размерами 200х200х250 мм — так удобно срезать отлив. Его успешно опробовали в десятидневном пребывании вне цивилизации. На приготовление гречневой каши с жаркой в ​​3-литровом казане ушло не более 7-8 минут, что сделало ее вне конкуренции со всеми доступными друзьям газовыми и бензиновыми приборами.Даже кулеш в 10-литровом казане готовился за 25 минут.

Опыт показал, что размеры печи можно и нужно уменьшать. Второй вариант предлагаю для самостоятельного изготовления … Все детали печки показаны на прилагаемых эскизах.

На последнем эскизе показаны сразу 4 элемента печи. Конечно, вы можете, взяв их за основу, выбрать собственные размеры, но если вы хотите упростить себе задачу, то просто последовательно скопируйте эти изображения и вставьте их в текстовый редактор Microsoft Word, каждое на отдельной странице.Далее дважды щелкните изображение, и в открывшемся окне выберите вкладку «Размер», и в ней введите значения высоты для каждого эскиза по порядку:

  • 19,07 см
  • 19,07 см
  • 18,48 см
  • 26,94 см

В этом случае значения ширины будут определены автоматически. Или можно сразу скачать готовый файл с открытием печки.

Распечатав полученные эскизы на принтере, вы получите шаблон в натуральную величину для моей печи на щепе.Разместив их на листе подходящего металла и закрепив на нем хотя бы скотчем, вы сможете перенести на него все ключевые точки элементов печи с помощью кернера. Также можно использовать копировальную бумагу, обведя полученные с ее помощью линии слесарным писцом.

При толщине металла 1,5 — 2 мм можно будет не делать изгибов, которые я делал на своей печке для жесткости. Хотя сделать их проще на 3-м элементе, чтобы не заморачиваться с вырезанием ушей крепления.

Все отверстия диаметром 8 мм. Толщина и качество моего металла позволили мне просверлить за 1 проход без предварительного сверления меньшего диаметра.

Прорези проушины выполнялись в 3 этапа:

  • сверление верхнего и нижнего краев проушины сверлом 2 мм
  • пробивка проушины долотом
  • напильником

Нижние бороздки на ушках так же подбирали напильником. Я их немного согнул, чтобы увеличить жесткость конструкции при сборке, но для более толстого металла в этом может не быть необходимости.

Сделал дверную петлю, обмотав ее нижний выступ в тиски на стальной проволоке толщиной 2 мм. Потом тоже закрепил на передней панели печки. Верхний вырез был согнут по дуге, чтобы немного зафиксировать дверь в закрытом положении.

Конечно, после изготовления всех элементов печки их края нужно слегка обработать бархатным напильником или наждачной бумагой. Заусенцы после сверления удаляются вручную любым сверлом большего диаметра.

После сборки первой печки надо было что-то немного подкорректировать на месте, но по предложенным шаблонам, следующие копии в этой процедуре не нуждались.

В разобранном виде печь имеет габариты 190х135х15 мм, вес при изготовлении из стали толщиной 0,9 мм составляет около 450 грамм.

Печь монтируется быстро и легко.

Изначально она была высотой 20 см, но потом я укоротил ноги на 1 см для большей устойчивости. На нем очень уверенно становится мой любимый дорожный казан емкостью 3 литра, который благодаря своей форме я использую еще и в качестве сковороды.

Полтора-два десятка шишек среднего размера, горсть сухих игл или зелени — все, что нужно, чтобы варить суп или кашу 10-15 минут, вода в ней кипит не более 5 минут. . Понятно, что шишки с успехом заменят любую щепу или мелкий хворост. Из-за большого количества кислорода, поступающего в зону горения через все отверстия, печь работает практически в турбо-режиме. Задувать пламя, которое есть у всех газовых и бензиновых горелок, не происходит, нужно просто поставить щепотку высокой стороной по ветру.

Духовка на древесной стружке — это небольшое устройство, на котором можно кипятить воду или готовить пищу.

Применяется для походов, рыбалки, на даче.

Подходит для одного или нескольких человек в зависимости от размера. Такая печь экономична по топливу.

Схемы, чертежи печи для стружки

Благодаря компактным размерам печь не занимает много места и мало весит. Это выгодно отличается от газовой горелки, для которой газовые баллоны будут обязательными.Общий вес горелки с баллонами достигает нескольких килограммов … А весит осколок в зависимости от конструкции около килограмма.

Фото 1. Чертеж печи с квадратной стружкой. Состоит из четырех частей, указаны размеры каждого элемента.

Конструкция легко сделать своими руками из подручных материалов. Для одного человека он сделан из большой жестяной банки. Более крупная версия собрана из барабана, обслуживающего стиральную машину.

Фото 2. Чертеж конической печи на древесной стружке. Такое приспособление можно сложить гармошкой.

Если размер нужен больше, чем у банки, а ненужной машинки нет, то в качестве материала подойдет листовой металл. Есть несколько типов конструкций. Они различаются по форме и сфере применения.

Важно! Все устройства предполагают воздухозаборных отверстий в нижней части. Это обеспечивает хорошую тягу и сгорание топлива.

Первое: печка для котелка

Этот вариант предназначен для походного использования , в основном в одиночном разряде. У большинства туристов есть армейский котелок стандартного размера … Духовка сделана для этого. Щепа формой похожа на емкость для варки … Этот вариант конструкции самый легкий.

Ссылка. Размеры печи подобраны таким образом, чтобы горшок помещался без зазора. Тогда он быстрее нагревается, так как тепло не уходит наружу через щели.Чтобы подогнать под размер, делается чертеж дна, охватывающий крышку горшка с фланцами .

Вторая, квадратная

Большинство кухонных принадлежностей круглые, поэтому предыдущий вариант не работает. И в походе, и на даче пригодится осколка квадратного сечения в сечении.

Если сделать его разборным, то устройство будет удобнее транспортировать и хранить. Размеры при необходимости увеличивают соразмерно.

Отверстия в боковых стенках могут быть любой формы.

Третий трапециевидный

Эта печь на щепе тоже складная, но собирается «гармошкой», а не разделяется на отдельные части. Отличается от предыдущего трапециевидной формой.

Такая печь более устойчива, тепло в устройстве сосредоточено в центральной плоскости.

Если верх конструкции сделать слишком узким, часть тепла будет потеряна через отверстия в верхней части стен. Устройство весит примерно килограмма.

Изготовление печи своими руками

Одно из преимуществ печи на дровах в том, что ее легко сделать своими руками. Для начала выберите подходящий проект. Подготовьте материалы и инструменты. Затем соорудите печь.

Выбор схемы зависит от нескольких параметров:

  • от места использования — в походе или на даче;
  • по количеству людей, для которых нужно готовить;
  • о том, какие материалы имеются в наличии.

Подбор материалов и подготовка инструмента

По схеме 1 оцинковка или банка «Банка» . Для варианта 2 лучше взять сталь толщиной 1-2 мм. Печка будет тяжелее (около килограмма), но крепче. Более толстый металл не нужен, так как габариты устройства небольшие.

Потребуется стальная проволока толщиной 3-4 мм. Его можно заменить спицами. Вообще для таких проектов часто используются использованные материалы (но с хорошим качеством).

Подготовьте болты, гайки и гравировальные шайбы для крепежа. Для создания печи по третьей схеме потребуются рояльные петли.

Из инструментов вам понадобятся:

  • болгарский;
  • дрель;
  • файл;
  • плоскогубцы;
  • молоток;
  • кернер.

Вас также будет интересовать:

Строительство печи по схеме 1

Этапы строительства следующие:

  1. Разметка шаблона на бумаге или картоне.Вы можете распечатать схему.
  2. Дно обрезано по размеру крышки кастрюли.
  3. Пометьте лист в соответствии с этим шаблоном и вырежьте его.
  4. Сделайте отверстия в боковых стенках и внизу. Отверстия в стенках служат как для тяги, так и для крепления проволоки, на которую будет ставиться чайник.
  5. Согните лист , который будет служить стенкой, придав ему желаемую форму.
  6. Сложите «лепестки» в двух местах, указанных на схеме.
  7. Поместите на них дно.
  8. Еще раз загните лепестки.
  9. Плотно закрепите конструкцию .
  10. Остальные «лепестки» служат ножками.
  11. Вставьте отрезки проволоки или обрезанные спицы в соответствующие отверстия.

Внимание! Отверстия в дне должны быть небольшими , чтобы угольки не выпадали.

Как сделать щепу по схеме 2

Вырезать стены по шаблону. Их размеры зависят от габаритов посуды, которую планируется использовать с плитой.

В такой конструкции ничего гнуть не требуется. Но для устойчивости сделайте надрезы, в которые будут вставляться стены. Тогда никакого дополнительного крепления не требуется.

Просверлите отверстия в стенах и вставьте опорные спицы … Проверьте, как работает духовка.

Сборка печи на щепе по схеме 3

Чтобы создать печь пирамидальной формы, выполните следующие действия:

  1. Вырежьте заготовок по шаблону.
  2. Просверлить отверстия.
  3. Выполнить большее отверстие для двери и меньшее для дымохода.
  4. Загните край одной из стенок , чтобы удерживать решетку.
  5. Обрежьте петли пианино по размеру стен, скрепите ими стены.
  6. Прикрепите дверцы к ним и колосья на (тоже через петли).
  7. Из петли, прикрепленной к крайней стенке, вытяните иглу и загните ее кончик … Эта спица будет удерживать устройство в сборе.


Печь на щепе подходит для использования в тех случаях, когда нет возможности нагревать воду традиционным способом, готовить пищу, согревать в походе, на рыбалке, на даче и в других местах. Его основные преимущества:

  • простота сборки и эксплуатации;
  • компактность;
  • легкий вес конструкции;
  • различные виды топлива;
  • скорость нагрева.

Особенности

Корпус печи собран из стальных листов небольшого размера, которые в нижней части имеют прорези и отверстия для доступа воздуха, стенки вставляются друг в друга через пазы.У конструкции есть дно и она приподнята над уровнем земли, так что влажность поверхности становится менее важной для сохранения огня, это также помогает увеличить циркуляцию воздуха и повысить температуру горения. Верхняя часть стенки цельная, выполняет функцию защиты от ветра. Соединяются стенки конструкции перегородки (прутьев или решетки), на которые ставится горшок, кружки или продукты для приготовления пищи.

В качестве топлива используется не только древесная щепа, но и мелкие дрова, ветки, хворост, кора, шишки, спиртовые лампы, сухое сжатое топливо, брикеты из опилок и многое другое.Все это дает возможность использовать щепу там, где мало дров, как альтернативу газовым горелкам.

Благодаря небольшой конструкции и подаче воздуха через специальные отверстия, топливо сгорает быстро и эффективно, нагревая необходимые предметы.

Безопаснее использовать печь на дровах, чем разводить огонь на земле, особенно в месте, где нет камина. Такая плита не может полноценно конкурировать с газовыми горелками, так как газ можно использовать там, где полностью отсутствует растительность, а одной баллончика хватит на несколько раз приготовления. Духовка на щепе своими руками — это экономичный вариант коммерческих аналогов.

Печь с банкой

Один из самых простых вариантов — печь на древесных стружках, сделанная из большой жести. Для создания понадобится только б / у бидон, в котором прорезаны отверстия для забора воздуха, небольшая топка для топлива. Такая конструкция подходит для нагрева только кружки воды с использованием сухого топлива или стружки. Похожая конструкция сделана из металлических сушилок для столовых приборов, потому что у них похожая форма и уже есть отверстия для вентиляции.

Читайте также: Кирпичный домик для барбекю

Складная дровяная щепа

Для создания такого типа печи потребуется приложить больше усилий, нужно начать с чертежа конструкции. Схемы готовых промышленных вариантов можно использовать в качестве образца. Когда чертеж будет готов, нужно будет подобрать подходящий материал для сборки, лучше всего использовать листовую нержавеющую сталь, толстый алюминий. Также вам понадобятся инструменты: болгарка, молоток, дрель, наждак.

Как правило, в конструкцию входят четыре боковые панели, нижняя часть и дополнительные элементы: верхняя подставка для приготовления пищи, топка и т. Д.

Осторожно! Движение!

Однажды я увидел на Hanse тему про дровяные печи. Если кто еще не видел, то вот: Походная плита. Мне понравился дизайн армейского котелка.

Руки дико расчесывались, сил вообще не было, действовать надо было. Тем более, что декабрьский апокалипсис 2012 года был на носу, а я остался без печки. «Что за жизнь без пианино?» У меня не было нержавейки и я даже не представлял, где ее взять.Мгновенно возникла идея — надо сковороду выбить! Дома нет ничего подходящего, все либо эмалировано, либо с выпуклыми краями. Кроме того, мне пришлось бы объяснять жене пропажу посуды, инсценировать ограбление и т. Д. Поэтому я купил кастрюлю на рынке. Взял на эксперимент алюминиевый, всего 150 руб. Он оторвал ей ручки, отпилил низ, отрезал и получил полоску нужного мне размера. Просверлил все по схеме ханза, низ согнул и приклепал.Он был вырезан из куска алюминия, который у меня был. Не влезает дно сковороды — мало. Но если вы возьмете кастрюлю большего размера, вы сможете только это сделать. Собственно так и получилось.

Плюсы.
Легкий. Хорошо пробурено, разрезано, обработано. Дешевый.
Минусы.
С толщиной стенки 1-1,5 мм. дизайн по-прежнему мягкий. Его можно буквально раздавить руками. Не знаю, как быстро он перегорит. Использовался несколько раз.Заваривание чая. Никаких следов деформации и оплавления, немного прикурил и все.
Кстати, когда дома не было газа, поставил на плиту. Внутри две таблетки сухого горючего (не в меня, а в духовку). Сверху на сковороде. Легко и просто приготовить омлет. Заварил кофе еще на одном планшете.

Потом открыл Клондайк. Здесь можно найти что-нибудь металлическое. Я даже видел там шаровой кран изнутри, диаметром 1,5 метра (или около того).Это место называется «Пункт приема металла» … Там мы с другом купили за 350 рублей лист нержавейки миллиметрового диаметра 1х0,6 м. В гараже вырезали болгаркой и сделали несколько печей, немного изменив конструкцию. Основное отличие от предыдущего — замкнутый круг и увеличенное отверстие топки с торца. Вот что случилось.

Плюсы.
Более жесткая конструкция. Нет. В ближайшие 100 лет он точно не сгорит.Прочный.
Минусы.
Heavy. Взвешивать нечего, но больше фунта. Сверление — одна мучение. По верхнему краю нужно просверлить дополнительные отверстия или поднять горшок. В противном случае он перекрывает отток горячего воздуха и пламя становится меньше, а дыма и сажи больше. Ставлю кастрюлю на плиту. Он так хорошо горит. За 5 минут полная кастрюля с водой закипает при +25 за бортом и слабом ветре. Печь следует ставить на камни или влажные палки. В противном случае ножки врезаются в песчаный грунт и он садится на дно.Если палочки высохли, они загораются еще до закипания кастрюли.

Сейчас часто езжу с женой на велосипедах за город. Печку забрали с собой. В небольшом рюкзаке есть плита с кастрюлей, вода, сухарики или рогалики для чая и прочее. В общем, решил, что такая печка хороша для мотоциклетной машины, а мне она нужна попроще. Что ж, надо еще раз внести изменения в дизайн. Вы не можете сохранить в себе инновации!
Есть полоса из нержавеющей стали 0,4 мм. Толстый. Но экспериментировать как-то жалко.Решил попробовать сделать печку из оцинковки. Это 0,3 мм. В этот раз я сделал все немного по-другому. На плотной бумаге нарисовала узор. Дно вырезанное. Склеил все вместе и примерил на горшке, заодно разметив крепежные отверстия. Потом перевел все на цинкование. Вырезал и просверлил. Лучше всего для этого подойдет ступенчатое сверло.

Согнул все, примерил на горшке, пометил топоры маркером (на всякий случай для контроля). Собрал конструкцию на болтах.И он снова примерил это. Зараза не лезет! Слишком узко. Просверлил отверстия заново, собрал — ок. Наконец все закрепил заклепками.

Изменения.
Я просверлил несколько отверстий наверху. Немного расширили отверстие в топке. Уменьшенный диаметр. Эта плита довольно плотно сидит на кастрюле. На предыдущих был зазор между стенками печки и котелка примерно 5-7 мм. Я не делал отверстий для булавок, на которые ставили горшок.Изготовила подставки из широкого полотна по ножовке. Их сверху вставляют в мелкие бороздки, а на них горшок. Верхний край ДСП загнули на 5 мм. для большей жесткости. Ноги делать не стал, как на предыдущих. От 3 мм. электроды гнутые ножки для печки. Они вставляются снизу и выводятся через боковые стенки. Печка поднялась выше, но более устойчива. Если ставить на камни — ноги не нужны. Если вы обратили внимание, там, где у котелка есть петли, полоса металла на плите не отрезана, а скручена в трубку.Если закрепить тросы крючками (как в авторской конструкции), то можно зацепить горшок на плиту и повесить всю конструкцию на ручку.
Плюсы.
Легкий. Делается на коленях за 2-3 часа простейшими средствами. Компактный — не выходит за габариты горшка. Не дребезжит и не болтается. Не приводит при нагревании.
Минусы.
Металл тонкий. Не знаю, как долго это продлится. Если по сезону хватит, затраты на рабочую силу можно считать полностью оправданными.
На днях мы с женой уехали за город. Печка прошла испытания на отлично. Фотографии прилагаются.

Наверняка кто-то хочет сделать такую ​​занозу. Делюсь рисунком. Вот ссылка на Яндекс диск. Если что не понятно, спрашивайте.
Пара подсказок.
Монтажные отверстия лучше просверлить только с одной стороны (на чертеже справа). А затем по ним разметить противоположные, загибая заготовку над горшком.Дно точно такое же. Из-за кривизны дна просчитать все отверстия очень сложно. В любом случае у меня ничего не получилось. Поэтому сначала сверлим по заготовке стен, затем загибаем лепестки и просверливаем в них дно. Лучше сразу каждое отверстие заклепать, а потом просверлить следующее. Что ж, следите за совпадением осей. Я сделал нижний узор, обведя дно горшка карандашом, а затем добавив еще пару миллиметров. Сложив его поперек, вы получите центры сторон горшка.
Несколько слов о кладке горшка.

В загруженном состоянии котелок весит около килограмма, а может и чуть меньше. Сам чехол шил.

Пробовали разные дизайны, но остановились на простой сумке на шнурке. Мне так удобнее. На фото показано содержимое кастрюли.

Слева направо, сверху вниз. Щепка. Котелок. 2 кружки из нержавеющей стали по 300 мл. Салфетка для вытирания насухо кружек и кастрюли. 3 таблетки сухого топлива, завернутые в газету.В банке из-под пленки — спички и 2 чиркаша из ящика, приклеенные к кусочку деревянной линейки. Пластиковая банка с сахаром. Чайный пакетик. Подставка под горшок из полотна ножовки. Легче. Соль в емкости из шприца. Нож с полностью сбитыми подушечками (для уменьшения веса). Алюминиевая чайная ложка. А мутант — самодельная ложка-вилка. Кожаные перчатки. Ножки электродные для печки.
Я кладу холст, на котором все лежит на нижней части обложки. Перчатки сбоку. Все остальное в котелке.Кастрюля в печи. Печь в сумке и в чехле. Чехол на рюкзак. Матрешка, блин.
Существуют разные варианты стилей. С разными кружками, с банкой тушенки, с кашами, на одного, на двоих и т. Д. Но это отдельная тема, о разговоре не идет. Букаф уже много. Я потратил полдня на эту писанину. «Не ради корысти, а на благо токмы!» Спасибо за внимание всем, кто дочитал до этого места. Критика, советы, предложения приветствуются.
«Да пребудет с тобой сила!»

Дополнение. Январь 2016
Вот уже несколько лет пользуюсь описанной выше печкой — полет нормальный. Ничего не перегорело, не отвалилось, не пропало. Единственный недостаток, выявленный при эксплуатации в холодную ветреную погоду, — это отсутствие ветрозащиты самого чайника. В процессе обдумывания того, как исправить ситуацию, родилась идея печки с лобовым стеклом под круглый котелок. Подробно все описал здесь в этой статье —

Дровяная печь — незаменимый атрибут во время любого похода, рыбалки или охоты, туристического путешествия.Имея простую и незамысловатую конструкцию, он работает на простейшем топливе и станет настоящим помощником в суровых условиях. Такую печь можно приобрести в специализированном магазине или соорудить своими руками из подручных материалов, что не займет много времени.


