Пиролиз: что это, определение понятия, методы и их использование

Виды установок

Пиролизные установки для переработки бытовых и промышленных отходов существуют давно. Они преобразуют твердые материалы в горючие газы. Наряду с крупными устройствами производительностью несколько тысяч тонн в год имеются небольшие, которые генерируют электроэнергию.

В 2000-е годы появились модели, предназначенные для получения биоугля.

Комплекс обращения с отходами, оборудованный пиролизной установкой, Канада

Технические комплексы собирают из разных модулей. Например, устройство, перерабатывающее пластмассы и резиновые изделия, может состоять из печи пиролиза, расположенной выше системы вытяжки отработанных газов, линии химосинтеза, вентилятора, дымососов, силовой части.

Этапы обработки мусора

Прежде чем сжечь отходы, их подготавливают: измельчают и высушивают. Сушка — это процесс, требующий наибольшее количество энергии. При переработке древесины ее высушивают до 15%. Помимо удаления воды из дерева, заменяются некоторые компоненты.

Только после предварительной подготовки приступают к пиролизу отходов. Сначала разлагаются самые нестабильные части мусора. Их расщепление наступает при температуре до 300°С. В это время выделяется уксусная кислота, двуокись углерода и угарный газ.

Этот процесс является экзотермическим, то есть сопровождается обильным выделением тепла. Активно образуется метанол, углеводород, аммиак, эфиры.

На последних этапах пиролиза макулатуры и других древесных остатков происходит прокаливание оставшихся в установке веществ. В этот момент температура достигает 500°С и продолжает расти. Выделяется смола с большой молекулярной массой, летучие газы. К примеру, водород, углекислый и угарный газы. В итоге остается древесный уголь.

Типы установок в зависимости от перерабатываемого материала

Пиролизные установки построены по одному принципу, различия в конструкции и режимах работы обусловлены сферой применения конкретного агрегата. Для утилизации некоторых отходов требуется более высокая температура.

Пиролизная установка

Переработка древесины протекает при низких (400-500°C) температурах. В результате процесса из установки извлекают древесный уголь, смолу, метиловый спирт, уксусную кислоту, ацетон.

Крекинг (процесс термического разложения) предельных углеводородов протекает при средних (700°С) температурах. На выходе получаются бензол, этилен, пропилен.

Пиролиз метана — высокотемпературный (1500°C) процесс, в результате которого образуется ацетилен. Продукты пиролиза быстро охлаждаются, после чего используются для производства синтетического каучука.

Низкотемпературный пиролиз ТБО осложнён необходимостью улавливать вредные летучие продукты горения: серу, фосфор и хлор. Требуется установка фильтров.

Этапы обработки мусора

Прежде чем сжечь отходы, их подготавливают: измельчают и высушивают. Сушка — это процесс, требующий наибольшее количество энергии. При переработке древесины ее высушивают до 15%. Помимо удаления воды из дерева, заменяются некоторые компоненты.

Только после предварительной подготовки приступают к пиролизу отходов. Сначала разлагаются самые нестабильные части мусора. Их расщепление наступает при температуре до 300°С. В это время выделяется уксусная кислота, двуокись углерода и угарный газ.

Этот процесс является экзотермическим, то есть сопровождается обильным выделением тепла. Активно образуется метанол, углеводород, аммиак, эфиры.

На последних этапах пиролиза макулатуры и других древесных остатков происходит прокаливание оставшихся в установке веществ. В этот момент температура достигает 500°С и продолжает расти. Выделяется смола с большой молекулярной массой, летучие газы. К примеру, водород, углекислый и угарный газы. В итоге остается древесный уголь.

Влияние повышенной влажности

Большое содержание влаги в исходном материале одинаково пагубно влияет на реакции горения и пиролиза. Рассмотрим процессы на примере сжигания древесины:

1. При горении выделяемая энергия тратится на испарение воды, содержащейся в дровах. Количество теплоты на выходе существенно уменьшается, топливо сжигается впустую.
2. Влага сильно замедляет термическое разложение вещества. Часть затрачиваемой на прогрев теплоты отнимает испаряющаяся вода, нужная температура (минимум 500 °C) не достигается. Пиролиз древесины, содержащей свыше 50% влаги, практически невозможен.