Общая концепция

Осколок — достойная альтернатива стандартной газовой горелке, для которой не всегда можно приобрести специальные патроны в полевых условиях и вдали от цивилизации.И брать их с собой в поход — не лучшая идея. В такой ситуации мобильная и компактная плита подойдет для разогрева или полноценного приготовления пищи. Он отлично держит необходимый огонь на шишках, хворостах, сухом топливе, служит отличным способом обогрева.

Основные преимущества

По сравнению с пиролизной печью, щепа может функционировать при ее заполнении влажным топливом. Этим объясняется повышенный интерес к нему со стороны туристов. Например, зимой в природе довольно сложно найти сухие шишки или ветки. Есть следующие преимущества:

  1. Возможность быстро и экономично приготовить пищу в местах с острой нехваткой дров. В такой печи используется не наддув, а естественная тяга.
  2. Благодаря продуманной конструкции устройства практически все тепло, выделяемое в процессе горения, идет на нагрев установленной посуды.
  3. Нет необходимости разводить большой огонь, чтобы разогреть чайник. Вместо дров подойдут шишки, веточки, щепа.

В экстремальных условиях может возникнуть жизненно важная потребность в тепле, чтобы согреть, нагреть воду, приготовить пищу с минимальным расходом топлива. Дровяная печь используется даже внутри палатки без опасности для человека.

Аппарат подойдет для приусадебного участка летом, ведь не нужно заводить домашнюю печь, строить уличную печь или отходить газ. В сложенном виде аналогичная дачная печь не превышает 2 кг при объеме около 2 кубометров. дм. Подходит для супа быстрого приготовления для семьи из нескольких человек.Кемпинговый аналог, рассчитанный на быстрое приготовление одной порции еды, в несколько раз легче, а в собранном виде занимает около 0,3 кубометра. дм.

Нет затрат на качественный материал длительного горения … Если покупка осуществляется, то сумма не превышает нескольких сотен рублей. В большинстве случаев человек довольствуется подручными и бесплатными гаджетами. Что касается всепогодной газовой горелки, то она обойдется от 1000 руб. Для него приобретается специальная бутылка объемом 3 литра и более, общий вес загрузки будет от 5 кг.

Особенности конструкции

Обычно цилиндрическая печь изготавливается из трубы или отдельных прямоугольных кусков. Его высота чаще всего составляет около 20 см. В нижней части возводится так называемая колосниковая решетка, а на той стороне проделываются отверстия, через которые поступает воздух для горения.

Верхняя плоскость представлена ​​сеткой, на которой удобно размещать посуду с едой или водой. В другой боковой части создается небольшое прямоугольное отверстие с дверцей, в которое заливается отработанное топливо.По верхнему краю нарезаются небольшие отрезки для шампуров.

Готовую конструкцию дополняют ножки, обеспечивающие зазор прямо под решеткой. Через него сливается зола, оставшаяся после сгоревшего топлива, и поступает воздух. Ножки также обеспечивают устойчивость печи, которая может упасть на бок, если не будет должным образом поддерживаться.

Принято выделять складную щепу треугольного, пирамидального и прямоугольного типа, свечные печи, конструкции специально для чайника или металлической чашки, колбу. Из особенностей выделяются следующие позиции:

  1. Если духовка сконструирована правильно, то у нее хорошая тяга. Это дает возможность быстро произвести растопку и необходимый максимальный огонь на любом доступном топливе.
  2. Кемпинг дровяная печь безопасна в использовании, от нее не исходит открытый огонь, не остается угля, из-за которого может начаться пожар. Его можно использовать в местах, где запрещено разводить огонь.
  3. Благодаря компактным размерам такое устройство легко помещается в рюкзак для переноски.
  4. При отсутствии подходящего топливного материала для строительства рекомендуется использовать сухое топливо или спирт.

Прочная и надежная, легкая печь станет надежным спутником в самом сложном походе.

При израсходовании минимального количества веток, шишек, коры, еловой хвои создается необходимая энергия, но небольшой охапки таких материалов достаточно для воспламенения. А благодаря оригинальной конструкции огонь защищен от ветра, усиливается до необходимого состояния, концентрирует тепло в нужном месте.В такой печи удобно выбрасывать мусор, который появляется во время вашего пребывания на природе. Его можно использовать вместо свечи при минимальном освещении, на нем удобно подогревать ароматические масла, специальные жидкости, отпугивающие комаров и мошек.

Самостоятельное производство

Построить печь на щепе своими руками несложно, что потребует минимальных ресурсов. Чтобы разогреть обед на 1-2 человек, вскипятить чайник, не стоит строить мощную и габаритную конструкцию.Вполне уместной будет компактная печь.

Древесная щепа, часто используемая на рыбалке, охоте, приобрела популярность благодаря своей простой конструкции, лишенной сложных электронных схем и батарей.

Востребованность подобных устройств объясняется еще и практичностью и широкими возможностями в повседневной жизни, простотой изготовления. При минимальных навыках, необходимом инструменте и исходном материале сделать печь сможет каждый.

Начало процесса

Изначально подготовлены необходимые материалы, из которых получается надежная и долговечная походная печь:

  1. Оцинковка.Конструкция специально для армейского котелка, используемого в походах, не выйдет из обычной банки, не подойдет ни форма, ни размер. Будет доступен лучший вариант из листового металла, например оцинкованного листового металла, различной толщины.
  2. Алюминий — мягкий металл, при необходимости его можно легко сверлить, резать, обрабатывать другими способами. Из него можно соорудить лишь небольшую кастрюлю для нагрева воды.
  3. Что касается нержавеющей стали, то она довольно тяжелая и прочная, ее трудно сверлить.Измельчитель, построенный из листа толщиной всего 1 мм, получится достаточно прочным, его вес будет недостатком.
  4. Самый хороший вариант печь будет из титана, но его очень сложно обрабатывать. При этом построенная из такого материала печь окажется легкой и удобной в транспортировке, прослужит долгие годы.

Вооружившись болгаркой, нужно отрезать небольшую часть нержавеющей стали от использованного барабана. Для последующих работ понадобится полоса из нержавеющей стали шириной около 20 см.Он как раз определяет высоту будущего устройства. Длина подготовленного материала, из которого будет скручиваться труба, должна быть около 65 см. В конструкции необходимо проделать боковое отверстие с герметичной дверцей. В него загружается топливный материал, а в закрытом состоянии тепло направляется на горелку.

Немного отступив от верхнего края, следует проделать отверстия для шампуров, а наверху создается решетка, на которую устанавливается посуда. В нижней части сооружена решетка с несколькими отверстиями для колышков, которые служат фиксирующими элементами.

Самый простой вариант походной печи — она ​​сделана из обычной жести. Итак, исходный материал — обычная баночка для еды, в которой по всему периметру проделаны небольшие отверстия для обеспечения правильной циркуляции воздуха. Готовая конструкция миниатюрных размеров отлично подходит для одного человека; на нем удобно нагреть кружку воды или чая, используя сухое топливо или горсть щепы. Достоинства такой конструкции:

  1. Очень низкая пожаробезопасность и компактность, а топливный материал для такой микросхемы легко найти во время похода.Что касается КПД при сжигании дров, то он на порядок выше по сравнению с обычным открытым огнем, но меньше, чем в турбо-печи.
  2. Устройство из жести можно использовать в пожарное время года, так как нет открытого огня.
  3. Следует помнить, что щепа не подходит для обслуживания большой группы людей. Он рассчитан на одного, максимум двух человек.

В магазинах продаются ленточки в различных интерпретациях, обычно они изготавливаются из нержавеющей технической стали, толщина которой не превышает 1 мм.Их преимущество — быстрая сборка. К тому же такие конструкции компактны и легки, так как состоят всего из нескольких плоских элементов … Их часто используют велосипедисты, альпинисты, проводящие досуг в суровых условиях.

Для большего удобства при эксплуатации устройства упакованы в специальные ящики, предназначенные для транспортировки и последующего хранения.

Этот вид посуды практичен в полевых условиях. В рюкзаке не занимает много места, подходит для нагрева воды и еды.В сырую погоду или зимой согреть кастрюлю поможет небольшая печка, для которой хватит горсти чипсов. Устройства поэтапного производства:

  1. Вам понадобится подготовленный кусок тонкого металла или жести, из которого своими руками вырезают занозу по чертежам с размерами.
  2. По размеченным отметкам необходимые заготовки вырезаются с помощью ножниц по металлу, сверлом просверливаются отверстия в нужном месте и количестве.
  3. Далее полученная заготовка прикладывается к горшку, в процессе которого задается необходимая форма. Готовое изделие обычно имеет овальную форму, в которую помещается обозначенный сосуд.

Из основных достоинств отмечены прочность и практичность, возможность использования в случае острой нехватки дров. Естественная тяга с высокой эффективностью обеспечивает быстрый нагрев. Температура печи регулируется подачей топлива. При транспортировке горшок устанавливается на занозу и не занимает лишнего места.

границ | Каталитический пиролиз пластиковых отходов: переход к биоперерабатывающим предприятиям на основе пиролиза

Введение

Производство и потребление пластиковых отходов растет тревожными темпами в связи с увеличением численности населения, быстрым экономическим ростом, постоянной урбанизацией и изменениями в образе жизни. Кроме того, короткий срок службы пластика ускоряет ежедневное производство пластиковых отходов. Мировое производство пластика оценивается примерно в 300 миллионов тонн в год и с каждым годом постоянно увеличивается (Miandad et al., 2016a; Ratnasari et al., 2017). Пластмассы состоят из нефтехимических углеводородов с добавками, такими как антипирены, стабилизаторы и окислители, которые затрудняют биоразложение (Ma et al., 2017). Переработка пластиковых отходов осуществляется по-разному, но в большинстве развивающихся стран открытая или свалка является обычной практикой для управления пластиковыми отходами (Gandidi et al., 2018). Вывоз пластиковых отходов на свалки является местом обитания насекомых и грызунов, которые могут вызывать различные виды заболеваний (Alexandra, 2012).Кроме того, стоимость транспортировки, рабочей силы и технического обслуживания может увеличить стоимость проектов по переработке (Gandidi et al., 2018). Кроме того, из-за быстрой урбанизации сокращается количество земель, пригодных для свалки, особенно в городах. Пиролиз — это распространенный метод преобразования пластиковых отходов в энергию в виде твердого, жидкого и газообразного топлива.

Пиролиз — это термическое разложение пластиковых отходов при различных температурах (300–900 ° C) в отсутствие кислорода до полученной жидкой нефти (Rehan et al., 2017). Различные виды катализаторов используются для улучшения процесса пиролиза пластиковых отходов в целом и повышения эффективности процесса. Катализаторы играют очень важную роль в повышении эффективности процесса, нацеливании на конкретную реакцию и снижении температуры и времени процесса (Serrano et al., 2012; Ratnasari et al., 2017). В процессах пиролиза пластмасс использовался широкий спектр катализаторов, но наиболее широко применяемыми катализаторами являются ZSM-5, цеолит, Y-цеолит, FCC и MCM-41 (Ratnasari et al., 2017). Каталитическая реакция во время пиролиза пластиковых отходов на твердых кислотных катализаторах может включать реакции крекинга, олигомеризации, циклизации, ароматизации и изомеризации (Serrano et al., 2012).

В нескольких исследованиях сообщалось об использовании микропористых и мезопористых катализаторов для преобразования пластиковых отходов в жидкое масло и полукокс. Uemichi et al. (1998) провели каталитический пиролиз полиэтилена (ПЭ) с катализаторами HZSM-5. Использование ХЗСМ-5 увеличило добычу жидкой нефти с составом ароматических углеводородов и изоалкановых соединений.Gaca et al. (2008) провели пиролиз пластиковых отходов с модифицированными MCM-41 и HZSM-5 и сообщили, что использование HZSM-5 дает более легкие углеводороды (C 3 –C 4 ) с максимальным содержанием ароматических соединений. Lin et al. (2004) использовали различные типы катализаторов и сообщили, что даже смешивание HZSM-5 с мезопористым SiO 2 -Al 2 O 3 или MCM-41 привело к максимальной добыче жидкой нефти с минимальной добычей газа. Агуадо и др. (1997) сообщили о получении ароматических и алифатических соединений в результате каталитического пиролиза полиэтилена с HZSM-5, в то время как использование мезопористого MCM-41 снизило количество получаемых ароматических соединений из-за его низкой кислотной каталитической активности.Использование синтетических катализаторов улучшило общий процесс пиролиза и улучшило качество добываемой жидкой нефти. Однако использование синтетических катализаторов увеличивало стоимость процесса пиролиза.

Катализаторы NZ могут использоваться для решения экономических проблем каталитического пиролиза, который связан с использованием дорогих катализаторов. В последние годы Новая Зеландия привлекла к себе большое внимание своими потенциальными экологическими приложениями. Естественно, Новая Зеландия находится в Японии, США, Кубе, Индонезии, Венгрии, Италии и Королевстве Саудовская Аравия (KSA) (Sriningsih et al., 2014; Низами и др., 2016). Месторождение Новой Зеландии в КСА в основном находится в Харрат Шама и Джаббал Шама и в основном содержит минералы морденита с высокой термической стабильностью, что делает его пригодным в качестве катализатора при пиролизе пластиковых отходов. Sriningsih et al. (2014) модифицировали NZ из Сукабуми, Индонезия, отложив переходные металлы, такие как Ni, Co и Mo, и провели пиролиз полиэтилена низкой плотности (LDPE). Gandidi et al. (2018) использовали NZ из Лампунга, Индонезия, для каталитического пиролиза твердых бытовых отходов.

Это первое исследование по изучению влияния модифицированного саудовского природного цеолита на качество продукта и выход при каталитическом пиролизе пластиковых отходов. Саудовский природный цеолитный катализатор был модифицирован с помощью новой термической активации (TA-NZ) при 550 ° C и кислотной активации (AA-NZ) с помощью HNO 3 для улучшения его каталитических свойств. Каталитический пиролиз различных типов пластмассовых отходов (ПС, ПЭ, ПП и ПЭТ), как отдельных, так и смешанных в различных соотношениях, в присутствии катализаторов на основе модифицированного природного цеолита (NZ) в небольшом экспериментальном реакторе пиролиза проводился для первый раз.Были изучены качество и выход таких продуктов пиролиза, как жидкая нефть, газ и полукокс. Химический состав жидкой нефти анализировали с помощью ГХ-МС. Кроме того, были обсуждены возможности и проблемы биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза.

Материалы и методы

Подготовка сырья и запуск реактора

Пластиковые отходы, используемые в качестве сырья в процессе каталитического пиролиза, были собраны в Джидде и включали продуктовые пакеты, одноразовые чашки и тарелки для сока и бутылки для питьевой воды, которые состоят из полиэтилена (PE), полипропилена (PP), полистирола (PS), и полиэтилентерефталатные (ПЭТ) пластмассы соответственно.Выбор этих пластиковых материалов был сделан на основании того факта, что они являются основным источником пластиковых отходов, производимых в КСА. Для получения однородной смеси все образцы отходов измельчали ​​на более мелкие кусочки размером около 2 см 2 . Каталитический пиролиз проводился с использованием отдельных или смеси этих пластиковых отходов в различных соотношениях (таблица 1). Использовали 1000 г сырья, по 100 г катализатора в каждом эксперименте. Саудовский природный цеолит (Новая Зеландия), собранный в Харрат-Шама, расположенном на северо-западе города Джидда, штат Южная Австралия (Nizami et al., 2016), был модифицирован термической и кислотной обработкой и использован в этих экспериментах по каталитическому пиролизу. NZ измельчали ​​до порошка (<100 нм) в шаровой мельнице (Retsch MM 480) в течение 3 ч при частоте 20 Гц / с перед модификацией и использованием в пиролизе. Для термической активации (ТА) NZ нагревали в муфельной печи при 550 ° C в течение 5 часов, а для кислотной активации (AA) NZ вымачивали в 0,1 М растворе азотной кислоты (HNO 3 ) в течение 48 часов и непрерывно встряхивают с помощью цифрового шейкера IKA HS 501 со скоростью 50 об / мин.После этого образец промывали деионизированной водой до получения нормального pH.

Таблица 1 . Схема эксперимента.

Эксперименты проводились в небольшом пилотном реакторе пиролиза при 450 ° C, при скорости нагрева 10 ° C / мин и времени реакции 75 мин (рис. 1). Полученный выход каждого продукта пиролиза рассчитывали по массе после завершения каждого эксперимента. Характеристика добываемой жидкой нефти была проведена для исследования влияния состава сырья на качество жидкой нефти, полученной в присутствии модифицированного NZ.ТГА проводили на сырье для получения оптимальных условий процесса, таких как температура и время реакции (75 мин) в контролируемых условиях. В TGA брали 10 мкг каждого типа пластиковых отходов и нагревали со скоростью 10 ° C от 25 до 900 ° C в непрерывном потоке азота (50 мл / мин). Авторы этого исследования недавно опубликовали работу о влиянии состава сырья и природных и синтетических цеолитных катализаторов без модификации катализатора на различные типы пластиковых отходов (Miandad et al., 2017b; Rehan et al., 2017).

Экспериментальная установка

Небольшой пилотный реактор может использоваться как для термического, так и для каталитического пиролиза с использованием различного сырья, такого как пластмассы и биомасса (рис. 1). В этом исследовании модифицированные катализаторы NZ были добавлены в реактор с сырьем. Реактор пиролиза может вместить до 20 л сырья, а максимальная безопасная рабочая температура до 600 ° C может быть достигнута при желаемых скоростях нагрева.Подробные параметры реактора пиролиза были опубликованы ранее (Miandad et al., 2016b, 2017b). При повышении температуры выше определенных значений пластиковые отходы (органические полимеры) превращаются в мономеры, которые переносятся в конденсатор, где эти пары конденсируются в жидкое масло. Для обеспечения температуры конденсации ниже 10 ° C и максимальной конденсации пара в жидкое масло использовалась система непрерывной конденсации с использованием водяной бани и охлаждающей жидкости ACDelco Classic.Добываемая жидкая нефть была собрана из резервуара для сбора нефти, и была проведена дальнейшая характеристика, чтобы раскрыть ее химический состав и характеристики для других потенциальных применений.

Аналитические методы

Пиролизное масло было охарактеризовано с использованием различных методов, таких как газовая хроматография в сочетании с масс-спектрофотометрией (ГХ-МС), инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR),

бомбовый калориметр и TGA (Mettler Toledo TGA / SDTA851) с применением стандартных методов ASTM.Функциональные группы в пиролизном масле анализировали с помощью прибора FT-IR, Perkin Elmer’s, UK. Анализ FT-IR проводился с использованием минимум 32 сканирований со средним значением 4 см -1 ИК-сигналов в диапазоне частот 500-4000 см -1 .

Химический состав нефти изучался с помощью ГХ-МС (Shimadzu QP-Plus 2010) с детектором FI. Использовали капиллярную колонку для ГХ длиной 30 м и шириной 0,25 мм, покрытую пленкой 5% фенилметилполисилоксана (HP-5) толщиной 0,25 мкм.Духовку устанавливали на 50 ° C на 2 минуты, а затем повышали до 290 ° C, используя скорость нагрева 5 ° C / мин. Температура источника ионов и линии передачи поддерживалась на уровне 230 и 300 ° C, а инжекция без деления потока осуществлялась при 290 ° C. Библиотеку масс-спектральных данных NIST08s использовали для идентификации хроматографических пиков, и процентные доли пиков оценивались по их общей площади пика ионной хроматограммы (TIC). Высокая теплотворная способность (HHV) добытой жидкой нефти, полученной из различных типов пластиковых отходов, была измерена в соответствии со стандартным методом ASTM D 240 с помощью прибора Bomb Calorimeter (Parr 6200 Calorimeter), в то время как производство газа оценивалось с использованием стандартной формулы баланса масс. , учитывая разницу в весе жидкого масла и полукокса.

Результаты и обсуждение

ТГА-анализ сырья

ТГА был проведен для каждого типа пластиковых отходов в индивидуальном порядке, чтобы определить оптимальную температуру для термического разложения. Все типы пластиковых отходов демонстрируют сходное поведение при разложении с быстрой потерей веса углеводородов в узком диапазоне температур (150–250 ° C) (рис. 2). Максимальная деградация для каждого типа пластиковых отходов была достигнута в пределах 420–490 ° C. ПС и ПП показали одностадийное разложение, в то время как ПЭ и ПЭТ показали двухступенчатое разложение в контролируемых условиях.Одностадийное разложение соответствует присутствию углерод-углеродной связи, которая способствует механизму случайного разрыва с повышением температуры (Kim et al., 2006). Разложение полипропилена начинается при очень низкой температуре (240 ° C) по сравнению с другим сырьем. Половина углерода, присутствующего в цепи полипропилена, состоит из третичного углерода, который способствует образованию карбокатиона в процессе его термического разложения (Jung et al., 2010). Вероятно, это причина достижения максимальной деградации полипропилена при более низкой температуре.Начальная деградация PS началась при 330 ° C, а максимальная деградация была достигнута при 470 ° C. PS имеет циклическую структуру, и его деградация в тепловых условиях включает как случайную цепь, так и разрыв концевой цепи, что усиливает процесс его деградации (Demirbas, 2004; Lee, 2012).