Лучший показатель влажности для плодотворного сжигания либо разложения древесины в газогенераторе – 8…15%. В домашних условиях нереально добиться таких показателей, длительная сушка дров под навесом позволяет достичь 20—25% влагосодержания.

Сырые дрова плохо горят и сильно дымят, потому что от нагрева выделяется водяной пар и сажа

Продукты переработки

Объем и вид продуктов пиролиза бывает разным. Играет роль материал, который подвергался переработке, количество сырья, длительность и температура процесса. В результате сгорания образуются такие продукты пиролиза:

• пиролитическое масло;
• электрическая и тепловая энергия;
• дизельное топливо;
• пирогаз;
• пикарбон — твердый остаток, по сути являющийся древесным углем.

Пиролитическое масло используют в качестве топлива для печи. По сути это аналог мазута. Еще продукт используют в виде сырья для вторичной переработки.

Все эти продукты должны получатся в теории. Но на практике этого не всегда можно добиться. Чтобы получить дизельное топливо, необходимо тщательно разделить отходы. Извлечь сырье из несортированных остатков практически невозможно.

Виды пиролиза

Рассматривая пиролиз, как процедуру обработки различных видов отходов, выделяют 3 классификации.

Сухой метод и окислительный пиролиз

Окислительный метод применяют для обработки жидких и газообразных отходов. Он эффективен при нейтрализации нефтесодержащих элементов, пластика, покрышек и иных веществ.

Низко и высокотемпературный пиролиз ТБО

Низкотемпературный пиролиз предполагает обработку при поддержании температуры от 450 до 900 градусов. В процессе вырабатывается меньший объем газов, но остаток твердых веществ больше.

Второй характеризуется горением в камере с жаром свыше 900 градусов. При этом вырабатывается довольно большой объем газов с минимальным содержанием смол.

Быстрый и медленный пиролиз

Следующее разделение производится на основе продолжительности. Процедура быстрого пиролиза подобна воде в кипящем масле. Она закипает моментально. Технологии быстрого пиролиза отличаются способами передачи тепловой энергии от носителя к исходному веществу.

Процедура медленного пиролиза сравнима с нагреванием и закипанием.

Преимущества и недостатки разных видов пиролиза

Каждый вариант имеет плюсы и минусы.

Если сравнивать переработку при высоких и низких температурах, то второй вариант допускает проведение процедуры без предварительной сортировки. При этом выработка вредных окисей серы и азота будет минимальной.

Способ обладает минусами:

• высокая стоимость оборудования;
• сложность установки в сочетании с большими размерами;
• для введения оборудования для переработки в действие потребуется много работников и финансовых вложений;
• высокомолекулярные элементы не расщепляются.

Плюсы обработки сырья при высокой температуре:

• Основной плюс высокотемпературного метода — остаток твердых отходов по мере завершения процедуры равен нулю;
• вырабатываемый пиролизный газ подобен натуральному. Он применяется для вырабатывания тепло- и электроэнергии;
• легкость при очистке;
• исключена вероятность образования нежелательных диоксидов (процесс исключает поступление кислорода в камеру сгорания);
• образованная жидкость перенаправляется для производства нефтепродуктов.

Высокотемпературный пиролиз ТБО

Самым эффективным и экологически безопасным способом переработки ТБО остается высокотемпературный пиролиз.

При этом получают большой объем пиролизного газа, шлаки и продукты, которые с успехом применяются в промышленности и производстве.

Немаловажным достоинством метода является возможность переработки бытовых отходов без предварительной сортировки, обработки и сушки.