Рисунок 2 . Термогравиметрический анализ (ТГА) пластиковых отходов ПС, ПЭ, ПП и ПЭТ.

PE и PET показали двухэтапный процесс разложения; начальная деградация началась при более низких температурах, а затем другая стадия разложения при более высокой температуре.Первоначальная деградация ПЭ началась при 270 ° C и медленно, но постепенно распространялась, пока температура не достигла 385 ° C. После этой температуры наблюдалась резкая деградация, и была достигнута 95% -ная деградация с дальнейшим повышением примерно на 100 ° C. Аналогичная двухэтапная картина разложения наблюдалась для пластика ПЭТФ, и первоначальная деградация началась при 400 ° C с резким снижением потери веса. Однако вторая деградация началась при несколько более высокой температуре (550 ° C). Первоначальное разложение ПЭ и ПЭТ может быть связано с присутствием некоторых летучих примесей, таких как добавочный наполнитель, используемый во время синтеза пластика (Димитров и др., 2013).

Различные исследователи сообщают, что деградация ПЭ и ПЭТ требует более высоких температур по сравнению с другими пластиками (Димитров и др., 2013; Риццарелли и др., 2016). Lee (2012) сообщил, что PE имеет длинноцепочечную разветвленную структуру и что его разложение происходит за счет разрыва случайной цепи, что требует более высокой температуры, в то время как разложение PET следует за случайным разрывом сложноэфирных звеньев, что приводит к образованию олигомеров (Dziecioł and Trzeszczynski, 2000 ; Lecomte and Liggat, 2006).Первоначальная деградация ПЭТ, возможно, была связана с присутствием некоторых летучих примесей, таких как диэтиленгликоль (Димитров и др., 2013). В литературе сообщается, что присутствие этих летучих примесей дополнительно способствует процессу разложения полимеров (McNeill and Bounekhel, 1991; Dziecioł and Trzeszczynski, 2000). Различие в кривых ТГА различных типов пластиков может быть связано с их мезопористой структурой (Chandrasekaran et al., 2015). Кроме того, Lopez et al. (2011) сообщили, что использование катализаторов снижает температуру процесса.Следовательно, 450 ° C можно было бы принять в качестве оптимальной температуры в присутствии активированного NZ для каталитического пиролиза вышеупомянутых пластиковых отходов.

Влияние сырья и катализаторов на выход продуктов пиролиза

Было исследовано влияние термической и кислотной активации NZ на выход продукта процесса пиролиза (рис. 3). Каталитический пиролиз индивидуального ПС-пластика с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ показал самый высокий выход жидкого масла 70 и 60%, соответственно, по сравнению со всеми другими изученными типами индивидуальных и комбинированных пластиковых отходов.О высоком выходе жидкой нефти при каталитическом пиролизе ПС сообщалось и в нескольких других исследованиях (Siddiqui, Redhwi, 2009; Lee, 2012; Rehan et al., 2017). Сиддики и Редхви (2009) сообщили, что ПС имеет циклическую структуру, что приводит к высокому выходу жидкой нефти при каталитическом пиролизе. Ли (2012) сообщил, что деградация полистирола происходит за счет разрывов как случайных цепей, так и концевых цепей, что приводит к образованию стабильной структуры бензольного кольца, которая усиливает дальнейший крекинг и может увеличивать добычу жидкой нефти.Более того, в присутствии кислотных катализаторов разложение PS происходит по карбениевому механизму, который далее подвергается гидрированию (меж / внутримолекулярный перенос водорода) и β-расщеплению (Serrano et al., 2000). Кроме того, разложение PS происходило при более низкой температуре по сравнению с другими пластиками, такими как PE, из-за его циклической структуры (Wu et al., 2014). С другой стороны, каталитический пиролиз PS дает более высокое количество полукокса (24,6%) с катализатором AA-NZ, чем с катализатором TA-NZ (15,8%).Ma et al. (2017) также сообщили о высоком производстве полукокса при каталитическом пиролизе полистирола с кислотным цеолитным (Hβ) катализатором. Высокие показатели образования полукокса были обусловлены высокой кислотностью катализатора, которая способствует образованию полукокса за счет интенсивных вторичных реакций сшивания (Serrano et al., 2000).

Рисунок 3 . Влияние TA-NZ и AA-NZ на выход продуктов пиролиза.

Каталитический пиролиз ПП дает более высокое содержание жидкой нефти (54%) с катализатором AA-NZ, чем катализатор TA-NZ (40%) (Рисунок 3).С другой стороны, катализатор TA-NZ дает большое количество газа (41,1%), что может быть связано с более низкой каталитической активностью катализатора TA-NZ. По данным Kim et al. (2002) катализатор с низкой кислотностью и площадями поверхности по БЭТ с микропористыми структурами способствуют начальному разложению полипропилена, что может привести к максимальному выделению газов. Обали и др. (2012) провели пиролиз полипропилена с катализатором, содержащим оксид алюминия, и сообщили о максимальной добыче газа. Более того, образование карбокатиона во время разложения полипропилена из-за присутствия третичного углерода в его углеродной цепи также может способствовать образованию газа (Jung et al., 2010). Syamsiro et al. (2014) также сообщили, что каталитический пиролиз PP и PS с активированным кислотой (HCL) природным цеолитным катализатором дает больше газов, чем процесс с термически активированным природным цеолитным катализатором, из-за его высокой кислотности и площади поверхности по БЭТ.

Каталитический пиролиз полиэтилена с катализаторами TA-NZ и AA-NZ дает аналогичные количества жидкого масла (40 и 42%). Однако наибольшее количество газов (50,8 и 47,0%) было произведено из полиэтилена при использовании AA-NZ и TA-NZ соответственно, по сравнению со всеми другими исследованными типами пластмасс.Производство полукокса было самым низким в этом случае, 7,2 и 13,0% с AA-NZ и TA-NZ, соответственно. В различных исследованиях также сообщалось о более низком производстве полукокса при каталитическом пиролизе полиэтилена (Xue et al., 2017). Lopez et al. (2011) сообщили, что катализаторы с высокой кислотностью усиливают крекинг полимеров во время каталитического пиролиза. Увеличение крекинга в присутствии высококислотного катализатора способствует образованию газов (Miandad et al., 2016b, 2017a). Zeaiter (2014) провел каталитический пиролиз полиэтилена с цеолитом HBeta и сообщил о 95.7% выход газа из-за высокой кислотности катализатора. Batool et al. (2016) также сообщили о максимальном производстве газа при каталитическом пиролизе полиэтилена с высококислотным катализатором ZSM-5. Согласно Lee (2012) и Williams (2006), PE имеет длинноцепочечную углеродную структуру, и его разложение происходит случайным образом на более мелкие цепочечные молекулы за счет случайного разрыва цепи, что может способствовать образованию газа. Во время пиролиза полиэтилена, который удерживает только связи C-H и C-C, сначала происходит разрыв основной цепи макромолекулы и образование стабильных свободных радикалов.Далее происходили стадии гидрирования, ведущие к синтезу вторичных свободных радикалов (новая стабильная связь C-H), что приводило к β-разрыву и образованию ненасыщенной группы (Rizzarelli et al., 2016).

Каталитический пиролиз ПП / ПЭ (соотношение 50/50%) не показал какой-либо существенной разницы в общих выходах продукта при использовании как AA-NZ, так и TA-NZ. Жидкое масло, полученное в результате каталитического пиролиза PP / PE, составляло 44 и 40% от катализаторов TA-NZ и AA-NZ, соответственно. Небольшое снижение выхода жидкого масла из AA-NZ могло быть связано с его высокой кислотностью.Syamsiro et al. (2014) сообщили, что AA-NZ с HCl имеет более высокую кислотность по сравнению с TA-NZ, дает меньший выход жидкой нефти и имеет высокий выход газов. Общий каталитический пиролиз PP / PE дает максимальное количество газа с низким содержанием полукокса. Высокая добыча газа может быть связана с присутствием ПП. Разложение полипропилена усиливает процесс карбокатиона из-за присутствия третичного углерода в его углеродной цепи (Jung et al., 2010). Кроме того, разложение полиэтилена в присутствии катализатора также способствует получению газа с низким выходом жидкого масла.Однако, когда каталитический пиролиз ПП и ПЭ проводился отдельно с ПС, наблюдалась значительная разница в выходе продукта.

Наблюдалась значительная разница в выходе жидкого масла 54 и 34% для каталитического пиролиза PS / PP (соотношение 50/50%) с катализаторами TA-NZ и AA-NZ, соответственно. Аналогичным образом наблюдалась значительная разница в выходе полукокса 20,3 и 35,2%, тогда как высокий выход газов составлял 25,7 и 30,8% при использовании катализаторов TA-NZ и AA-NZ, соответственно.Lopez et al. (2011) и Seo et al. (2003) сообщили, что катализатор с высокой кислотностью способствует процессу крекинга и обеспечивает максимальное производство газа. Кроме того, присутствие ПП также увеличивает газообразование из-за процесса карбокатиона во время разложения (Jung et al., 2010). Kim et al. (2002) сообщили, что при разложении полипропилена выделяется максимум газа в присутствии кислотных катализаторов.

Каталитический пиролиз PS с PE (соотношение 50/50%) в присутствии катализатора TA-NZ дает 44% жидкого масла, однако 52% жидкого масла было получено с использованием катализатора AA-NZ.Kiran et al. (2000) провели пиролиз PS с PE при различных соотношениях и сообщили, что увеличение концентрации PE снижает концентрацию жидкой нефти с увеличением содержания газа. Присутствие ПС с ПЭ способствует процессу разложения из-за образования активного стабильного бензольного кольца из ПС (Miandad et al., 2016b). Wu et al. (2014) провели ТГА ПС с ПЭ и наблюдали два пика, первый для ПС при низкой температуре, а затем деградацию ПЭ при высокой температуре.Более того, деградация PE следует за процессом цепи свободных радикалов и процессом гидрирования, в то время как PS следует за процессом цепи радикалов, включающим различные стадии (Kiran et al., 2000). Таким образом, даже с учетом явлений разложения, PS приводил к более высокому разложению по сравнению с PE и давал стабильные бензольные кольца (McNeill et al., 1990).

Каталитический пиролиз ПС / ПЭ / ПП (соотношение 50/25/25%) показал несколько более низкий выход жидкого масла по сравнению с каталитическим пиролизом всех отдельных типов пластмасс.Выход масла для обоих катализаторов, TA-NZ и AA-NZ, в этом случае одинаков, 44 и 40% соответственно. Производство полукокса было выше (29,7%) с катализатором AA-NZ, чем (19,0%) с катализатором TA-NZ, что может быть связано с реакциями полимеризации (Wu and Williams, 2010). Кроме того, добавление ПЭТ с ПС, ПЭ и ПП (соотношение 20/40/20/20%) привело к снижению выхода жидкого масла до 28 и 30% в целом при использовании катализаторов TA-NZ и AA-NZ, соответственно, с более высокой фракции полукокса и газа. Демирбас (2004) провел пиролиз ПС / ПЭ / ПП и сообщил аналогичные результаты для выхода продукта.Аднан и др. (2014) провели каталитический пиролиз ПС и ПЭТ с использованием катализатора Al-Al 2 O 3 с соотношением 80/20% и сообщили только о 37% жидкой нефти. Более того, Yoshioka et al. (2004) сообщили о максимальном производстве газа и полукокса при незначительном производстве жидкой нефти при каталитическом пиролизе ПЭТ. Кроме того, о максимальном образовании угля сообщалось также при проведении каталитического пиролиза ПЭТ с другими пластиками (Bhaskar et al., 2004). Более высокое производство полукокса при пиролизе ПЭТ связано с реакциями карбонизации и конденсации во время его пиролиза при высокой температуре (Yoshioka et al., 2004). Кроме того, присутствие атома кислорода также способствует высокому образованию полукокса при каталитическом пиролизе ПЭТ (Xue et al., 2017). Thilakaratne et al. (2016) сообщили, что образование свободных радикалов от бензола с двумя активированными углями является предшественником каталитического кокса при разложении ПЭТ.

Влияние катализаторов на состав жидкой нефти

Химический состав жидкого масла, полученного каталитическим пиролизом различных пластиковых отходов с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ, был охарактеризован методом ГХ-МС (Рисунки 4, 5).На состав добываемой жидкой нефти влияют различные типы сырья и катализаторов, используемых в процессе пиролиза (Miandad et al., 2016a, b, c). Жидкое масло, полученное из отдельных типов пластмасс, таких как ПС, ПП и ПЭ, содержало смесь ароматических, алифатических и других углеводородных соединений. Ароматические соединения, обнаруженные в масле из ПС и ПЭ, были выше, чем ПП при использовании катализатора TA-NZ. Количество ароматических соединений увеличилось в масле из ПС и ПП, но уменьшилось в ПЭ при использовании катализатора AA-NZ.Мезопористый и кислотный катализатор приводит к производству углеводородов с более короткой цепью из-за его высокой крекирующей способности (Lopez et al., 2011). Однако микропористые и менее кислые катализаторы способствуют образованию длинноцепочечных углеводородов, поскольку процесс крекинга происходит только на внешней поверхности катализаторов. В целом, в присутствии катализаторов ПЭ и ПП следуют механизму разрыва случайной цепи, в то время как PS следует механизму разрыва цепи или разрыва концевой цепи (Cullis and Hirschler, 1981; Peterson et al., 2001). Разрыв концевой цепи приводит к образованию мономера, тогда как разрыв случайной цепи дает олигомеры и мономеры (Peterson et al., 2001).

Рисунок 4. (A, B) ГХ-МС жидкого масла, полученного из различных типов пластиковых отходов с TA-NZ.

Рис. 5. (A, B) ГХ-МС жидкого масла, полученного из различных типов пластиковых отходов с AA-NZ.

Жидкое масло, полученное в результате каталитического пиролиза полиэтилена при использовании обоих катализаторов, давало в основном нафталин, фенантрен, нафталин, 2-этенил-, 1-пентадецен, антрацен, 2-метил-, гексадекан и т. Д. (Рисунки 4A, 5A ).Эти результаты согласуются с несколькими другими исследованиями (Lee, 2012; Xue et al., 2017). Получение производного бензола показывает, что TA-NZ усиливает процесс ароматизации по сравнению с AA-NZ. Xue et al. (2017) сообщили, что промежуточные олефины, полученные в результате каталитического пиролиза полиэтилена, в дальнейшем ароматизируются внутри пор катализаторов. Тем не менее, реакция ароматизации далее приводит к образованию атомов водорода, которые могут усилить процесс ароматизации. Ли (2012) сообщил, что ZSM-5 производит больше ароматических соединений по сравнению с морденитным катализатором из-за его кристаллической структуры.

Есть два возможных механизма, которые могут включать разложение полиэтилена в присутствии катализатора; отрыв гибридных ионов из-за присутствия сайтов Льюиса или из-за механизма иона карбения через добавление протона (Rizzarelli et al., 2016). Первоначально деградация начинается на внешней поверхности катализаторов, а затем продолжается с дальнейшей деградацией во внутренних порах катализаторов (Lee, 2012). Однако микропористые катализаторы препятствуют проникновению более крупных молекул, и, таким образом, соединения с более высокой углеродной цепью образуются в результате каталитического пиролиза полиэтилена с микропористыми катализаторами.Кроме того, в присутствии кислотных катализаторов из-за карбениевого механизма может увеличиваться образование ароматических и олефиновых соединений (Lee, 2012). Lin et al. (2004) сообщили о получении высокореакционных олефинов в качестве промежуточных продуктов во время каталитического пиролиза полиэтилена, которые могут способствовать образованию парафинов и ароматических соединений в добываемой жидкой нефти. Более того, присутствие кислотного катализатора и свободного атома водорода может привести к алкилированию толуола и бензола, превращая промежуточный алкилированный бензол в нафталин за счет ароматизации (Xue et al., 2017).

Жидкое масло, полученное каталитическим пиролизом ПС с ТА-НЗ и АА-НЗ, содержит различные виды соединений. Основными обнаруженными соединениями были альфа-метилстирол, бензол, 1,1 ‘- (2-бутен-1,4-диил) бис-, бибензил, бензол, (1,3-пропандиил), фенантрен, 2-фенилнафталин и т. Д. в добываемой жидкой нефти (Рисунки 4A, 5A). Жидкая нефть, полученная в результате каталитического пиролиза полистирола с обоими активированными катализаторами, в основном содержит ароматические углеводороды с некоторыми парафинами, нафталином и олефиновыми соединениями (Rehan et al., 2017). Однако в присутствии катализатора было достигнуто максимальное производство ароматических соединений (Xue et al., 2017). Рамли и др. (2011) также сообщили о производстве олефинов, нафталина с ароматическими соединениями в результате каталитического пиролиза полистирола с Al 2 O 3 , нанесенных на катализаторы Cd и Sn. Деградация ПС начинается с растрескивания на внешней поверхности катализатора, а затем следует преобразование внутри пор катализатора (Uemichi et al., 1999). Первоначально крекинг полимера осуществляется кислотным центром Льюиса на поверхности катализатора с образованием карбокатионных промежуточных продуктов, которые в дальнейшем испаряются или подвергаются риформингу внутри пор катализатора (Xue et al., 2017).

Каталитический пиролиз полистирола в основном производит стирол и его производные, которые являются основными соединениями в добываемой жидкой нефти (Siddiqui and Redhwi, 2009; Rehan et al., 2017). Превращение стирола в его производное увеличивалось в присутствии протонированных катализаторов из-за гидрирования (Kim et al., 2002). Шах и Ян (2015) и Укей и др. (2000) сообщили, что гидрирование стирола усиливается с увеличением температуры реакции. Огава и др. (1982) провели пиролиз ПС с алюмосиликатным катализатором при 300 ° C и обнаружили гидрирование стирола до его производного.Рамли и др. (2011) сообщили о возможном механизме деградации PS на кислотных катализаторах, который может происходить из-за атаки протона, связанного с кислотными центрами Бренстеда, что приводит к механизму карбениевых ионов, который далее подвергается β-расщеплению и позже сопровождается переносом водорода. Более того, реакции поперечного сшивания благоприятствовали сильные кислотные центры Бренстеда, и когда эта реакция происходит, завершение крекинга может в некоторой степени уменьшаться и увеличивать образование полукокса (Serrano et al., 2000). Кроме того, катализаторы оксид кремния-оксид алюминия не имеют сильных кислотных центров Бренстеда, хотя они могут не улучшать реакцию сшивки, но благоприятствуют процессу гидрирования. Таким образом, это может быть причиной того, что стирол не был обнаружен в жидком масле, однако его производное было обнаружено в больших количествах (Lee et al., 2001). Xue et al. (2017) также сообщили о деалкилировании стирола из-за задержки испарения внутри реактора, что может привести к усилению процесса риформинга и образованию производного стирола.TA-NZ и AA-NZ содержат большое количество оксида алюминия и диоксида кремния, что приводит к гидрированию стирола до его производного, что приводит к получению мономеров стирола вместо стирола.

Каталитический пиролиз полипропилена дает сложную смесь жидкого масла, содержащего ароматические углеводороды, олефины и соединения нафталина. Бензол, 1,1 ‘- (2-бутен-1,4-диил) бис-, бензол, 1,1’ — (1,3-пропандиил) бис-, антрацен, 9-метил-, нафталин, 2-фенил -, 1,2,3,4-тетрагидро-1-фенил-, нафталин, фенантрен и др.были основными соединениями, обнаруженными в жидкой нефти (Рисунки 4A, 5A). Эти результаты согласуются с другими исследованиями, в которых проводился каталитический пиролиз полипропилена с различными катализаторами (Marcilla et al., 2004). Кроме того, разложение ПП с помощью AA-NZ привело к максимальному образованию фенольных соединений. Более высокая продукция, возможно, была связана с наличием сильных кислотных центров, так как это способствует образованию фенольных соединений. Более того, присутствие высококислотного центра на катализаторах усиливает механизм олигомеризации, ароматизации и деоксигенации, что приводит к получению полиароматических и нафталиновых соединений.Dawood и Miura (2002) также сообщили о высоком образовании этих соединений в результате каталитического пиролиза полипропилена с высококислотным модифицированным HY-цеолитом.