Проводится процесс высокотемпературного пиролиза по следующему алгоритму:

1. Путем индукционного сепарирования из поступившего на завод мусора отбирают крупногабаритные предметы.
2. Подготовленное утильсырье перерабатывают в газофикаторе и получают пиролизный газ. При этом выделяются побочные химические вещества: хлор, фтор и азот.
3. Очистка синтез-газа до безопасного для экологии состояния и увеличения его энергоемкости.
4. Охлаждение пиролизного газа и его отправка в скруббер, где он очищается от примесей — соединений серы, фтора, хлора и цианидов щелочными растворами.
5. Сжигание уже чистого синтез-газа в особых котлах-утилизаторах. При этом получают электроэнергию, пар или горячую воду.

Высокотемпературный пиролиз на данном этапе остается самым перспективным направлением утилизации мусора. При этом достигаются цели экологической безопасности и получения полезной вторичной продукции.

Газификация при воздействии высоких температур (от 850 до 1450 градусов) позволяет перерабатывать любые ТБО без сортировки, сушки и предварительной обработки.

Схема переработки изношенной авторезины методом пиролиза. Для увеличения картинки нажмите на нее

Преимущества и недостатки разных видов пиролиза

Каждый из типов имеет свои плюсы и минусы. Низкотемпературный пиролиз обладает такими преимуществами:

• можно перерабатывать мусор без сортировки;
• минимальное выделение токсичных окисей серы и азота.

Но минусов у этого метода больше, чем плюсов. Среди них:

• высокая стоимость установок;
• большие габариты печей и сложная конструкция;
• для эксплуатации необходимо много средств и рабочей силы;
• не распадаются высокомолекулярные соединения.

Среди преимуществ высокотемпературного пиролиза можно выделить следующие:

• газ используют в качестве сырья для тепловой энергии;
• на выходе газ имеет минимальное количество примесей;
• жидкие продукты пиролиза (масло) используют как заменитель нефти;
• золу применяют в дорожном строительстве.

Высокотемпературная переработка более выгодна с экономической точки зрения. Она требует меньше затрат, а продукты пиролиза можно использовать повторно.

Назначение

Пиролиз или паровой крекинг – это нефтехимический процесс, при котором насыщенные углеводороды распадаются на более мелкие, часто ненасыщенные, углеводороды. Это основной промышленный метод получения более легких олефинов, включая этилен и пропилен.

Этилен является одним из основных нефтехимических продуктов в мире, поскольку он является базой для синтеза многих химических веществ и продуктов. Мировое потребление этилена в 2018 году составило 164 млн тонн, а пропилена 106 млн тонн, бутадиена – 16 млн тонн. Согласно исследованиям, спрос на этилен будет расти на 3,3-3,4% ежегодно до 2025 года. В настоящее время паровой крекинг является преобладающей технологией производства этилена. Общая производственная мощность по всему миру составляет более 150 миллионов тонн в год.

Структура потребления продуктов пиролиза

Использование в быту

На бытовом уровне технологии пиролиза применяются для получения тепла и древесного угля, эффективной очистки духовок от трудно удаляемого нагара.

Пиролизные котлы для отопления

Благодаря особой конструкции у пиролизных котлов с естественной подачей кислорода высокий КПД. Сырьем служат древесина и древесный газ. При их сжигании образуется мало вредных для окружающей среды веществ. Количество производимого тепла зависит от качества топлива. Некоторые котлы рассчитаны на щепу, топливные гранулы, уголь, кокс.

Главная часть устройства — две камеры сгорания, у каждой из которых своя функция. В верхней сырье высушивается, превращается в древесный газ. Там же сгорают некоторые составляющие газа.

Трудно сжигаемые попадают в нижнюю камеру, где преобразуются в тепло при температуре выше 1000 °C.

Очистка духового шкафа

Большинство новых моделей духовок способны самоочищаться. Происходит это за счет высокой температуры. Грязь внутри духового шкафа карбонизируется, отпадает сама или легко удаляется. Этот процесс, занимающий около трех часов, относительно энергоемкий: расход электроэнергии в среднем составляет 3-4 кВт⋅ч. Пепел устраняется влажной губкой после охлаждения устройства. Перед пиролитическим самоочищением убирают решетки, кастрюли, противни.

Для получения древесного угля

При переработке древесины лиственных или хвойных пород образуются древесные:

• уголь,
• уксус,
• газы,
• смола.

В зависимости от температуры выделяют несколько фаз процесса. Когда она поднимается выше 280 °C, начинается сильная экзотермическая реакция, высвобождается много энергии. В последней фазе (t>500 °C) из дымовых газов при их прохождении через обугленные слои выделяются горючий монооксид углерода и водород. Твердый остаток — красный, черный или белый уголь.

Как осуществляют пиролиз нефти?

В промышленных условиях пиролиз нефти осуществляют при:

• температурах 800-900 °C;
• давлениях, близких к атмосферному (на входе в пирозмеевик ~ 0,3 МПа, на выходе – 0,1 МПа избыточных);
• времени пребывания сырья в пирозмеевике 0,1 – 0,5 сек.

Условно все реакции при пиролизе можно разделить на первичные и вторичные. Первичные реакции протекают с увеличением объёма газа реакционной массы.

Это, в основном, реакции расщепления высокомолекулярных парафинов и нафтеновых углеводородов с образованием углеводородов с меньшей молекулярной массой. Вторичные реакции конденсации протекают, преимущественно, на поздних стадиях пиролиза.

В связи с увеличением молекулярной массы молекул продуктов реакции происходит уменьшение газообразного объёма реакционной массы – это один из основополагающих факторов, к которым приводит пиролиз нефти.

В основном, реакции образования ароматических, полиядерных ароматических углеводородов типа нафталин, антрацен в результате реакции конденсации/поликонденсации ведут к синтезу термически стабильных ароматических углеводородов в том числе, в результате реакций типа Дильса-Альдера.

К вторичным реакциям можно отнести реакции образования различных пастообразных водородных соединений углерода, которые в промышленности принято называть пёком. Лишённый водорода продукт, обожжённый при очень высокой температуре – это кокс.

Пиролитический кокс отличается по свойствам от каменоугольного кокса. Деление реакций на первичные (разрушение тяжёлых молекул) и вторичные (синтез поликонденсированных ароматичеких углеводородов) условно.

Виды

Важным фактором протекания пиролиза является температура. В зависимости от температуры, происходит полное или частичное разложение составляющих смешанного мусора. Пиролиз подразделяется на два типа, в зависимости от того, насколько высока температура воздействия на отходы.

Низкотемпературный

Низкотемпературным пиролизом называется процесс разложения при температуре до 900 градусов. Рабочая температура при этом – около 450 градусов.

Пиролизного газа и смолы при этом образуется немного.

Схема низкотемпературного пиролиза

Тяжёлые металлы при таком способе не выплавляются, а выпадают в твёрдый осадок, который нужно захоронить на полигоне.

Низкотемпературный пиролиз позволяет в несколько раз уменьшить объём отходов. Они становятся менее опасными для окружающей среды. Продукты пиролиза можно использовать в качестве топлива.

Высокотемпературный

Высокотемпературный пиролиз протекает при температуре выше 900 градусов. Отходы также распадаются на газ, пиролизное масло и полукокс.

Чистота пиролизного газа, полученного при высоких температурах сравнима с природным газом. Тяжёлые металлы при применении такой технологии можно отделить от золы.

Схема высокотемпературного пиролиза

Для высокотемпературного пиролиза подходят только некрупные отходы. Для того чтобы запустить процесс, смешанный мусор нужно сортировать на крупные и мелкие фракции. Крупные фракции после сортировки дробят и также загружают в установку.

Низкотемпературный способ пиролиза применяется для уже сортированных отходов. Он не подойдёт для смешанного мусора, в котором присутствуют диоксины. Для пиролиза при низких температурах, сырьё нужно также просушить.

Установки для высокотемпературного метода требовательны только к размеру исходного сырья. Сушка происходит непосредственно в реакторе, а на выходе получается остаток, свободный от диоксинов и тяжёлых металлов.

Как выбрать пиролизный котел

Рынок предоставляет широкий выбор покупателю. Большинство агрегатов являются творением чешских производителей, но лидерство держат германские представители. Практически все модели нуждаются в электроснабжении, они могут работать на угле, дереве, или быть комбинированными.