Состав масла, полученного при каталитическом пиролизе полипропилена с полиэтиленом, содержит соединения, обнаруженные в масле из обоих видов сырья пластикового типа. Miandad et al. (2016b) сообщили, что состав сырья также влияет на качество и химический состав нефти. Полученное жидкое масло каталитического пиролиза ПЭ / ПП содержит ароматические, олефиновые и нафталиновые соединения.Основными обнаруженными соединениями были: бензол, 1,1 ‘- (1,3-пропандиил) бис-, моно (2-этилгексил) сложный эфир, 1,2-бензолдикарбоновая кислота, антрацен, пентадекан, фенантрен, 2-фенилнафталин и т. д. (Рисунки 4B, 5B) . Юнг и др. (2010) сообщили, что образование ароматических соединений при каталитическом пиролизе ПП / ПЭ может происходить по механизму реакции Дильса-Альдера, а затем следует дегидрирование. Кроме того, каталитический пиролиз ПП и ПЭ, проводимый отдельно с ПС, в основном дает ароматические соединения из-за присутствия ПС.Полученная жидкая нефть из ПС / ПП содержит бензол, 1,1 ‘- (1,3-пропандиил) бис, 1,2-бензолдикарбоновую кислоту, дисооктиловый эфир, бибензил, фенантрен, 2-фенилнафталин, бензол, (4-метил- 1-деценил) — и так далее (Фигуры 4А, 5А). Каталитический пиролиз ПС с ПЭ в основном дает жидкую нефть с основными соединениями азулена, нафталина, 1-метил-, нафталина, 2-этенила, бензола, 1,1 ‘- (1,3-пропандиил) бис-, фенантрена, 2-фенилнафталина. , бензол, 1,1 ‘- (1-метил-1,2-этандиил) бис- и некоторые другие соединения (Рисунки 4B, 5B).Miskolczi et al. (2006) провели пиролиз ПС с ПЭ с соотношением 10 и 90%, соответственно, и сообщили о максимальном производстве ароматических углеводородов даже при очень низком соотношении ПС. Miandad et al. (2016b) сообщили, что термический пиролиз ПЭ с ПС без катализатора приводит к превращению ПЭ в жидкое масло с высоким содержанием ароматических углеводородов. Однако термический пиролиз единственного полиэтилена без катализатора превратил его в воск вместо жидкого масла из-за его сильной разветвленной длинноцепочечной структуры (Lee, 2012; Miandad et al., 2016б). Wu et al. (2014) провели ТГА ПС с ПЭ и сообщили, что присутствие ПС способствует разложению ПЭ из-за образования стабильных бензольных колец.

Химический состав пиролизного масла по различным функциональным группам был изучен методом FT-IR. Полученные данные выявили присутствие в масле ароматических и алифатических функциональных групп (рисунки 6, 7). Очень сильный пик при 696 см -1 наблюдался в большинстве жидких масел, полученных с использованием обоих катализаторов, что соответствует высокой концентрации ароматических соединений.Еще два очевидных пика были видны при 1456 и 1495 см -1 для C-C с одинарными и двойными связями, соответствующих ароматическим соединениям. Кроме того, в конце спектра сильные пики при 2,850, 2,923 и 2,958 см -1 наблюдались во всех типах жидких масел, кроме PS, соответствующих C-H-отрезку соединений алканов. В целом жидкое масло, полученное в результате каталитического пиролиза различных пластиковых отходов с использованием катализатора AA-NZ, показало больше пиков, чем образцы катализаторов TA-NZ.Эти дополнительные пики соответствуют ароматическим соединениям, алканам и алкеновым соединениям. Это указывает на то, что, как и ожидалось, AA-NZ имел лучшие каталитические свойства, чем TA-NZ. Различные исследователи сообщили о схожих результатах, что в жидкой нефти, полученной из PS, преобладали ароматические углеводороды. Tekin et al. (2012) и Panda and Singh (2013) также сообщили о присутствии ароматических соединений с некоторыми алканами и алкенами в результате каталитического пиролиза полипропилена. Kunwar et al. (2016) провели термический и каталитический пиролиз полиэтилена и сообщили, что полученная жидкая нефть содержит алканы и алкены в качестве основной функциональной группы.В целом, анализ FT-IR позволил лучше понять химический состав жидкого масла, полученного в результате каталитического пиролиза различных пластиковых отходов с использованием модифицированных NZ-катализаторов, и дополнительно подтвердил наши результаты GC-MS.

Рисунок 6 . FT-IR анализ жидкой нефти, полученной каталитическим пиролизом с TA-NZ.

Рисунок 7 . FT-IR анализ жидкой нефти, полученной каталитическим пиролизом с AA-NZ.

Возможное применение продуктов пиролиза

Жидкое масло, полученное в результате каталитического пиролиза различных типов пластмассового сырья, содержит большое количество ароматических, олефиновых и нафталиновых соединений, которые содержатся в нефтепродуктах.Более того, высокая теплотворная способность добываемой жидкой нефти находится в диапазоне 41,7–44,2 МДж / кг (Таблица 2), что очень близко к энергетической ценности обычного дизельного топлива. Самая низкая HHV 41,7 МДж / кг была обнаружена в жидкой нефти, полученной из PS с использованием катализатора TA-NZ, тогда как самая высокая HHV в 44,2 МДж / кг была у PS / PE / PP с использованием катализатора AA-NZ. Таким образом, жидкое пиролизное масло, получаемое из различных пластиковых отходов, потенциально может быть использовано в качестве альтернативного источника энергии. По данным Lee et al.(2015) и Rehan et al. (2016), производство электроэнергии возможно с использованием жидкого пиролизного масла в дизельном двигателе. Саптоади и Пратама (2015) успешно использовали жидкое пиролитическое масло в качестве альтернативы керосиновой печи. Кроме того, полученные ароматические соединения могут быть использованы в качестве сырья для полимеризации в различных отраслях химической промышленности (Sarker, Rashid, 2013; Shah, Jan, 2015). Кроме того, различные исследователи использовали добытую жидкую нефть в качестве транспортного топлива после смешивания с обычным дизельным топливом в различных соотношениях.Исследования проводились для изучения потенциала добываемой жидкой нефти в контексте характеристик двигателя и выбросов выхлопных газов транспортных средств. Nileshkumar et al. (2015) и Ли и др. (2015) сообщили, что соотношение смеси пиролитического жидкого масла и обычного дизельного топлива, равное 20: 80%, соответственно, дает аналогичные результаты по рабочим характеристикам двигателя, чем у обычного дизельного топлива. Более того, при том же смешанном соотношении выбросы выхлопных газов также были аналогичными, однако выбросы выхлопных газов увеличивались с увеличением количества смешанного пиролизного масла (Frigo et al., 2014; Мукерджи и Тамотаран, 2014).

Таблица 2 . Высокие значения нагрева (HHV) пиролизного масла из различного сырья с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ.

Остаток (полукокс), оставшийся после процесса пиролиза, можно использовать в нескольких экологических целях. Несколько исследователей активировали полукокс с помощью пара и термической активации (Lopez et al., 2009; Heras et al., 2014). Процесс активации увеличил площадь поверхности по БЭТ и уменьшил размер пор полукокса (Lopez et al., 2009). Кроме того, Бернандо (2011) модернизировал пластиковый уголь биоматериалом и провел адсорбцию (3,6–22,2 мг / г) красителя метиленового синего из сточных вод. Miandad et al. (2018) использовали полукокс, полученный при пиролизе пластиковых отходов ПС, для синтеза нового наноадсорбента двухслойных оксидов углерода-металла (C / MnCuAl-LDOs) для адсорбции конго красного (CR) в сточных водах. Кроме того, полукокс также может использоваться в качестве сырья для производства активированного угля.

Ограничения ГХ-МС анализа пиролизного масла

Существуют некоторые ограничения при проведении точного количественного анализа химических компонентов в пиролизном масле с помощью ГХ-МС.В этом исследовании мы использовали массовый процент различных химикатов, обнаруженных в образцах нефти, рассчитанный на основе площадей пиков, определенных с помощью колонки DP5-MS с нормальной фазой и FID. Идентифицированные пики были сопоставлены с NIST и библиотекой спектров банка масс. Соединения были выбраны на основе индекса сходства (SI> 90%). Дальнейшее сравнение с известными стандартами (CRM) позволило подтвердить идентифицированные соединения. Использованная колонка и детекторы ограничивались только углеводородами. Однако в действительности масло из большинства пластиковых отходов имеет сложную химическую структуру и может содержать другие группы неустановленных химических веществ, таких как сера, азот и кислородсодержащие углеводороды.Вот почему необходим более глубокий и точный качественный химический анализ, чтобы полностью понять химию пиролизного масла, с использованием расширенной калибровки и стандартизации и использования различных детекторов МС, таких как SCD и NCD, а также различных колонок для ГХ.

Возможности и проблемы биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза

Заводы по переработке отходов привлекают огромное внимание как решение для преобразования ТБО и других отходов биомассы в ряд продуктов, таких как топливо, энергия, тепло и другие ценные химические вещества и материалы.Различные типы биоперерабатывающих заводов, такие как биоперерабатывающий завод на базе сельского хозяйства, завод биопереработки животных отходов, завод по биопереработке сточных вод, завод по биопереработке на основе водорослей, завод по переработке пластиковых отходов, биоперерабатывающий завод на базе лесного хозяйства, биопереработка промышленных отходов, биопереработка пищевых отходов и т. Д., Могут быть разработаны в зависимости от тип и источник отходов (Gebreslassie et al., 2013; De Wild et al., 2014; Nizami et al., 2017a, b; Waqas et al., 2018). Эти биоперерабатывающие заводы могут сыграть важную роль в сокращении загрязнения окружающей среды отходами и выбросов парниковых газов.Кроме того, они приносят существенные экономические выгоды и могут помочь в достижении экономики замкнутого цикла в любой стране.

Биоперерабатывающий завод на основе пиролиза может быть разработан для обработки ряда отходов биомассы и пластиковых отходов с целью производства жидкого и газового топлива, энергии, биоугля и других более ценных химикатов с использованием комплексного подхода. Комплексный подход помогает достичь максимальных экономических и экологических выгод при минимальном образовании отходов. Существует множество проблем и возможностей для улучшения биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза, которые необходимо решать и оптимизировать, чтобы обеспечить максимальную выгоду.Хотя пиролизное масло содержит больше энергии, чем уголь и некоторые другие виды топлива, пиролиз сам по себе является энергоемким процессом, а нефтепродукт требует больше энергии для очистки (Inman, 2012). Это означает, что пиролизное масло может быть не намного лучше обычного дизельного топлива или другого ископаемого топлива с точки зрения выбросов парниковых газов, хотя для подтверждения этого необходимы более подробные исследования баланса массы и энергии в рамках всего процесса. Чтобы преодолеть эти технологические потребности в энергии, могут быть разработаны более передовые технологии с использованием интеграции возобновляемых источников энергии, таких как солнечная или гидроэнергетика, с пиролизными биоперерабатывающими заводами для достижения максимальных экономических и экологических выгод.

Доступность потоков отходов пластика и биомассы в качестве сырья для биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза — еще одна серьезная проблема, поскольку переработка в настоящее время не очень эффективна, особенно в развивающихся странах. Газы, образующиеся при пиролизе некоторых пластиковых отходов, таких как ПВХ, токсичны, и поэтому технология очистки выбросов пиролиза требует дальнейшего совершенствования для достижения максимальных экологических преимуществ. Пиролизное масло, полученное из различных типов пластика, необходимо значительно очистить перед использованием в любом применении, чтобы обеспечить минимальное воздействие на окружающую среду.Высокое содержание ароматических веществ в пиролизном масле является хорошим, и некоторые ароматические соединения, такие как бензол, толуол и стирол, можно очищать и продавать на уже сложившемся рынке. Однако некоторые ароматические углеводороды являются известными канцерогенами и могут нанести серьезный вред здоровью человека и окружающей среде. Поэтому в этом отношении необходимо серьезное рассмотрение.

Другие аспекты оптимизации биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза, такие как новые появляющиеся передовые катализаторы, включая нанокатализаторы, должны быть разработаны и применены в процессах пиролиза для повышения качества и выхода продуктов, а также для оптимизации всего процесса.Рынок продуктов биопереработки на основе пиролиза должен быть создан / расширен, чтобы привлечь дополнительный интерес и финансирование, чтобы сделать эту концепцию более практичной и успешной. Точно так же необходимо больше внимания уделять проведению дальнейших исследований и разработок по обогащению концепции биопереработки и раскрытию ее истинного потенциала. Кроме того, очень важно провести подробную оценку экономического и экологического воздействия биоперерабатывающих заводов на стадии проектирования с использованием специализированных инструментов, таких как оценка жизненного цикла (ОЖЦ).LCA может анализировать воздействие биоперерабатывающего завода и всех продуктов на окружающую среду путем проведения подробных энергетических и материальных балансов на всех этапах жизненного цикла, включая добычу и переработку сырья, производство, распределение продуктов, использование, техническое обслуживание и утилизацию / переработку. Результаты LCA помогут определить устойчивость биоперерабатывающих заводов, что имеет решающее значение для принятия правильного решения.

Выводы

Каталитический пиролиз — перспективный метод преобразования пластиковых отходов в жидкое масло и другие продукты с добавленной стоимостью с использованием катализатора на основе модифицированного природного цеолита (NZ).Модификация катализаторов NZ была проведена с помощью новой термической (ТА) и кислотной (АК) активации, которая улучшила их каталитические свойства. Каталитический пиролиз PS дал наибольшее количество жидкой нефти (70 и 60%) по сравнению с PP (40 и 54%) и PE (40 и 42%) с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ соответственно. Химический состав пиролизного масла был проанализирован с помощью ГХ-МС, и было обнаружено, что большая часть жидкого масла дает высокое содержание ароматических веществ с некоторыми алифатическими и другими углеводородными соединениями.Эти результаты были дополнительно подтверждены анализом FT-IR, показывающим четкие пики, соответствующие ароматическим и другим углеводородным функциональным группам. Кроме того, жидкое масло, полученное из различных типов пластиковых отходов, имело более высокую теплотворную способность (HHV) в диапазоне 41,7–44,2 МДж / кг, как и у обычного дизельного топлива. Следовательно, он имеет потенциал для использования в различных энергетических и транспортных приложениях после дальнейшей обработки и очистки. Данное исследование является шагом к развитию биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза.Биоперерабатывающие заводы обладают огромным потенциалом для преобразования отходов в энергию и другие ценные продукты и могут помочь в достижении экономики замкнутого цикла. Однако, как обсуждалось выше, существует множество технических, эксплуатационных и социально-экономических проблем, которые необходимо преодолеть для достижения максимальных экономических и экологических выгод от биоперерабатывающих заводов.

Доступность данных

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в рукопись и / или дополнительные файлы.

Авторские взносы

RM провел эксперименты по пиролизу и помог в написании рукописи.HK, JD, JG и AH провели подробную характеристику продуктов процесса. MR и ASA проанализировали данные и письменные части рукописи. MAB, MR и A-SN исправили и отредактировали рукопись. ASA и IMII поддержали проект финансово и технически.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

MR и A-SN выражают признательность Центру передового опыта в области экологических исследований (CEES), Университету короля Абдель Азиза (KAU), Джидда, штат Калифорния, и Министерству образования штата Калифорния за финансовую поддержку в рамках гранта № 2 / S / 1438. Авторы также благодарны деканату научных исследований (DSR) КАУ за финансовую и техническую поддержку ОЕЭП.

Список литературы

Аднан А., Шах Дж. И Ян М. Р. (2014). Исследования разложения полистирола с использованием катализаторов на медной основе. J. Anal. Прил. Пирол . 109, 196–204. DOI: 10.1016 / j.jaap.2014.06.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Агуадо, Дж., Сотело, Дж. Л., Серрано, Д. П., Каллес, Дж. А. и Эскола, Дж. М. (1997). Каталитическая конверсия полиолефинов в жидкое топливо на MCM-41: сравнение с ZSM-5 и аморфным SiO2 – Al 2 O 3 . Ener топливо 11, 1225–1231. DOI: 10.1021 / ef970055v

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Александра, Л.С. (2012). Твердые бытовые отходы: превращение проблемы в ресурсные отходы: проблемы, с которыми сталкиваются развивающиеся страны, специалист по городскому хозяйству . Всемирный банк. 2–4 стр.

Батул, М., Шах, А. Т., Имран Дин, М., и Ли, Б. (2016). Каталитический пиролиз полиэтилена низкой плотности с использованием инкапсулированных цетилтриметиламмониевых моновакантных блоков кеггина и ZSM-5. J. Chem. 2016: 2857162. DOI: 10.1155 / 2016/2857162

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бернандо, М.(2011). «Физико-химические характеристики углей, образующихся при совместном пиролизе отходов, и возможные пути повышения ценности», в Chemical Engineering (Лиссабон: Universidade Nova de Lisboa), 27–36.

Бхаскар, Т., Канеко, Дж., Муто, А., Саката, Ю., Якаб, Э., Мацуи, Т. и др. (2004). Исследования пиролиза пластмасс PP / PE / PS / PVC / HIPS-Br, смешанных с ПЭТ, и дегалогенирование (Br, Cl) жидких продуктов. J. Anal. Прил. Пиролиз 72, 27–33. DOI: 10.1016 / j.jaap.2004.01.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чандрасекаран С. Р., Кунвар Б., Мозер Б. Р., Раджагопалан Н. и Шарма Б. К. (2015). Каталитический термический крекинг пластмассовых отходов постпотребительского производства с получением топлива. 1. Кинетика и оптимизация. Energy Fuels 29, 6068–6077. DOI: 10.1021 / acs.energyfuels.5b01083

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Куллис, К. Ф., и Хиршлер, М. М. (1981). Горение органических полимеров. Vol.5. Лондон: Издательство Оксфордского университета.

Давуд А. и Миура К. (2002). Каталитический пиролиз c-облученного полипропилена (PP) над HY-цеолитом для повышения реакционной способности и селективности продукта. Polym. Деграда. Укол . 76, 45–52. DOI: 10.1016 / S0141-3910 (01) 00264-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Де Вильд, П. Дж., Хьюджген, В. Дж., И Госселинк, Р. Дж. (2014). Пиролиз лигнина для рентабельных лигноцеллюлозных биоперерабатывающих заводов. Биотопливо Биопрод.Биорефайнинг 8, 645–657. DOI: 10.1002 / bbb.1474

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демирбас А. (2004). Пиролиз муниципальных пластиковых отходов для утилизации углеводородов бензиновой марки. J. Anal. Прил. Пиролиз 72, 97–102. DOI: 10.1016 / j.jaap.2004.03.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Димитров, Н., Крехула, Л. К., Сирокич, А. П., и Хрняк-Мургич, З. (2013). Анализ переработанных бутылок из ПЭТ методом пиролизно-газовой хроматографии. Polym. Деграда. Stab. 98, 972–979. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2013.02.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Dziecioł, M., и Trzeszczynski, J. (2000). Летучие продукты термической деструкции полиэтилентерефталата в атмосфере азота. J. Appl. Polym. Sci. 77, 1894–1901. DOI: 10.1002 / 1097-4628 (20000829) 77: 9 <1894 :: AID-APP5> 3.0.CO; 2-Y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фриго, С., Сеггиани, М., Пуччини, М., и Витоло, С. (2014). Производство жидкого топлива путем пиролиза отработанных шин и его использование в дизельном двигателе. Топливо 116, 399–408. DOI: 10.1016 / j.fuel.2013.08.044

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гача П., Джевецка М., Калета В., Козубек Х. и Новинска К. (2008). Каталитическая деструкция полиэтилена на мезопористом молекулярном сите МСМ-41, модифицированном гетерополисоединениями. Польский J. Environ. Stud. 17, 25–35.