При выборе стоит обратить внимание на:

• мощность агрегата;
• внешний дизайн;
• количество контуров.

Приобретая такой отопительный прибор необходимо правильно выбрать его мощность, чтобы тепла было достаточно для помещения. Ориентир следующий: 1кВт мощности пиролизного котла требуется, чтобы отопить 10 кв. м помещения. Это с учетом того, что дом хорошо утеплен, высота стен не превышает 3-х метров. Если же возможны тепловые потери дома, покупатель не уверен в надежности постройки, тогда в расчет берется не 1 кВт, а 1,3 кВт. К примеру, для помещения площадью в 30 кв. м нужен пиролизный агрегат с мощностью не ниже 3,9 кВт (1,3 кВт * 30 кв. м / 10 = 3,9 кВт).

Пиролизные котлы – технологические приборы, имеют большое количество электроники и разнообразных настроек, более дорогостоящие имеют пульт управления и керамическую топку, которая позволяет сохранять тепло длительное время, хороших технических характеристик. Можно встретить и более новые модели: пиролизный котел в чугунном корпусе (немецкий производитель Dakon).

Существуют и модели, которые все же могут функционировать без электричества. Это котлы ОРОР (чешские). Суть их работы в следующем: формирование газов происходит во время пиролиза топлива, их путь проходит горелкой диффузионного типа, где направляются к камере сгорания.

Благодаря вторичному воздуху происходит сгорание. Вторичный воздух не усиливается вентилятором и не направляет к камере сгорания, в отличие от большего количества моделей, его засасывает в камеру во время передвижения газов. Этому способствует специальная порфированая трубка. Благодаря открытию задвижек вторичного и первичного воздуха, регулируется мощность котла. Такие модели работают полностью автономно, гарантируют КПД в 89%.

Автономные системы отопления актуальны прежде всего там, где нет возможности подключения к магистральному теплоснабжению. Одним из современных видов таких систем являются твердотопливные пиролизные котлы, имеющие длительный период горения.

Разнообразные модели, имеющиеся в продаже, отличаются мощностью, комплектацией и ценой. Такие котлы имеют высокую эффективность и минимальное количество выбросов в атмосферу продуктов сгорания. Возможность автоматизации управления делает их использование более удобным.

https://youtube.com/watch?v=udNgUNS6-cw

Виды пиролиза, причины их появления

Для реализации метода требуется дорогостоящее оборудование, необходима подготовка кадров. Несмотря на это заинтересованность в создании предприятий, занимающихся утилизацией ТБО по методу пиролиза есть.

• Во-первых, это эффективный метод использования вторичного сырья (фактически безотходный).
• Во-вторых, наблюдается заметный вклад в защиту экологической среды.
• В-третьих, не страдают жители территорий, прилегающих к заводам с таким методом переработки.

Появившись еще в 19 веке, пиролиз интенсивно развивался. Заинтересованные лица искали еще более приемлемые варианты для разложения отходов. Преследовались такие цели:

• сохранение безопасности для окружающей среды;
• сокращение расходов на переработку;
• создание условий для накопления результатов сжигания;
• получение экономической выгоды.

В итоге появились несколько видов метода, сосредоточимся на них. Формально их два: сухой и окислительный. Однако первый имеет собственные разновидности и характеристики.

Специфика применения

В идеальной ситуации пиролиз осуществляют в замкнутом пространстве без притока кислорода воздуха, с постоянным подводом энергии. Чтобы снизить затраты энергии на данный химический процесс, используют горючие газы, образующиеся во время пиролиза. В качестве основного оборудования, применяемого в производстве, необходимо упомянуть газогенераторы, фильтры, а также блоки охладителей.

Отходы в виде щепы, опилок, стружки помещают в печь, затем осуществляется процедура их сжигания при минимальной подаче воздуха. Учитывая зависимость между производительностью установки и температурой процесса, в промышленности используют вариант быстрого пиролиза, предполагающего разогревание сырья до максимальной температуры.

Выделяющиеся газы охлаждают, фильтруют, закачивают в специальные резервуары для последующего применения.