Google Scholar

Гандиди, И.М., Сусила, М. Д., Мустофа, А., Памбуди, Н. А. (2018). Термико-каталитический крекинг реальных ТБО в био-нефть. J. Energy Inst. 91, 304–310. DOI: 10.1016 / j.joei.2016.11.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gebreslassie, Б. Х., Сливинский, М., Ван, Б., и Ю, Ф. (2013). Оптимизация жизненного цикла для устойчивого проектирования и эксплуатации заводов по биологической переработке углеводородов с помощью быстрого пиролиза, гидроочистки и гидрокрекинга. Comput. Chem. Англ. 50, 71–91.DOI: 10.1016 / j.compchemeng.2012.10.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Херас, Ф., Хименес-Кордеро, Д., Гиларранц, М.А., Алонсо-Моралес, Н., и Родригес, Дж. Дж. (2014). Активация полукокса изношенных шин путем циклического жидкофазного окисления. Топливный процесс. Технол . 127, 157–162. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2014.06.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юнг С. Х., Чо М. Х., Канг Б. С. и Ким Дж. С. (2010). Пиролиз фракции отработанного полипропилена и полиэтилена для извлечения ароматических углеводородов БТК с использованием реактора с псевдоожиженным слоем. Топливный процесс. Technol. 91, 277–284. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2009.10.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Х. С., Ким, С., Ким, Х. Дж. И Янг, Х. С. (2006). Тепловые свойства полиолефиновых композитов с наполнителем из биомки с различным типом и содержанием компатибилизатора. Thermochim. Acta 451, 181–188. DOI: 10.1016 / j.tca.2006.09.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Дж. Р., Юн, Дж. Х. и Пак, Д.W. (2002). Каталитическая переработка смеси полипропилена и полистирола. Polym. Деграда. Stab. 76, 61–67. DOI: 10.1016 / S0141-3910 (01) 00266-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Киран, Н., Экинчи, Э. и Снейп, К. Э. (2000). Переработка пластиковых отходов пиролизом. Resour. Консерв. Recycl. 29, 273–283. DOI: 10.1016 / S0921-3449 (00) 00052-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кунвар, Б., Мозер, Б. Р., Чандрасекаран, С.Р., Раджагопалан, Н., Шарма, Б. К. (2016). Каталитическая и термическая деполимеризация малоценного полиэтилена высокой плотности, бывшего в употреблении. Energy 111, 884–892. DOI: 10.1016 / j.energy.2016.06.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Леконт, Х.А., и Лиггат, Дж. Дж. (2006). Механизм разложения звеньев диэтиленгликоля в терефталатном полимере. Polym. Деграда. Stab. 91, 681–689. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2005.05.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, К.Х. (2012). Влияние типов цеолитов на каталитическую очистку воскового масла пиролиза. J. Anal. Прил. Пирол . 94, 209–214. DOI: 10.1016 / j.jaap.2011.12.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли С., Йошида К. и Йошикава К. (2015). Применение отработанного пластикового пиролизного масла в дизельном двигателе с прямым впрыском: Для небольшой несетевой электрификации. Energy Environ. Res . 5:18. DOI: 10.5539 / eer.v5n1p18

CrossRef Полный текст

Ли, С.Ю., Юн, Дж. Х., Ким, Дж. Р. и Пак, Д. У. (2001). Каталитическая деструкция полистирола над природным клиноптилолитовым цеолитом. Polym. Деграда. Stab. 74, 297–305. DOI: 10.1016 / S0141-3910 (01) 00162-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лин, Ю. Х., Янг, М. Х., Йе, Т. Ф., и Гер, М. Д. (2004). Каталитическое разложение полиэтилена высокой плотности на мезопористых и микропористых катализаторах в реакторе с псевдоожиженным слоем. Polym. Деграда. Stab. 86, 121–128.DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2004.02.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лопес, А., Марко д, И., Кабальеро, Б. М., Ларесгоити, М. Ф., Адрадос, А., и Торрес, А. (2011). Пиролиз муниципальных пластиковых отходов II: влияние состава сырья в каталитических условиях. Управление отходами . 31, 1973–1983. DOI: 10.1016 / j.wasman.2011.05.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лопес, Г., Олазар, М., Артеткс, М., Амутио, М., Элорди, Дж., И Бильбао, Дж. (2009). Активация паром пиролитического полукокса шин при различных температурах. J. Anal. Прил. Пирол . 85, 539–543. DOI: 10.1016 / j.jaap.2008.11.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ma, C., Yu, J., Wang, B., Song, Z., Xiang, J., Hu, S., et al. (2017). Каталитический пиролиз огнестойкого ударопрочного полистирола на различных твердых кислотных катализаторах. Топливный процесс. Technol. 155, 32–41. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2016.01.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марсилла, А., Бельтран, М. И., Эрнандес, Ф., и Наварро, Р. (2004). Дезактивация HZSM5 и HUSY при каталитическом пиролизе полиэтилена. Прил. Катал. A Gen. 278, 37–43. DOI: 10.1016 / j.apcata.2004.09.023

CrossRef Полный текст | Google Scholar

McNeill, I.C., и Bounekhel, M. (1991). Исследования термической деструкции сложных полиэфиров терефталата: 1. Поли (алкилентерефталаты). Полимерная деградация. Stab. 34, 187–204. DOI: 10.1016 / 0141-3910 (91)

-C

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Макнил, И.К., Зульфикар М. и Кусар Т. (1990). Подробное исследование продуктов термической деструкции полистирола. Polym. Деграда. Stab. 28, 131–151. DOI: 10.1016 / 0141-3910 (90)

-O

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Баракат М. А., Абуриазаиза А. С., Рехан М., Исмаил И. М. И. и Низами А. С. (2017b). Влияние видов пластиковых отходов на жидкое пиролизное масло. Внутр. Биодетериор. Биодеград . 119, 239–252. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2016.09.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Баракат М. А., Абуриазаиза А. С., Рехан М. и Низами А. С. (2016a). Каталитический пиролиз пластиковых отходов: обзор. Process Safety Environ. Защитить . 102, 822–838. DOI: 10.1016 / j.psep.2016.06.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Баракат М. А., Рехан М., Абуриазаиза А. С., Исмаил И. М. И. и Низами А. С. (2017a). Пластмассовые отходы превращаются в жидкое масло путем каталитического пиролиза с использованием природных и синтетических цеолитных катализаторов. Управление отходами. 69, 66–78. DOI: 10.1016 / j.wasman.2017.08.032

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Кумар Р., Баракат М. А., Башир К., Абуриазаиза А. С., Низами А. С. и др. (2018). Неиспользованное преобразование пластиковых отходов в углеродно-металлические LDO для адсорбции конго красного. J Colloid Interface Sci. 511, 402–410. DOI: 10.1016 / j.jcis.2017.10.029

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад, Р., Низами, А.С., Рехан, М., Баракат, М.А., Хан, М.И., Мустафа, А. и др. (2016b). Влияние температуры и времени реакции на конверсию отходов полистирола в жидкое пиролизное масло. Управление отходами . 58, 250–259. DOI: 10.1016 / j.wasman.2016.09.023

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Рехан М., Низами А. С., Баракат М. А. Э. Ф. и Исмаил И. М. (2016c). «Энергия и продукты с добавленной стоимостью от пиролиза пластиковых отходов», в Переработка твердых отходов для производства биотоплива и биохимии , ред.П. Картикеян, К. Х. Субраманиан, С. Мутху (Сингапур: Springer), 333–355.

Google Scholar

Miskolczi, N., Bartha, L., and Deak, G. (2006). Термическое разложение полиэтилена и полистирола в упаковочной промышленности на различных катализаторах до топливоподобного сырья. Polym. Деграда. Укол . 91, 517–526. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2005.01.056

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мукерджи, М.К., и Тамотаран, П.С. (2014). Испытания на производительность и выбросы нескольких смесей отработанного пластикового масла с дизельным топливом и этанолом на четырехтактном двухцилиндровом дизельном двигателе. IOSR J. Mech. Гражданский Eng . 11, 2278–1684. DOI: 10.9790 / 1684-11214751

CrossRef Полный текст

Нилешкумар, К. Д., Яни, Р. Дж., Патель, Т. М., и Ратод, Г. П. (2015). Влияние смеси пластикового пиролизного масла и дизельного топлива на производительность одноцилиндрового двигателя CI. Внутр. J. Sci. Technol. Eng .1, 2349–2784.

Google Scholar

Низами А.С., Оуда О.К.М., Рехан М., Эль-Маграби А.М.О., Гарди Дж., Хассанпур А. и др. (2016). Потенциал природных цеолитов Саудовской Аравии в технологиях рекуперации энергии. Энергия 108, 162–171. DOI: 10.1016 / j.energy.2015.07.030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Низами А. С., Рехан М., Вакас М., Накви М., Оуда О. К. М., Шахзад К. и др. (2017a). Заводы по переработке отходов: создание возможностей для экономики замкнутого цикла в развивающихся странах. Биоресурсы. Technol. 241, 1101–1117. DOI: 10.1016 / j.biortech.2017.05.097

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Низами, А.С., Шахзад, К., Рехан, М., Оуда, О.К.М., Хан, М.З., Исмаил, И.М.И. и др. (2017b). Создание завода по переработке отходов в Макке: путь вперед в преобразовании городских отходов в возобновляемые источники энергии. Прил. Энергия . 186, 189–196. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2016.04.116

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Обали, З., Сезги, Н. А., Догу, Т. (2012). Каталитическое разложение полипропилена на мезопористых катализаторах, содержащих оксид алюминия. Chem. Англ. J . 207, 421–425. DOI: 10.1016 / j.cej.2012.06.146

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Огава Т., Куроки Т., Идэ С. и Икемура Т. (1982). Восстановление производных индана из отходов полистирола. J. Appl. Polym. Sci. 27, 857–869. DOI: 10.1002 / app.1982.070270306

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Панда, А.К. и Сингх Р. К. (2013). Экспериментальная оптимизация процесса термокаталитического разложения отработанного полипропилена до жидкого топлива. Adv. Энергия Eng . 1, 74–84.

Google Scholar

Петерсон, Дж. Д., Вязовкин, С., и Уайт, К. А. (2001). Кинетика термической и термоокислительной деструкции полистирола, полиэтилена и полипропилена. Macromol. Chem. Phys. 202, 775–784. DOI: 10.1002 / 1521-3935 (20010301) 202: 6 <775 :: AID-MACP775> 3.0.CO; 2-G

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рамли М. Р., Осман М. Б. Х., Арифин А. и Ахмад З. (2011). Сшитая сеть полидиметилсилоксана посредством механизмов присоединения и конденсации (RTV). Часть I: синтез и термические свойства. Polym. Деграда. Укол . 96, 2064–2070. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2011.10.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ратнасари Д. К., Нахил М. А. и Уильямс П. Т. (2017). Каталитический пиролиз пластиковых отходов с использованием ступенчатого катализа для производства углеводородных масел бензинового ряда. J. Anal. Прил. Пиролиз 124, 631–637. DOI: 10.1016 / j.jaap.2016.12.027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рехан, М., Миандад, Р., Баракат, М. А., Исмаил, И. М. И., Альмилби, Т., Гарди, Дж. И др. (2017). Влияние цеолитных катализаторов на жидкое масло пиролиза. Внутр. Биодетериор. Биодеград. 119, 162–175. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2016.11.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рехан, М., Низами, А.С., Шахзад, К., Оуда, О.К. М., Исмаил, И. М. И., Алмилби, Т. и др. (2016). Пиролитическое жидкое топливо: источник возобновляемой энергии в Мекке. Источники энергии A 38, 2598–2603. DOI: 10.1080 / 15567036.2016.1153753

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Rizzarelli, P., Rapisarda, M., Perna, S., Mirabella, E.F., La Carta, S., Puglisi, C., et al. (2016). Определение полиэтилена в смесях биоразлагаемых полимеров и в компостируемых мешках-носителях методами Py-GC / MS и TGA. J. Anal. Прил.Пиролиз 117,72–81. DOI: 10.1016 / j.jaap.2015.12.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саптоади, Х., Пратама, Н. Н. (2015). Использование отработанного масла из пластмассы в качестве частичного заменителя керосина в кухонных плитах под давлением. Внутр. J. Environ. Sci. Dev . 6, 363–368. DOI: 10.7763 / IJESD.2015.V6.619

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саркер М. и Рашид М. М. (2013). Отработанная смесь пластиков из полистирола и полипропилена в легкое топливо с использованием катализатора Fe2O3. Внутр. J. Renew. Energy Technol. Res . 2, 17–28.

Google Scholar

Со, Й. Х., Ли, К. Х. и Шин, Д. Х. (2003). Исследование каталитической деструкции полиэтилена высокой плотности методом анализа углеводородных групп. J. Anal. Прил. Пирол . 70, 383–398. DOI: 10.1016 / S0165-2370 (02) 00186-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Серрано Д. П., Агуадо Дж. И Эскола Дж. М. (2000). Каталитическая конверсия полистирола над HMCM-41, HZSM-5 и аморфным SiO 2 –Al 2 O 3 : сравнение с термическим крекингом. Прил. Катал. B: Окружающая среда. 25, 181–189. DOI: 10.1016 / S0926-3373 (99) 00130-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Серрано Д. П., Агуадо Дж. И Эскола Дж. М. (2012). Разработка передовых катализаторов для переработки полиолефиновых пластмассовых отходов в топливо и химические вещества. ACS Catal. 2, 1924–1941. DOI: 10.1021 / cs3003403

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шах Дж. И Ян М. Р. (2015). Влияние полиэтилентерефталата на каталитический пиролиз полистирола: Исследование жидких продуктов. J. Taiwan Inst. Chem. Англ. 51, 96–102. DOI: 10.1016 / j.jtice.2015.01.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сиддики, М. Н., и Редви, Х. Х. (2009). Пиролиз смешанных пластиков для восстановления полезных продуктов. Топливный процесс. Technol. 90, 545–552. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2009.01.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шрининси В., Саэроджи М. Г., Трисунарьянти В., Армунанто Р. и Фалах И. И. (2014).Производство топлива из пластиковых отходов ПВД на природном цеолите на основе металлов Ni, Ni-Mo, Co и Co-Mo. Proc. Environ. Sci. 20, 215–224. DOI: 10.1016 / j.proenv.2014.03.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Syamsiro, M., Cheng, S., Hu, W., Saptoadi, H., Pratama, N. N., Trisunaryanti, W., et al. (2014). Жидкое и газообразное топливо из пластиковых отходов путем последовательного пиролиза и каталитического риформинга на природных цеолитных катализаторах Индонезии. Waste Technol. 2, 44–51. DOI: 10.12777 / Wastech.2.2.44-51

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Текин, К., Акалин, М. К., Кади, К., и Карагез, С. (2012). Каталитическое разложение отработанного полипропилена пиролизом. Дж. Энергия Инс . 85, 150–155. DOI: 10.1179 / 1743967112Z.00000000029

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тилакаратне Р., Тессонье Дж. П. и Браун Р. К. (2016). Превращение метокси- и гидроксильных функциональных групп фенольных мономеров над цеолитами. Green Chem. 18, 2231–2239. DOI: 10.1039 / c5gc02548f

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уэмичи Ю., Хаттори М., Ито Т., Накамура Дж. И Сугиока М. (1998). Поведение дезактивации цеолита и катализаторов кремнезема-оксида алюминия при разложении полиэтилена. Ind. Eng. Chem. Res. 37, 867–872. DOI: 10.1021 / ie970605c

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уэмичи, Ю., Накамура, Дж., Ито, Т., Сугиока, М., Гарфорт, А.А. и Дуайер Дж. (1999). Превращение полиэтилена в бензиновые топлива путем двухступенчатой ​​каталитической деградации с использованием диоксида кремния – оксида алюминия и цеолита HZSM-5. Ind. Eng. Chem. Res. 38, 385–390. DOI: 10.1021 / ie980341 +

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Укей, Х., Хиросе, Т., Хорикава, С., Такаи, Ю., Така, М., Адзума, Н. и др. (2000). Каталитическое разложение полистирола на стирол и конструкция пригодного для повторного использования полистирола с диспергированными катализаторами. Catal.Сегодня 62, 67–75. DOI: 10.1016 / S0920-5861 (00) 00409-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вакас М., Рехан М., Абуриазаиза А. С. и Низами А. С. (2018). «Глава 17 — Биопереработка сточных вод на основе микробной электролизной ячейки: возможности и проблемы», in Progress и Recent Trends in Microbial Fuel Cells , ред. К. Датта и П. Кунду (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Elsevier Inc.), 347 –374. DOI: 10.1016 / B978-0-444-64017-8.00017-8

CrossRef Полный текст

Уильямс, П.Т. (2006). «Выход и состав газов и масел / парафинов от переработки отходов пластика». In Feeds Tock Recycling и пиролиз пластиковых отходов: преобразование пластиковых отходов в дизельное топливо и другое топливо , ред. Дж. Шейрс и В. Камински (Западный Суссекс: John Wiley & Sons Press), 285–309.

Google Scholar

Ву, К., и Уильямс, П. Т. (2010). Пиролиз – газификация пластмасс, смешанных пластмасс и реальных пластиковых отходов с катализатором Ni – Mg – Al и без него. Топливо 89, 3022–3032. DOI: 10.1016 / j.fuel.2010.05.032

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, Дж., Чен, Т., Луо, X., Хан, Д., Ван, З., и Ву, Дж. (2014). TG / FTIR-анализ поведения при совместном пиролизе PE, PVC и PS. Управление отходами. 34, 676–682. DOI: 10.1016 / j.wasman.2013.12.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сюэ, Ю., Джонстон, П., и Бай, X. (2017). Влияние режима контакта катализатора и газовой атмосферы при каталитическом пиролизе пластиковых отходов. Energy Conv. Manag. 142, 441–451. DOI: 10.1016 / j.enconman.2017.03.071

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йошиока, Т., Грауз, Г., Эгер, К., Камински, В., и Окуваки, А. (2004). Пиролиз полиэтилентерефталата в установке с псевдоожиженным слоем. Polym. Деграда. Stab. 86, 499–504. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2004.06.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zeaiter, J. (2014). Исследование процесса пиролиза отходов полиэтилена. Топливо 133, 276–282. DOI: 10.1016 / j.fuel.2014.05.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Из

пластика в дизельное топливо — преобразование пластиковых отходов в дизельное топливо

Как правило, процесс превращения пластика в дизельное топливо требует двух основных этапов. Во-первых, это завод по пиролизу пластика (также называемый заводом из пластика в масло), который в основном используется для превращения пластиковых отходов в мазут, а затем с помощью оборудования для перегонки масла он может превращать мазут в дизельное топливо.Таким образом, мы можем знать, что установка для пиролиза пластика имеет тесную связь с дистилляционной машиной. Преобразование пластика в дизельное топливо означает превращение пластика в мазут, а затем в дизельное топливо.

От пластика к дизельному процессу

Краткое введение пластиковых отходов в дизельный процесс

Во-первых, пластмассы необходимо превратить в жидкое топливо на установке пиролиза пластиковых отходов, которая состоит из реактора, коллектора, конденсаторной системы, масляного бака, системы охлаждения, гидрозащиты и системы пылеулавливания.Оборудование для пиролиза нагревает реактор до высокой температуры, и когда она достигает соответствующей температуры, отходы пластика будут выделять в реакторе нефтяной газ; тогда нефтяной газ станет жидким маслом после прохождения через присоединенную систему охлаждения. Масло можно напрямую использовать в качестве топлива. Когда масло полностью сливается, оставшийся материал называется сажей, которую можно использовать в качестве присадки.

Во-вторых, используйте установки для перегонки масла, чтобы превратить пластиковое масло в дизельное топливо.Что касается этого типа оборудования, оно состоит из системы дистилляции, системы нагрева, системы обеспыливания и интеллектуальной системы электрического управления. Прежде всего, поместите пластиковое пиролизное масло в трубчатую печь для нагрева, а затем через систему дистилляции оно может произвести масляный пар; затем масляный пар будет фракционироваться в базовое дизельное топливо через систему конденсатора; а затем, после осаждения и фильтрации, он станет квалифицированным дизельным топливом с добавлением отбеливающего агента.

Наименование и доля конечных продуктов в отходах пластмасс в дизельном процессе

Конечные продукты машин для пиролиза пластиковых отходов: мазут и технический углерод.Пропорция конечных продуктов зависит от типа пластика;

Конечные продукты перегонки: дизельное топливо или бензин, отработанный газ и тяжелый нефтяной шлак, составляющие соответственно 70%, 10%, 5%, 15% (также отличаются от различных материалов).

Превратите пластик в дизельное топливо

Экологический проект по переработке пластиковых отходов в дизельное топливо

1. Технология переработки отходящих газов

Что касается пылевого газа, мы применяем процессы вторичной очистки.Дымовой газ сначала охлаждается, а затем через тягловую трубу направляется в градирню сильного распыления диаметром 1 метр и высотой 3 метра. Дымовой газ, поступающий на мощную распылительную мощность, будет обеспыливаться керамическим кольцом, затем он будет проходить через прочный слой распыления, и в последнем случае большая часть газа останется в сетчатом материале и немного пара попадет в дымовую трубу. Если добавить щелочные вещества в воду, некоторое количество серы и газообразного хлора будет нейтрализовано, образовавшаяся соль затвердеет для повторного использования.

О контроле диоксина, печь, производящая небольшое количество крекированного газа в печь для сжигания, температура доменной печи до 1000 градусов, при этой температуре диоксин будет разлагаться и исчезать, небольшое количество диоксина будет снова образовываться в процессе Нагрев печи и удаление диоксина, адсорбер с активированным углем и пылеуловитель с мешком будут оснащены мощной распылительной колонной для адсорбции диоксинов. Поэтому оборудование в основном не выделяет диоксинов.

2. Схема очистки сточных вод

Расход воды при преобразовании пластиковых отходов в дизельное топливо очень невелик, и она в основном используется для очистки дымовых газов и отработанных газов. Вода будет кислой после поглощения кислоты, однако вода будет рециркулировать после осаждения нейтрализации щелочью. Небольшое количество соли, образовавшейся из осадка, может быть безвредным при естественном разложении.

3. Схема обращения с твердыми отходами

Шлак из реактора пиролиза может использоваться в качестве шихты для строительного материала.Стальная проволока из шин может быть повторно переработана для использования.

Второй — это машины для перегонки пластикового масла:

1. Сборник отработанных газов

Отработанный газ образует в основном угольный топливный газ трубчатой ​​печи и некоторое количество горючего газа, который не может быть конденсирован. Как правило, у нас есть система обеспыливания с четырьмя фильтрами, которые могут тщательно очищать дым в соответствии с национальными стандартами выбросов.

Преобразование пластиковых отходов в дизельное топливо

2.Сточные воды

Сточные воды этой программы, произведенные очисткой сырья и гидрозащитой. Согласно данным, предоставленным строительной единицей, на каждую тонну мазута потребуется 50 л воды, а вся программа будет использовать 7,5 тыс. Тонн мазута, поэтому, исходя из этой оценки, объем сточных вод составляет около 4,3 м3 / сут, 1300 м3. / a, есть некоторые вредные и загрязненные элементы, включая pH, SS, нефть. Таким образом, мы также предприняли некоторые эффективные меры по обращению со сточными водами, во-первых, мы можем направить сточные воды обработки в бассейн слабой гармонической жидкости после обработки нефти, чтобы нейтральная вода имела трехступенчатую фильтрацию.Когда качество воды хорошее, мы можем использовать часть для охлаждения реактора и подачи горючего газа в горелку, левая часть будет втягиваться в канализационную сеть индустриального парка. И вот наконец впадает в реку.

3. Шум

В процессе перехода от пластика к дизельному топливу используются устройства с низким уровнем шума, которые также могут повысить точность станков для снижения шума, создаваемого вибрацией и трением станка.

Пиролиз утильных шин — Утильные шины

(PorOMdOwPwcm)

Горелка Pyro-gaa

Char

Горелка Pyro-gaa

Рисунок 8-1.Общий процесс пиролиза

Из-за высоких температур реактора летучие углеводороды немедленно испаряются и сбрасываются из реактора в охлаждающую башню (элемент 3), где на них распыляется охлажденная, переработанная тяжелая нефть и более крупные молекулы (молекулы, содержащие восемь атомов углерода (C8) или более) конденсируются. Конденсат выходит из нижней части охлаждающей башни и собирается в приемнике тяжелой нефти (поз. 4). Соединения, которые не конденсируются (например, легкое масло, C3-C7) в охлаждающей башне, поступают в бесконтактный конденсатор, в котором используется холодная вода.Легкие нефтепродукты от C3 до C7 конденсируются и собираются в приемнике светлого масла (позиция 6).

Хотя пиролитическое масло содержит значительные количества бензола и толуола, которые имеют высокую ценность в чистом виде, для удаления этих соединений из пиролитического масла требуется дорогостоящее оборудование для фракционной перегонки. Операторы пиролиза неохотно вкладывают капитал в оборудование для дистилляции, потому что риск слишком велик, а рентабельность инвестиций слишком мала. В результате пиролитическое масло необходимо продавать в качестве замены жидкого топлива номер шесть (недорогой).Масла, производимые на заводе Conrad’s Centralia, содержат максимум 1,5% серы и имеют потенциальный рынок сбыта в качестве смесительных масел для коммерческого топлива.1

Газ, остающийся после добычи нефти, называемый пиролитическим газом или пирогазом, обычно состоит из парафинов и олефинов с числом атомов углерода от одного до пяти. В зависимости от процесса теплотворная способность газа может составлять от 170 до 2375 британских тепловых единиц на кубический фут и в среднем составляет 835 британских тепловых единиц на кубический фут4 (в среднем природный газ составляет около 1000 британских тепловых единиц на кубический фут.) В большинстве процессов пиролитический газ используется в качестве топлива для нагрева реактора. Любой излишек газа можно сжигать на факеле или использовать вместо природного газа в качестве котельного топлива. Выбросы от сжигания пирогаза будут аналогичны выбросам от сжигания природного газа или угля с низким содержанием серы.

Часть газа, вырабатываемого на заводе Конрада в Централии, используется в качестве топлива для установки пиролиза завода. Оставшийся газ в настоящее время сжигается во внешнем факеле. В настоящее время около 3,5 MHBtu сжигаются в факеле в качестве избыточных; Сотрудники Conrad надеются в будущем создать коммерческий рынок для избыточного газа.1

Char — твердый продукт из реактора пиролиза. Полукокс составляет около 37 процентов по массе от общего количества продуктов процесса4. Пиролизный полукокс имеет ограниченную рыночную стоимость из-за неблагоприятных характеристик. Во-первых, полукокс содержит от 10 до 15 процентов золы, что отрицательно сказывается на его армирующих свойствах при производстве новых шин. Кроме того, размер частиц полукокса слишком велик, чтобы его можно было квалифицировать как высококачественную сажу.4 В-третьих, полукокс из реактора загрязнен стальной проволокой и волокнами вискозы, хлопка и нейлона.Однако волокна можно удалить механически, а стальную проволоку можно удалить с помощью магнита. Технический углерод с завода Конрада в Централии содержит в среднем менее 0,75 процента серы и может быть продан для использования в таких целях, как тонер для копировальных аппаратов, пластмассовые изделия, резиновые изделия (шланги, коврики) и краска.1

В большинстве проектов пиролиза предпринимаются попытки снизить содержание золы и улучшить полукоксовую смесь до материала, сопоставимого с коммерческой сажей. Активация паром, измельчение, грохочение, кислотное выщелачивание, экстракция бензола, фильтрация и другие процессы использовались для повышения качества полукокса, но с сомнительными результатами.Измельчение, просеивание и транспортировка создают неконтролируемые выбросы твердых частиц. Активация паром, экстракция, выщелачивание и фильтрация приводят к летучим выбросам ЛОС. Однако даже усовершенствованный уголь не может конкурировать с первичной углеродной сажей или даже с углеродной сажей, полученной в результате субстихометрического сжигания опасных органических отходов.

8.2 ОСОБЫЕ ТИПЫ РЕАКТОРОВ

Хотя существуют сотни процессов пиролиза шин, все они могут быть разделены на окислительные или восстановительные.Таблица 8-2 содержит список производителей окислительных и восстановительных процессов с указанием производительности, рабочих температур и смесей продуктов.

Окислительный процесс — это не совсем «пиролиз», потому что он нагнетает кислород или воздух в реактор5. Строгое определение пиролиза — это термическое разложение материала в отсутствие кислорода. Окислительный процесс включен сюда, потому что элементы процесса и единичные операции идентичны чистому пиролизу. В окислительном процессе термическое разложение все еще происходит, но кислород вступает в реакцию с продуктами разложения, вызывая частичное сгорание.Это частичное сгорание называется «субстехиометрическим сгоранием», потому что для полного сгорания кислорода недостаточно. Тепло от сгорания вызывает дополнительную термическую деградацию оставшихся утильных шин. Газы, образующиеся при частичном сгорании, включают монооксид углерода, диоксид углерода, водород и диоксид серы, которые не образуются в процессе восстановления.

Закачка пара — это разновидность окислительного горения, поскольку преобладающие реакции включают крекинг углеводородов с образованием моноксида углерода, диоксида углерода и водорода.Поскольку газовые продукты не потребляются, как в субстехиометрическом процессе, процесс закачки пара производит больше горючих газовых продуктов, чем окислительный процесс. В дополнение к теплу, необходимому для нагрева реактора и содержимого, для процесса впрыска пара требуется внешний источник тепла для производства пара.

Таблица 8-2. Производители пиролизных установок и условий эксплуатации w o o

Таблица 8-2. Производители пиролизных установок и условий эксплуатации

Процесс Hm *

Capecity tpd

Реакция Tenp, * C

Доходность как

процентов от Тираса

Масло, X

ЧСР

, X Газ, X

Oulnlyn

120

600

62

16

11

0

Nippon Zeon

26.С

449-500

56

31

3

10

Сунотоао

S

704

54,7

31,7

9,5

4,1

Тоско

IS

510

52

29

11

4

МВт · т »

Кобе

26.С

500

41

33

7

5

HVU

эт.6

677

22

47

17

10

Херко / Кленер

238

600

47

30

17

6

ERftG

3

871

38

30

28

4

C «rb Oll t Gil

60

600

45

33

13

9

Nippon 0 т F

27

500

49

36

10

5

Inten Company

100

496

52

35

7

4

iutrieb

6

427

35

38

20

5

Cerb-OII

112

1010

43

34

18

6

ïokohwa

8.2

500

53

33

н / д

н / д

OnthwM

30

400

21

20

51

7

Тиролиз

165

534

45

39

0

16

Бергбау

1.3

923

5

35

20

10

DDP

25

722

27

39

12

Восстановительный процесс — более традиционный процесс пиролиза шин.Этот процесс исключает все источники кислорода и полагается только на тепло реактора для разложения шин. Некоторые переработчики создают в реакторе давление инертного газа, такого как азот, чтобы предотвратить утечку воздуха в реактор, в то время как некоторые вводят водород для реакции с серой, присутствующей в резине в шинах, с образованием сероводорода. Сероводород можно извлекать и продавать как побочный продукт.

Как упоминалось ранее, при пиролизе шин было испытано несколько различных типов реакторов.Практически любой герметичный сосуд можно использовать в качестве реактора пиролиза. Конструкция реактора оказывает значительное влияние на качество получаемого полукокса из-за равномерного температурного градиента и истирания частиц друг о друга. Некоторые из используемых типов реакторов:

• вращающаяся печь с закрытым корпусом

• печь с подвижной решеткой с псевдоожиженным слоем

Ниже обсуждаются различные конструкции реакторов в порядке возрастания технической сложности и, следовательно, увеличения стоимости.Качество полукокса также улучшается по списку, но ни один из них не дает качественного полукокса, сопоставимого с углеродной сажей в большинстве приложений, даже после обновления.

8.2.1 Герметичная коробка

Герметичная коробка — самый простой, но самый трудоемкий процесс. В этом процессе целые шины вручную укладываются в стальной цилиндр, оборудованный герметичными головками на каждом конце. Тепло подводится либо снаружи, либо непосредственно внутри реактора, пока реактор не достигнет желаемой температуры пиролиза. Затем реактор выдерживают при этой температуре в течение нескольких часов.Затем реактор охлаждают, открывают и вручную очищают от угля, проволоки и ткани. Затем он перезагружается, и процесс повторяется. Для этого процесса требуется минимум три реактора, чтобы обеспечить постоянный источник газа для зажигания котла.

8.2.2 Вращающаяся печь

Вращающаяся печь проста по концепции, но трудна в эксплуатации. Вращающаяся печь представляет собой стальной цилиндр с огнеупорной футеровкой, установленный горизонтально на цапфах и опорных кольцах. Он немного наклонен к разгрузочному концу, чтобы облегчить поток материала через печь.Печь питается от верхнего конца и может загружать как целые шины, так и щепу TDF. Его можно обжечь изнутри или обогреть снаружи. Одна из самых больших проблем при эксплуатации — герметизация внутренней части печи от протечек. Печи обычно работают с небольшим отрицательным давлением (принудительная тяга). Почти все печи в той или иной степени протекают, и эти утечки вызывают попадание наружного воздуха в реактор, что приводит к воспламенению продуктовых газов. На входном и разгрузочном концах печи предусмотрены вращающиеся уплотнения, но герметизация вращающегося цилиндра от восьми до десяти футов является чрезвычайно сложной задачей.

8.2.3 Винтовая печь

Шнековая печь представляет собой стационарный стальной цилиндр, оборудованный вращающимся шнековым устройством, которое перемещает материал через цилиндр. Цилиндры винтовых печей часто намного меньше в диаметре, чем вращающиеся печи. Обычная подача — сколы шин с удаленной проволокой. (Открытая проволока вызывает проблемы с подачей и транспортировкой.) Основным преимуществом использования реактора с винтовой печью является то, что его винтовой вал намного меньше, и поэтому его легче герметизировать, чем большой цилиндр вращающейся печи.Основным недостатком использования шнековой печи являются механические проблемы, связанные с движением шнека в чрезвычайно горячей, эрозионной среде.

8.2.4 Печь на подвижной решетке

Печь с подвижной решеткой представляет собой стационарный резервуар, оборудованный решеткой с решетчатой ​​решеткой, которая непрерывно перемещается от загрузочного конца к разгрузочному концу. Печь можно обогревать прямо или косвенно. Шины или TDF подаются через воздушный шлюз на подающий конец решетки. По мере движения решетки шины изнашиваются.Обугленный выгружается в конце слоя в сборный бункер, а колосниковая решетка возвращается обратно в загрузочную часть печи. Механические проблемы существуют с печью с подвижной решеткой, потому что оборудование должно работать в высокотемпературной эрозионной среде.

8.2.5 Псевдоожиженный слой

Реактор с псевдоожиженным слоем представляет собой вертикальную стальную емкость, в которую TDF подается через боковой канал. Псевдоожиженный слой TDF поддерживается горячим воздухом. Абразивное действие псевдоожиженных частиц разъедает обугливание из TDF, превращая материал шины в мелкие кусочки.По мере разложения TDF зола и полукокс вымываются из реактора с псевдоожижающим воздухом. Самыми большими недостатками системы псевдоожиженного слоя являются необходимость удаления захваченных твердых частиц из паров и необходимость поддержания горячего псевдоожижающего газа. Двумя основными преимуществами являются хорошее перемешивание твердых частиц и однородный температурный профиль твердых частиц в псевдоожиженном слое. Эти два преимущества позволяют получить полукоксий лучшего качества среди всех процессов пиролиза.

8.2.6 Другие реакторы

Другие реакторы и процессы включают ванну с горячим маслом, ванну с расплавленной солью, микроволновую печь и плазму.Эти процессы были исследованы в лабораторных и в некоторых случаях опытно-промышленных масштабах. Ни один из них не оказался коммерчески успешным.

8.3 ВЛИЯНИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Ожидается, что установки пиролиза будут иметь минимальное воздействие на загрязнение воздуха, поскольку большая часть пирогаза, образующегося в процессе пиролиза, сжигается в процессе в качестве топлива. Во время горения органические соединения разрушаются. При условии полного сгорания продуктами разложения являются вода, диоксид углерода, монооксид углерода, диоксид серы и оксиды азота.

На заводе

Конрада в Централии нет оборудования для контроля загрязнения, за исключением внешнего факела для избыточного газа. Системы непрерывного мониторинга выбросов не используются. К объекту не применяются никакие местные правила, хотя регулирующие органы проводят ежегодный осмотр на месте. Персонал завода еженедельно проверяет утечки газов из труб, клапанов и фланцев. Небольшие выбросы в атмосферу возникают в результате работы этого оборудования. Оборудование для контроля загрязнения воздуха даже не обязательно, чтобы соответствовать государственным стандартам.1

Испытание на выбросы пирогаза было проведено в Конраде 18 декабря 1986 года при пиролизе TDF. Измерения включали твердые частицы, металлы, летучие и полулетучие органические соединения, диоксид серы (S02), оксиды азота (NOx), диоксид углерода (C02), кислород (02) и монооксид углерода (CO) 1. Представлены результаты испытаний. в Таблице 8-3. Обратите внимание, что эти оценки выбросов не отражают выбросы в атмосферу.

8.3.1 Выбросы твердых частиц

Как видно из Таблицы 8-3, выбросы твердых частиц в пирогазе оцениваются как выбросы со скоростью 0.0001 фунт на MMBtu.1

Таблица 8-3. Оценка выбросов от установки пиролиза,

Conrad Industries1 ‘*

Концентрация

Уровень выбросов »(Иба на WBtu)

Концентрация

Уровень выбросов »(Иба на WBtu)

Твердые частицы

2,500

1 х 10 * 4

Плаааа Хетала

Алуайраджи

1.51

6,7 X 10’8

Чроайуа

0,82

3,7 X 10- «

Утюг

9,89

43,9 X 10’8

Nagneaiua

0,45

2,0 ​​Х 10’8

Марганец

0.09

0,4 ​​Х 10 * 8

Меркурий

0,05

0,2 X 10 дюймов 8

Никель

2,95

13,1 х 10 * 8

Потааайуа

1.84

8,2 Х 10-8

Сод и сша

18.62

82.7 Х 10-8

цинк

0,65

2.9 Х 10-8

Летучие органические соединения уплотнения

Биа- (2-этигоксиофталат

10,2

45,3 х 10 * 8

Бутилбензилфталат

1.7

7,5 Х 10-8

01-н-бутилфталата

0,9

4,0 Х 10 * 8

Нафталин

2,87

12,7 х 10-8

Фенол

1,4

6,2 Х 10’8

Летучие органические соединения

Бензол

20.2

с

Этилбензол

24,1

с

Толуол

30,8

с

Ксилены

16,2

с

Диоксид серы

310 500

7.7 X 10 дюймов 2

Оксиды азота

Оксиды азота

210 000

Theaa eanaaion eatisatea отражает совместное расположение пирогаза, который либо сжигается в процессе в качестве топлива, либо (для избыточного пирогаза) сбрасывается в факел установки. Эти оценки не отражают атмосферные выбросы.

Эти показатели расхода были рассчитаны путем умножения средних концентраций, указанных для котла, на средний расход для тестовых прогонов.Для расчета Iba / HMBtu использовалось значение подводимой энергии 31 WfBtu.

Расходы не сообщаются. Таким образом, невозможно было подсчитать количество фунтов стерлингов в час.

Количественные оценки летучих выбросов отсутствуют. Неорганизованные выбросы твердых частиц происходят во время обработки и обработки полукокса. Уголь содержит технический углерод, серу, оксид цинка, глиняные наполнители, карбонаты и силикаты кальция и магния, которые производят выбросы PUjq. Такие операции, как просеивание, измельчение и обработка, вызывают выбросы PM10, и их можно контролировать с помощью пылеуловителей и рукавного фильтра.

8.3.2 Выбросы ЛОС

Основным источником выбросов ЛОС являются летучие источники. Неорганизованные выбросы ЛОС происходят из-за утечек из-за изношенных или неплотных уплотнений вокруг валов насосов и штоков клапанов, из-за незакрепленных соединений труб (фланцев), компрессоров, резервуаров для хранения и открытых дренажных труб. Состав летучих выбросов представляет собой комбинацию «чистого» пирогаза и неконденсированных легких нефтей. В таблице 8-4 представлен состав «чистого» пирогаза2. Основными составляющими пирогаза являются водород, метан, этан, пропан и пропилен.Эти пять компонентов составляют более 98 процентов состава пирогаза.

На практике пирогаз всегда будет содержать неконденсировавшееся легкое масло. В таблице 8-5 представлен состав легкой нефти, конденсированной из пирогаза при 0 ° C (32 ° F) .4 Среди компонентов указаны толуол, бензол, гексан, стирол и ксилол. Выбросы бензола, этилбензола, толуола и ксилола были измерены при испытании дымовой трубы в Conrad Industries. О расходах для тестов, измеряющих эти соединения, не сообщалось; таким образом, уровень выбросов (фунты / ММБТЕ) не может быть оценен.

В литературе не найдено упоминаний о неконтролируемых выбросах в результате процесса пиролиза. Для оценки выбросов в результате этого процесса по порядку величины была принята модельная установка. Согласно исследованию Министерства энергетики США, наиболее экономичный размер завода составляет 100 тонн в день (2000 шин в день) .4 При таком размере завод будет примерно равен одной сотой размера модельного нефтеперерабатывающего завода, указанного в AP-42.6 TCible 8 -6 дает сотую часть летучих выбросов от нефтеперерабатывающего завода, количество единиц в процессе и суточные выбросы от каждого источника.Исходя из этих предположений, типичный пиролизный завод будет выделять около 50 килограммов ЛОС в день (около 100 фунтов в день) или 18,7 мегаграмм в год (всего 21 тонна в год).

Неорганизованные выбросы ЛОС можно значительно снизить, если выбрать компоненты (например, насосы, клапаны и компрессоры), специально разработанные для минимизации неорганизованных выбросов. Неорганизованные выбросы ЛОС также можно уменьшить, обучив операторов и механиков способам сокращения неорганизованных выбросов, надлежащему надзору и надлежащей практике технического обслуживания.