При пиролизе каменного угля получают смесь ценных продуктов. Особенность данного процесса заключается в необходимости нагревания смеси до высокой температуры. Какие ценные компоненты для химического производства можно получить при пиролизе древесины?

В первую очередь выделим кокс, применяемый в больших объемах в процессе плавки стали. Кроме того, в получаемой газообразной смеси содержится аммиак, востребованный в химии удобрений.

Анилин является основным компонентом эмалей и красок, получаемых в современной промышленности. Толуол – ценное сырье для производства красителей и взрывчатых веществ.

Удешевление сжигания ТБО

Снижение затрат на транспортировку отходов диктуют необходимость строительства двух мусоросжигательных заводов производительностью по 200 тыс. т отходов в год. Это наиболее рациональный вариант.

Следует рассмотреть возможность создания безотходного производства с использованием шлака и золы для дорожного строительства и стройиндустрии, обеспечив при этом извлечение остатков черного и цветного металлолома. Необходимо также предусмотреть в схеме завода двухступенчатую систему очистки выбросов, отвечающую самым жестким нормативам и требованиям. Аппараты очистки от летучей золы должны иметь эффективность не ниже 99%. Химическая очистка от газообразных загрязняющих веществ должна улавливать такие выбросы, как S0₂, NO₂, HCI и HF. Конструкция котлоагрегата должна обеспечивать полное дожигание органических и полиароматических веществ, образующихся в процессе горения отходов.

Популярные производители в России

В связи с актуальностью проблемы переработки мусора и хорошей окупаемостью пиролизных установок открытие своего перерабатывающего завода — популярный бизнес. Компании предлагают закупать оборудование оптом или в розницу, возможно строительство цехов под ключ.

Среди отечественных производителей пиролизных установок — «Эковторресурс», «Экопромсервис», «НПО Отечественные технологии», «Росэко».

Например, «Эковторресурс» предлагает модульную установку «Константа 6». В зависимости от модификации, она перерабатывает от 6 до 24 тонн сырья в сутки. Стоимость «Константы 6» в максимальной комплектации составляет 40 000 000 рублей, в базовой — 11 300 000 рублей. Установка модульная, возможно постепенное наращивание производственной мощности.

«Росэко» предлагает бюджетную модель агрегата для низкотемпературной переработки шин за 9 000 000 рублей. Производительность составляет от 100 кг/ч, масса установки — 6 тонн.

Вторичные продукты, получаемые при пиролизе

В процессе утилизации шин с помощью пиролиза получают технический углерод, который может применяться в качестве наполнителя в процессе производства различной прорезиненной продукции такой, как транспортные ленты, уплотнители, техпластины и пр. Углеродные фракции более низкого качества применяется в строительстве в роли добавок при производстве различных изделий из бетона, плиток для тротуара и др.

Пиролизный газ, получаемый при утилизации, напоминает природный и может применяться для получения тепловой энергии, а также на небольших электростанциях для генерирования электричества.

Металлические корды, которые остаются от шин могут повторно использоваться в металлургическом производстве для переплавки и производства другой металлической продукции.

Получаемая синтетическая нефть имеет состав, напоминающий природное сырье и может заменить многие из нефтепродуктов.

Низкотемпературная утилизация шин

Низкотемпературный пиролиз относится к процессам, при которых измельченные покрышки подвергаются температурному разложению в безвоздушной среде при Т= 400ºС…900ºС. После такого процесса в отходах отсутствуют биологически активные вещества, поэтому их можно хранить исключая вред окружающей среде. Пепел, который при этом образуется, отличается высокой плотностью, что минимизирует объем остатков, которые могут складироваться на небольшой площади.

Читать также: Приспособления для ушм своими руками чертежи

Преимущества низкотемпературного пиролиза

• простота хранения и транспортирования продуктов пиролиза;
• минимальный объем получаемых отходов;
• получение вторичного сырья, которое может использоваться для получения тепловой энергии.

Недостатки пиролиза

• низкотемпературный пиролиз не может обеспечить полного распада диоксинов;
• не