8.3.3 Прочие выбросы

Полулетучие, SO2 и NOx также были измерены в пирогазе. Большинство обнаруженных полулетучих соединений были фталатами. Источником фталатов могли быть методы, используемые для обнаружения полулетучих веществ (газовая хроматография / масс-спектрометрический анализ с использованием смол сухого сорбента), поскольку эти методы могут привести к загрязнению фталатами.1

8.4 ПРОЧИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЭНЕРГИЮ

Если рынки угля не могут быть развиты, уголь становится серьезной проблемой твердых отходов.Анализ полукокса от пиролиза утильных шин не указывает на проблему с опасными материалами.4 Однако, если его необходимо утилизировать на свалке, полукоксы следует собирать в пластиковые мешки, отправлять и утилизировать в стальных бочках для предотвращения дополнительных утечек. выбросы при транспортировке и утилизации.

Таблица 8-4. Хроматографический анализ пиролитического газа из измельченных автомобильных шин с бортовой проволокой In2

Учредительный фонд

Объем в процентах

Водород

47.83

Метан

29,62

Этан

18,52

Пропан

5,70

Пропилен

8,82

Изобутилен

0,73

Изобутан

0.34

Бутан

0,23

бутен-1

0,14

транс-бутен-2

0,07

изобутен-2

след

Пентан

ND *

1,3-Бутадиен

НД * не обнаружено

Таблица 8-5.Хроматографический анализ легкой нефти, конденсированной из пиролитического газа при 0 * C, с использованием измельченных шин с бортом vire4

Составной объем в процентах

Толуол

11.

0,05

Бензол

8.

,83

1-гексен

5.

,85

гексан

4.

0,07

8-метил-8-бутен

3.

,55

транс и цис-8-гексен

3.

,42

Стирол

3.

0,03

Этилбензол

3.

,33

Ксилол

4.

,18

3,3-диметил-1-бутен

1.

.11

8-метилбутан

1.

.04

2,8-диметилбутан

1.

, 04

8-метил-1,3-бутадиен

1.

,85

Циклопентан

1.

, 48

Прочее

46.

, 17

ПРИМЕЧАНИЕ: Эти легкие нефти составляют только около 2 процентов от общего объема пиролитического газа.

Таблица 8-6. Расчетные неорганизованные выбросы ЛОС от «типовой» пиролизной установки6 ‘*

Беглец

Выбросы

Источник

Число обрабатываемых источников

VOC кг / день

Выбросы фунт / день

Трубные фланцы

47

2.72

6

Клапаны

12

30,84

68

Уплотнения насоса

4

5,90

13

Компрессоры

1

5,00

11

Клапаны сброса давления

1

2.27

5

Открытые дренажи

7

4,54

10

ИТОГО

51,27

113

* Исходя из одной сотой размера нефтеперерабатывающего завода (значение x 0,01).

Кроме того, в зависимости от исходного сырья образуются негорючие побочные продукты, такие как стекловолокно или стальной лом.Конрад надеется создать рынок для стекловолокна в качестве наполнителя, хотя в настоящее время он захоронен. Стальной лом может быть продан дилеру металлолома.1

При использовании бесконтактных конденсаторов с водяным охлаждением проблемы загрязнения воды должны быть минимальными. Единственным источником загрязнения воды, за исключением охлаждения, является вода, используемая для мытья полов и оборудования заводов. Могут произойти разливы нефти, и их следует изолировать, локализовать и очищать, не загрязняя сточные воды.

Большинство переработчиков предпочитают поддерживать запасы сырья не менее 30 дней в качестве защиты от колебаний рынка, проблем с транспортировкой или остановок работы. За сваей нужно правильно ухаживать. Если куча не является «живым складом» (первым пришел — первым ушел), она может представлять потенциальную опасность для здоровья из-за заражения грызунами и насекомыми. Потенциал возгорания сваи шин возможен всегда, поэтому важны средства пожаротушения и доступ к свае.

8.5 РАСЧЕТ СТОИМОСТИ

За последние десять лет было предложено, спроектировано, запатентовано, лицензировано или построено не менее 34 крупных проектов пиролиза (см. Таблицу 8-2). Сегодня работают только один или два, возможно, ни один на коммерческой основе. Технически пиролиз шин возможен; но в финансовом отношении это очень сомнительно. В этом разделе рассматриваются некоторые основные моменты финансового анализа процесса и продуктов.

Экономика пиролизного бизнеса чрезвычайно сложна.Во-первых, для строительства завода мощностью 100 тонн в день требуются инвестиции в размере более 10 миллионов долларов4. Во-вторых, у бизнеса есть много важных переменных, ни одна из которых не является фиксированной или легко предсказуемой. Например, выход пиролитического масла может варьироваться от 82 до 171 галлона на тонну шин, подаваемых в процесс. Цена продажи пиролитического масла может варьироваться от 36 до 95 центов за галлон, в зависимости от состава и качества. Другие продукты процесса пиролиза имеют аналогичные потенциальные изменения. Из-за этого экономический анализ требует многих предположений.

В 1983 году Министерство энергетики США оценило экономическую целесообразность пиролиза шин и опубликовало свои результаты в отчете под названием Scran Tyres; Оценка ресурсов и технологий шинного проката и других выбранных альтернативных технологий2. Их «экономические результаты», в частности, указаны:

«Экономические результаты. Был проведен анализ каждого проекта с использованием предыдущих экономических параметров и компьютерной программы. Результаты показали отрицательные денежные потоки по каждому проекту.Использование системы ускоренного возврата капитала (ACRS) по-прежнему показало отрицательные денежные потоки по каждому проекту. Причина этих отрицательных денежных потоков заключается в том, что пиролиз шин является экономическим только с уникальными ситуационными переменными. Существует ряд вопросов о качестве продукта, цене продукта и стоимости исходного сырья, которые, как правило, придают неопределенность экономическому анализу … »

В отчете Министерства энергетики оценивается чувствительность результатов модели к изменениям выбранных переменных, таких как капитальные вложения, рабочая сила, коммунальные услуги и цены на продукцию.В этом анализе все переменные, кроме одной, оставались постоянными, а выбранная переменная оценивалась от минус 20 процентов предполагаемого значения до плюс 20 процентов с шагом 10 процентов. Двумя переменными, оказавшими наибольшее влияние на прибыльность, были сборы за опрокидывание шин (сборы, уплачиваемые за утилизацию утильных шин — доход от затрат на приобретение шин) и продажная цена продукции. В Таблице 8-7 приведены суммы чаевых и отпускные цены на продукцию

.

Таблица 8-7.Приобретение шин. Цены и отпускные цены на продукцию, необходимую для обеспечения 20-процентной рентабельности капитала для пяти установок пиролиза шин2 (в долларах)

Материал

ERRG

Фостер-

Наряд

Кобе

Кутриб

Уиллер

Нефть

Комиссия за чаевые »

0.75

0,04

0,16

1.03

0,11

Масло «

8,13

0.60

0,77

8,15

0,77

Char®

0,10

0.06

0,07

0,33

0,06

Сталь

121

13

35

68

39

• Плата за чаевые, полученный кредит на утилизацию шин, $ / шина

b Цена реализации пиролитического масла, $ / галлон

c Цена продажи гольца, $ / фунт

d Цена продажи стального лома, долл. / Т, необходимая для получения 20-процентной рентабельности капитала (ROE) для пяти процессов пиролиза, смоделированных в отчете.Анализ предполагает, что весь образующийся пирогаз расходуется в качестве топлива в процессе.

Более высокая плата за опрокидывание шин может улучшить экономику пиролиза шин. Бизнес может быть финансово успешным, если чаевые оператору технологического процесса составляют от 1 до 8 долларов. В настоящее время несколько штатов взимают плату за утилизацию шин в размере доллара или более во время покупки. Однако большая часть сборов идет на администрирование программы, оплату сборщика шин, дистрибьютора, переработчика шин и конечного пользователя утильных шин.Конечный пользователь часто получает всего от 15 до 20 центов за шину. Для сравнения в Таблице 8-7, во 2 квартале 1991 года сырая нефть продавалась по цене около 20 долларов за баррель (0,47 доллара за галлон), высококачественная сажа продавалась по 0,28 доллара за фунт, а стальной лом продавался по цене примерно 25 долларов за тонну.

8.6 ВЫВОДЫ

Последствия пиролиза для загрязнения воздуха минимальны при правильной конструкции и эксплуатации. ЛОС в газе могут вытекать из уплотнений насосов, фланцев труб, штоков клапанов, дренажей и компрессоров.Твердые частицы образуются в результате обработки и обработки полукокса. Данные о выбросах от пиролизных установок минимальны, потому что многие установки работают в течение коротких периодов времени и часто только на уровне пилотного проекта.

В настоящее время операции по пиролизу шин являются небольшими. В настоящее время крупномасштабные операции экономически нецелесообразны. С экономической точки зрения пиролиз — дело маргинальное. Если затраты на утилизацию шин не высоки, можно добиться экономии энергии на месте, получить налоговые льготы и производить более дорогостоящие продукты (например, бензол и толуол).

8.7 ССЫЛКИ

1. Меморандум от Кларка, К., Pacific Environmental Services, Inc., (PES), Мишелишу, Д., EPA / ESD / CTC. 28 сентября 1991 г. Посещение объекта — Conrad Industries.

2. Dodds, J., W.F. Доменико, Д. Эванс, У. Фиш, П.Л. Lassahnn и W.J. Toth. ЛОМ ШИНЫ: Оценка ресурсов и технологий пиролиза шин и других избранных альтернативных технологий. Министерство энергетики США. Ноябрь 1983 г.

3. Шульман, Б.Л., П.А. Белый.Пиролиз утильных шин с использованием процесса Tosco II. Американское химическое общество 0-8418-0434 9/78 / 47-076-274. Сентябрь 1978 г.

4. Вольфсон, Д.Э., Дж. Дж. Бекман, Дж. Уолтерс и Д. Беннетт. Разрушающая перегонка шин Scran Министерства внутренних дел США, Бюро горнодобывающей промышленности. Отчет № 7302. Апрель 1973 г.

5. Корпоративный отчет «Фостер Уилер Пауэр Продактс»; Тврольвсис — Завод Тврольвсис.

6. Агентство по охране окружающей среды США. Сборник коэффициентов выбросов загрязнителей воздуха.Издание четвертое, АП-42, стр. 9.1-13.

Продолжить чтение здесь: Каталожные номера

Была ли эта статья полезной?

Технологии Biochar с открытым исходным кодом — biochar-international

Для инженеров и системных проектировщиков IBI предлагает руководство с открытым исходным кодом «Руководство по разработке и тестированию пиролизных установок».Этот 32-страничный документ был подготовлен для помощи в разработке и тестировании небольших пиролизных установок и содержит рекомендации по проектированию и испытаниям оборудования. Авторы Профессор GX Pan, доктор Q Ding, профессор S Joseph, профессор LQ Li и профессор FC Christo недавно опубликовали документ: Ввод в эксплуатацию двухкорпусного пиролизера с открытым исходным кодом .

На веб-сайте Келпи Уилсон Backyard Biochar есть много информации о сушильных камерах с открытой тягой с верхней загрузкой (TFOD) со схемами и фотографиями; Кроме того, на сайте освещаются мировые новости и информация о многообещающих методах биочара на заднем дворе.

Есть три отличных руководства по по созданию биоугля для исследовательских целей: , по созданию печи с биоуглями и по созданию более крупной печи с биоуглями , произведенной доктором Хью Маклафлином.

Доктор Дэвид Домермут с факультета прикладного дизайна Аппалачского государственного университета (США) подготовил отличную короткую статью о Small Scale Biochar Production .

Поскольку производство древесного угля — древний, низкотехнологичный процесс, многие конструкции угольных печей являются общественным достоянием.В 1800-х годах, до того как нефть стала доминировать в нашем энергоснабжении, были разработаны довольно сложные технологии пиролиза и газификации. Доктор Мануэль Гарсиа-Перес из Университета штата Вашингтон, США, опубликовал полезный их каталог. Многие из этих дизайнов, вероятно, станут общественным достоянием.

Изобретатели и разработчики проектов, которые не заинтересованы в получении патентов на свои технологии и которые хотят участвовать в процессах открытого проектирования, могут все же захотеть сохранить некоторые права на информацию, которую они разработали.Альтернативой закону об авторском праве, которую они могут захотеть рассмотреть, является лицензия Creative Commons.

Одной из компаний, разрабатывающих технологию biochar с открытым исходным кодом, является All Power Labs в Беркли, Калифорния.

Кроме того, сообщество дизайнеров печей, которые работают над печами на биомассе для развивающихся стран, часто работают в среде с открытым исходным кодом. Вы можете принять участие или просто наблюдать за их обсуждениями в Списке биоэнергетических печей.

Если вы хотите участвовать в разработке технологий с открытым исходным кодом в рамках семинара, ознакомьтесь с предложениями Фонда энергии биомассы (BEF).В 2011 году BEF запускает во всем мире свои пятидневные обучающие мероприятия под названием «BEF Camps». Каждый лагерь BEF представляет собой структурированный учебный процесс, в котором участники изучают техническую основу, практические навыки и методы изготовления устройств, работающих на биомассе, и на практике применяют их на практике.

SeaChar (Сиэтл, штат Вашингтон biochar group) предлагает мастерские по приготовлению печей с использованием биоугля. Посетите веб-сайт SeaChar для получения дополнительной информации.

7. Исследование процессов пиролиза биомассы

7.Прогресс исследований процессов пиролиза биомассы



7.1. Общее введение
7.2. Система пиролиза биомассы
7.3. Продукты и
их характеристики
7.4.
Предварительная обработка и определение характеристик исходного сырья
7.5.
Установлен пилотный реактор вращающегося конуса в САУ

.


7.1.1 Что такое пиролиз?

Пиролиз — это термическая деградация либо при полном отсутствии окислителя, либо с такой ограниченной подачей, что газификация не происходит в значительной степени или может быть описана как частичная газификация.Используются относительно низкие температуры от 500 до 800 ° C по сравнению с 800 до 1000 ° C при газификации. Обычно производятся три продукта: газ, пиролизное масло и древесный уголь, относительные пропорции которых очень сильно зависят от метода пиролиза, характеристик биомассы и параметров реакции. Быстрый или мгновенный пиролиз используется для максимального увеличения количества газообразных или жидких продуктов в зависимости от используемой температуры.

7.1.2 История пиролиза биомассы

Чем интересен пиролиз?

Есть несколько способов использовать энергию, содержащуюся в биомассе, от прямого сжигания до газификации и пиролиза.Выбор наиболее прибыльного метода рекуперации энергии из биомассы определенного типа является и наиболее важным шагом на пути к прибыльным инвестициям.

Прямое сжигание — это старый способ использования биомассы. Биомасса полностью превращается в тепло, но эффективность составляет всего около 10 процентов. Газификация доводит до максимального уровня крекинг биомассы, полностью превращая ее в горючий газ перед сжиганием. Производство древесного угля, медленный пиролиз древесины при температуре 500 ° C — это процесс, который производители древесного угля использовали на протяжении тысячелетий.Древесный уголь — бездымное топливо, которое до сих пор используется для отопления. Его первое технологическое использование можно отнести к железному веку, когда древесный уголь использовался при плавке руды для производства железа. Производство древесного пара обычно связано с копчением, которое является одним из старейших методов консервирования пищевых продуктов, вероятно, применяемым с момента развития кулинарии на огне. Эти пары, содержащие природные консерванты, такие как формальдегид и спирт, использовались в качестве исходного сырья. Основная привлекательность — небольшие и очень простые установки, которые можно изготавливать с очень низкими инвестиционными затратами.Недостаток — довольно низкая выработка энергии и загрязнение воздуха.

Пиролиз биомассы привлекателен, поскольку твердая биомасса и отходы очень сложны и дороги в обращении. легко превращается в жидкие продукты. Эти жидкости, такие как сырая бионефть или суспензия древесного угля из воды или масла, имеют преимущества при транспортировке, хранении, сжигании, модернизации и гибкости в производстве и сбыте. Плотность энергии сведена в Таблицу 7.1.

Неочищенное пиролизное масло представляет собой холостой флюид, который часто называют бионефть, пиролизное масло или просто нефть.Другой основной продукт — это суспензия, которую можно приготовить из отходов и древесного угля с добавлением химикатов для стабилизации суспензии. Сообщалось о стабильной и подвижной концентрации до 60 мас.%. Суспензии также можно приготовить из масла и древесного угля.

На пилотной установке газ обычно сжигается на факеле, но в промышленном процессе он будет использоваться для управления процессом или для сушки топлива или выработки электроэнергии.

При транспортировке важна насыпная плотность, некоторые расчетные значения приведены в таблице 7.1 Смеси нефти и навозной жижи имеют явное преимущество перед древесной щепой и соломой по объемной плотности при транспортировке и заметны по удельной энергии.

Для сбора биомассы на большие расстояния эта разница может быть решающим фактором.

Хранение и транспортировка могут быть важны из-за сезонных колебаний производства, и всегда будет требоваться некоторое хранение. Помимо насыпной плотности и учета энергии, важно, чтобы сырая биомасса ухудшалась во время хранения из-за процесса биологического разложения.Однако уголь очень стабилен и биологически не разлагается. Еще одним важным фактором является обращение с жидкостью, при котором жидкости имеют значительные преимущества перед твердыми веществами.

Обычно жидкие продукты легче контролировать в процессе сгорания, и это важно при модернизации существующего оборудования. Существующие горелки, работающие на жидком топливе, не могут полностью работать на твердой биомассе без какой-либо модификации устройства, что может не быть заинтересовано в неопределенных рынках топлива. Тем не менее, бионефти, суспензии полукокса и воды, вероятно, потребуются лишь относительно небольшая переделка оборудования или даже не потребуется в некоторых случаях.Горелки для угля с электроприводом относительно легко могут принять древесный уголь в качестве частичной замены топлива, если содержание нарушения совместимо с конструкцией горелки.

На электростанциях газовые турбины могут легко работать на биомасле и жидком топливе, хотя при этом требуется щелочная зола в полукоксовом составе пульпы. Некоторые модифицированные двигатели можно использовать для использования модернизированного масла. В некоторых странах. существует рынок кусков древесного угля и брикетов для отдыха и промышленного использования.

Табл.7.1 Энергетические и плотностные характеристики

Корм ​​

Насыпная плотность кг / м 3 )

Теплотворная способность на сухую основу (ГДж / т)

Плотность энергии (ГДж / м 3 )

солома

100

20

2

щепа

400

20

8

пиро-масло

1200

25

30

уголь

300

30

9

суспензия угольной воды (50/50)

1000

15

15

угольно-масляная суспензия (20/80)

1150

23

26

7.1.3 Общее введение в процесс пиролиза биомассы

На сегодняшний день существует множество видов процессов пиролиза биомассы, таких как обычные, мгновенные или быстрые, которые зависят от параметров реакции. Однако типичный процесс пиролиза можно описать следующим образом:

Биомассу предварительно измельчают и сушат, чтобы полностью контролировать процесс. Таким образом, биомасса подается в реактор с воздухом, достаточным для сжигания той части биомассы или теплоносителя (песка или другого), обеспечивающего тепло, необходимое для процесса.Система циклонов и конденсаторов позволяет восстанавливать продукты. Вообще говоря, система пиролиза биомассы имеет дело со многими аспектами: посадка биомассы, предварительная обработка, процесс пиролиза, использование и обновление продуктов, стоимость и экономическая оценка. Ниже будут рассмотрены новейшие технологии пиролиза биомассы в странах Европы и США

.

7.2.1 Классификация пиролиза

Пиролиз применялся на протяжении веков для производства древесного угля.Это требует относительно медленной реакции при очень низких температурах для максимального увеличения выхода твердого вещества. Совсем недавно исследования механизмов пиролиза предложили способы существенного изменения пропорций газа, жидких и твердых продуктов путем изменения скорости нагрева, температуры и времени пребывания.

Высокие скорости нагрева, до заявленных 1000 ° C / с или даже 10000 ° C / с, при температуре ниже примерно 650 ° C и с быстрым охлаждением, вызывают конденсацию жидких промежуточных продуктов пиролиза до того, как дальнейшая реакция развалится. частицы с более высокой молекулярной массой в газообразные продукты.Высокие скорости реакции также сводят к минимуму образование полукокса, и при некоторых условиях, по-видимому, не образуется никакого полукокса. При высокой максимальной температуре основным продуктом является газ. Пиролиз при таких высоких скоростях нагрева известен как быстрый или мгновенный пиролиз в зависимости от скорости нагрева и времени пребывания, хотя различия нечеткие. В другой работе была предпринята попытка использовать сложные механизмы разложения путем пиролиза в необычной среде. Основные варианты пиролиза перечислены в таблице 7.2, а характеристики основных моделей пиролиза обобщены в таблице 7.3.

Таблица 7.2 Вариант технологии пиролиза

Тех.

Время пребывания

Скорость нагрева

Температура ° C

Продукты

карбонизация

дней

очень низкий

400

уголь

Обычный

5-30 мин

низкий

600

нефть, газ, уголь

Быстро

0.5-5с

очень высокий

650

биомасло

Вспышка

<1 с

высокий

<650

биомасло

Вспышка газа

<1 с

высокий

<650

химикаты, газ

Ультра

<0.5

очень высокий

1000

химикаты, газ

Вакуум

2-30с

средний

400

биомасло

Hydro-pyro.

<10 с

высокий

<500

биомасло

Метано-пиро.

<10 с

высокий

> 700

химикаты

Таблица 7.3 Характеристики пиролизных технологий

Низкая вспышка T

Высокий уровень вспышки T

Медленный

Карбонизация

Сырье

Размер канала

малый

малый

умеренный

большой

Влажность

v.низкий

v. Низкий

низкий

низкий

Параметры

Температура ° C

450-600

650-900

500-600

450-600

Давление, бар

1

0.1-1

1

1

Макс. расход, т / ч

0,05

0,02

5

10

Товар

Газ,% мас. Сухой

<30

<70

<40

<40

МДж / Нм3

10-20

10-20

5-10

2-4

Жидкость%

<80

<20

<30

<20

МДж / кг

23

23

23

10-20

твердый%

<15

<20

<30

<35

МДж / кг

30

30

30

30

7.2.2 Текущее состояние технологий

В Европе демонстрационная установка производительностью 500 кг / ч в настоящее время работает в Италии для производства жидкости. Планируется, что на основе этой технологии появятся небольшие коммерческие предприятия в Италии, Испании и Греции в качестве проектов LEBEN. Пилотная установка производительностью 250 кг / ч, основанная на процессах Ватерлоо, была построена в Испании. Несколько заводов находятся в эксплуатации на демонстрационном уровне для отстоя сточных вод и бытовых отходов в Западной Германии с производительностью до 2 т / ч на основе медленного пиролиза.

В другом месте в Северной Америке работает ряд демонстрационных установок для мгновенного пиролиза с производительностью до 25 кг / ч с планами нескольких коммерческих разработок с производительностью до 40 кг / ч, включая коммерческую установку, запланированную в Калифорнии на основе абляционный пиролиз и пиролиз осадка сточных вод SERI в Канаде и Австралии. Примеры текущих исследований и разработок перечислены в Таблице 7.4. Некоторые свойства, о которых было сообщено, суммированы и сравниваются в Таблице 7.5.

A. Реактор с неподвижным слоем

Древесный уголь можно производить с помощью реактора с неподвижным слоем, в котором сырье биомассы частично газифицируется воздухом. Компания Bio-Alternative SA использовала газогенератор с нисходящим потоком с неподвижным слоем газа диаметром 1 м и высотой 3 м (Bridgwater and Bridgw, 1991). с производительностью по биомассе 2000 кг / ч. Продуктами этого процесса являются газ, вязкие смолы и древесный уголь, выход которых максимален. Для древесины пихты и бука был достигнут выход древесного угля 300% по весу в пересчете на загружаемую древесину.Все продукты используются в качестве энергоносителей.

Таблица 7.5. Характеристики различных технологий пиролиза бионефти

Технологии

ГИТ

Энсин

лавал

СЕРИЯ

Твенте

Температура [° C]

500

550

480

510

600

Давление [бар абс.]

1.0

1.0

0,01

1.0

1.0

Расход [кг / ч]

50

50

30

30

12

dp [мм]

0,5

0.2

10

5

0,5

т газа [с]

1.0

0,4

3

1

0,5

т твердых [с]

1.0

0,4

100

0.5

Выход газа [мас.%]

30

25

14

35

20

Выход гудрона [мас.%]

60

65

65

55

70

Выход полукокса [мас.%]

10

10

21

10

10

Характеристики гудрона (на мокрой основе)

Плотность

1.23

1,21

1,23

1,20

1,20

Вязкость [cp]

10 (60c)

90 (25c)

5 (40c)

90 (30c)

80 (20c)

C мас.%

39.5

45,5

49,9

54,4

43,2

H вес.%

7,5

7,0

7,0

5,7

8,2

0 мас.%

52,6

45.4

43,0

39,8

48,6

HHV [МДж / кг]

24

19,3

21

15

25

Вода в гудроне [мас.%]

29

16

18

15

25

Выход продукта

мас.% Жидкости

21

59

66

70

вода

26

26

10

10

знак

21

15

14

10

газ

32

10

10

Таблица 7.4 Сравнение технологий процесса пиролиза: ранжирование по желаемым продуктам

Технологии

Организация

Производительность (кг / ч)

Требуемый газ / смола / уголь

T (° C)

товар

(Вес%)

Фиксированная кровать

Био-альтернатива

2000

Char

55/15/30

500-800

псевдоожиженный слой

ОНИ

500

Газ

80/10/10

650-1000

Радиационная печь

Univ.Сарагоса

100

Газ

90/8/2

1000-2000

Обычный

Альтен (КТИ + Itaenergy)

500

Смола

Циркуляционный псевдоожиженный слой

Энсин Инжиниринг

30

Смола

25/65/10

450-800

Быстро увлеченный поток

Технологический исследовательский институт Джорджии.

50

Смола

30/60/10

400-550

Вакуум

Университет Лаваля

30

Смола

15/65/20

250-450

Вихревой реактор

Исследования солнечной энергии Ins.

30

Смола

35/55/10

475-725

низкая температура

Тюбингенский университет

10

Flash с псевдоожиженным слоем

Университет Ватерлоо

3

Смола

20/70/10

425-625

Реактор с вращающимся конусом

Univ.Твенте

10

Смола

20/70/10

500-700

B. Реактор с псевдоожиженным слоем

Хорошо известная технология реакторов с псевдоожиженным слоем была применена Kosstrin (1980), Gourtay et al (1987) и Scott et al (1988). Выходы смолы, производимые реактором с псевдоожиженным слоем среднего масштаба (100 кг / ч), довольно низкие из-за крекинга паров в больших объемах слоя и надводного борта.Технология реакторов с псевдоожиженным слоем предлагает хорошие возможности для газификации сырья биомассы с минимальным образованием смол. В этом случае материал слоя следует выбирать на основе оптимальных характеристик каталитического крекинга гудрона. Однако, если продуктом является деготь, следует применить некаталитический неглубокий псевдоожиженный слой с последующим немедленным гашением газообразных продуктов.

C. Специфические технологии производства бионефти.

Производство бионефти максимально при средних температурах процесса (450-650) и коротком времени пребывания паров в реакторе.Полезными критериями для выбора технологий пиролиза для производства бионефти являются: i) выход биомасла на единицу массы древесины, который должен быть как можно более высоким, ii) мощность реактора процесса должна быть достаточно большой, чтобы ограничить количество шагов по увеличению мощности до полной мощности завода. Технологии пиролиза, включенные в следующий обзор, выбираются на основе этих критериев. Соответственно, было решено рассматривать только процессы с выходом биомасла более 50 мас.% В пересчете на сухую древесину и производительностью установки более 10 кг / ч.Схематическое расположение четырех известных технологий представлено на рис. 7.1; их особенности приведены в таблице 5 вместе с характеристиками «процесса вращения конуса Твенте».

а. Реактор с увлеченным потоком

Пиролиз биомассы в проточном реакторе с увлеченным потоком был изучен Гортоном и др. (1990) в Технологическом институте Джорджии, Атланта, Джорджия, США. Технологическая схема их процесса представлена ​​на рис. 7.1a. Вертикальная трубка реактора имеет длину 6,4 м и внутренний диаметр 0 мкм.15м. Воздух и пропан вводятся стехиометрически и сгорают в нижней части их реактора. Полученный горячий дымовой газ течет вверх по трубе, проходя через точку сбора биомассы. Таким образом, тепловая энергия горючего газа используется для нагрева частиц биомассы и, при необходимости, для обеспечения тепла реакции пиролиза. Типичные рабочие условия — отношение массового расхода газа-носителя к массовому потоку пиролиза около 4, температура на входе в реактор 900 ° C, атмосферное давление в реакторе и пропускная способность реактора 500 кг.час Недостатком является необходимость в большом количестве газа-носителя (азота).

г. Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем.

Реактор с восходящим потоком циркулирующей жидкости эксплуатируется компанией Ensyn в Оттаве, Канада (Graham, 1988). Рис. 7.1b показывает, что частицы биомассы и предварительно нагретый песок подаются вместе в нижнюю часть реактора с циркулирующей жидкостью. К сожалению, в литературе нет данных о размерах и расходах предварительно нагретого газа-носителя и песка для этого процесса.Обычно этот реактор работает при температуре 600 ° C и производительности по биомассе 100 кг / ч. Утверждается, что 60% биомасла можно получить из древесины тополя в качестве исходного сырья. Использование песка в качестве теплоносителя дает преимущество компактной конструкции из-за высокой скорости передачи тепла от песка к частицам биомассы. Еще одно преимущество — короткое время пребывания газа, за счет которого подавляется вторичный крекинг гудрона. Когда этот реактор становится масштабным, особое внимание следует уделять быстрому смешиванию частиц биомассы с твердым теплоносителем.И снова потребность в газе-носителе является недостатком.

г. Реактор с вакуумной печью

Вакуумный пиролиз полярной осины в многоподовом реакторе изучался Роем и др. (1992, 1993) в Университете Лаваля, Квебек, Канада. Шесть обогреваемых подов диаметром 0,7 м установлены наверху общей высотой 2 м как часть реактора, показанного на рис. 7.1c. Древесина подается в верхний отсек реактора и транспортируется вниз под действием силы тяжести и скребков, которые в настоящее время находятся в каждом отсеке.Если биомедицина полностью преобразована, нижнее отделение будет содержать только древесный уголь, который можно легко удалить из реактора. Температура верхнего пода составляет около 200 ° C и увеличивается по направлению к нижней части реактора, где она достигает 400 ° C для получения максимального количества бионефтепродуктов. Вакуумный насос используется для поддержания давления в реакторе на уровне 1 кПа. Трудность увеличения размера реактора связана с установкой вакуумного насоса большой мощности, который чувствителен к загрязнению, а также является очень дорогим.

г. Вихревой реактор

Вихревой реактор был построен Diebold and Power (1988) в Исследовательском институте солнечной энергии, Голден, Ко. США. Этот реактор имеет диаметр трубы 0,13 м и длину 0,7 м. Для правильной работы реактора частицы биомассы должны быть увлекаются потоком азота со скоростью 400 м / с и входят в трубку реактора по касательной (см. рис. 7.1d). В таких условиях частицы биомассы испытывают высокие центробежные силы, которые вызывают высокие скорости абляции частиц на нагретой стенке реактора (625 ° C).Удаляемые частицы оставляют на стенке жидкую пленку биомасла, которая быстро испаряется. Если древесные частицы не преобразуются полностью, они могут быть переработаны с помощью специального контура рециркуляции твердых частиц. В своей статье Диблод и Пауэр (1988) оценивают количество циклов, необходимых для достижения полного преобразования частиц биомассы, примерно в 15, что считается слишком высоким. Однако до сих пор было получено 80 мас.% Биомасла на основе сухой древесины.

В зависимости от используемого процесса первичные продукты могут быть газовыми, жидкими и твердыми.Большинство проектов заинтересованы в жидких продуктах из-за их высокой энергоемкости и потенциала замещения нефти.

Жидкость при образовании приближается к биомассе по элементному составу с немного более высокой теплотворной способностью 20-25 МДж / кг и состоит из очень сложной смеси кислородсодержащих углеводородов. Сложность возникает из-за разложения лигнина и широкого спектра фенольных соединений. Жидкость часто называют маслом, но она больше похожа на деготь. Это также может быть разложено до жидкого углеводородного топлива.Неочищенная жидкость пиролиза представляет собой густую смолистую жидкость с содержанием воды до 20% и вязкостью как тяжелая нефть.

Твердым продуктом процесса пиролиза является уголь, который имеет ограниченное применение в развитых странах для металлургии и отдыха. Альтернативный подход к жидким продуктам заключается в измельчении автомобиля и замачивании его водой со стабилизатором. Сообщалось о стабильной и подвижной концентрации до 60 мас.%. Суспензию также можно приготовить из биомасла и полукокса, но максимальная концентрация твердого вещества составляет 30%.

Газовый продукт пиролиза обычно представляет собой топливный газ MHV около 15-22 МДж / м.миль 3 . или низковольтный топливный газ с концентрацией около 4-8 МДж / Нм 3 от частичной газификации в зависимости от параметров подачи и обработки.

Рис. 7.1 Схема четырех известных технологий.
A. Реактор с увлеченным потоком (GIT)

Рис. 7.1 Схематическое расположение четырех известных технологий.
B. Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем (ENSYN)

Фиг.7.1 Схематическое расположение четырех известных технологий.
C. Многоподовый реактор (Университет Лаваля)

Рис. 7.1 Схематическое расположение четырех известных технологий.
D. Вихревой реактор (SERI)

Сырье, обычно рассматриваемое для термохимической переработки, — это древесина и древесные отходы, энергетические культуры, такие как лесное хозяйство с коротким оборотом и сладкое сорго, сельскохозяйственные отходы и мусор. Основными техническими критериями пригодности для термохимической обработки являются влажность, зольность и характеристики.Основными экономическими критериями являются стоимость, которая включает производство, сбор и транспортировку, и количество, которое включает доступность. Существует также вопрос о конкурирующих применениях, таких как производство целлюлозы и картона, сжигание, рециркуляция или рекуперация материалов, а не рекуперация энергии.

7.4.1 Сушка исходного сырья

Обычно для пиролиза требуется сырье с влажностью менее 15%, но существует оптимизация между содержанием влаги и эффективностью процесса конверсии.Фактическое содержание влаги, необходимое для процесса конверсии, очень незначительно между конверсионными установками. Полученная биомасса обычно имеет влажность в диапазоне 50-60% (в сыром виде).

Пассивная сушка во время летнего хранения может снизить это количество примерно до 30 %. Активная сушка силоса позволяет снизить влажность до 12%. Сушка может быть выполнена либо очень простыми средствами, такими как сушка вблизи окружающей среды, солнечная сушка или потоки отходящего тепла, либо с помощью специально разработанных сушилок, работающих на месте.Коммерческие сушилки доступны во многих формах и на разных площадках, но наиболее распространенными являются вращающиеся печи и сушилки с неглубоким псевдоожиженным слоем.

7.4.2 Характеристики исходного сырья

Основные физические характеристики биомассы приведены в Таблице 7.6. Отличительные особенности: довольно высокое содержание влаги, низкая насыпная плотность и широкий диапазон размеров частиц.

Таблица 7.6 Типичные свойства исходного сырья

Сырье

Лесные отходы

дерево процессов

целиком

MSW

Солома

влажность (% )

30-60

20-60

40-60

15-40

10-20

плотность (кг / м3)

300

350

300

350

200

7.4.3 Производство пиролиза, связанное с составом биомассы

Пиролиз древесины приводит к образованию газа, смолы и полукокса (твердого вещества). Конечно, выход этих продуктов напрямую зависит от состава биомассы.

Биомасса состоит из трех основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Целлюлоза представляет собой прямую и жесткую молекулу со степенью полимеризации приблизительно 10.000 единиц глюкозы (сахар C6). Гемицеллюлоза — это полимеры, построенные из сахаров C5, C6 со степенью полимеризации около 200 единиц сахара.И целлюлоза, и гемицеллюлоза могут испаряться с незначительным образованием полукокса при температурах выше 500 ° C. Лигнин представляет собой трехмерный разветвленный полимер, состоящий из фенольных единиц. Из-за ароматического содержания лигнина он медленно разлагается при нагревании и составляет большую часть Образование угля. Помимо основного состава клеточной стенки, такого как целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин, биомасса часто содержит различные количества видов, называемых «экстрактивными веществами». Эти экстрактивные вещества, которые растворимы в полярных или неполярных растворителях, состоят из терпенов, жирных кислот, ароматические соединения и эфирное масло.Состав различных материалов биомассы представлен в таблице 7.7.

Таблица 7.7 ​​Состав различных типов биомассы

Тип

класс

HCL

ЛИГ

Экстра.

ЯСЕНЬ

Мягкая древесина

41

24

28

2

0.4

Твердая древесина

39

35

20

3

0,3

Кора сосновая

34

16

34

14

2

Солома (пшеница)

40

28

17

11

7

Рисовая шелуха

30

25

12

18

16

Торф

10

32

44

11

6

примечание: CL — целлюлоза; HCL-гемицеллюлоза; LIG-лигнин

Фиг.7.2 показывает процессы, которые управляют пиролизом частиц биомассы. Сначала тепло переносится к поверхности частицы за счет теплопроводности. Нагретый объемный элемент внутри частицы биомассы впоследствии разложился на обугленные и паровые фрагменты, которые состоят из значительных газов (бионефти) и незначительных газов. Из-за объемного образования пара внутри пористой частицы создается давление, которое достигает максимума в центре частицы и уменьшается по направлению к поверхности частицы. Пары, образующиеся внутри пор биомассы, подвергаются дальнейшему растрескиванию, что приводит к образованию полукокса, газов и термически стабильных смол.Длительное время пребывания паров внутри крупных частиц s при низких температурах пиролиза объясняет образование древесного угля в корпусе. Однако этот механизм отсутствует, если размер частиц 1 меньше 1 мм. Когда газообразные продукты покидают частицу биомассы, они попадают в окружающую газовую фазу, где могут разлагаться дальше. Каждый из этих элементарных процессов анализируется ниже с точки зрения свойств частиц, условий процесса и конструкции реактора.

Рис. 7.2. Эскиз разлагающейся древесной частицы, в том числе
задействованные пути реакции

Пилотный реактор пиролиза биомассы с вращающимся конусом спроектирован и поставлен Университетом Твенте, Нидерланды.Его производительность 50 кг / час. Вращающийся конус — это реактор нового типа для мгновенного пиролиза биомассы для максимального увеличения производства бионефти. Частицы древесины, подаваемые на дно вращающегося конуса вместе с избытком частиц инертного теплоносителя, преобразуются, перемещаясь по спирали вверх вдоль горячей стенки конуса. Геометрия конуса, используемого в работе, определяется верхним углом 90 градусов радиан и максимальным диаметром 650 мм. Наиболее важными преимуществами технологии атмосферного вращающегося конуса являются ее высокая селективность по отношению к бионефти и отсутствие разбавляющего газа.Выход бионефти сопоставим с выходом других технологий производства бионефти.

Отличительными особенностями этого реактора являются: быстрый нагрев (5000 К / с) твердых веществ, короткое время пребывания твердых частиц (0,5 с) и небольшое время пребывания в газовой фазе (0,3 с). Продукты, полученные в результате мгновенного пиролиза древесной пыли в реакторе с вращающимся конусом, представляют собой неконденсируемые газы, биомасло (гудрон) и полукокс. Поскольку не требуется газа-носителя (снижение затрат), продукты пиролиза будут образовываться в высоких концентрациях.Если необходимо. уменьшение объема газовой фазы внутри вращающегося конуса возможно за счет перекрытия части объема внутри вращающегося конуса; он сокращает время пребывания газовой фазы в реакторе, за счет чего подавляется крекинг смолы в газовой фазе. На рис. 7.3 показано поперечное сечение реактора, в котором виден вращающийся конус.

Рис. 7.3 Поперечное сечение реактора с вращающимся конусом

Выводы и проблемы

Пиролиз является наиболее универсальной системой конверсии биомассы, предлагает высокие выходы жидких продуктов, которые можно использовать напрямую или модернизировать, эта технология открывает большие перспективы для топлива и химикатов, постоянные исследования и разработки необходимы для реализации потенциала.

Для продуктов с более высокой жидкостью используются более продвинутые процессы в Университете Твенте, Альтене, Ватерлоо, Тюбингенском университете и Исследовательском институте солнечной энергии.

Для интегрированной системы. еще предстоит выполнить следующие работы:

— Сбор данных о процессах производства, сбора, переработки и улучшения биомассы;
— Сбор данных о затратах на транспортировку и обработку биомассы и производных продуктов.
— Продолжение технико-экономических оценочных исследований для оптимизации системы.
— Сделайте установку более дешевой и простой в эксплуатации.


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *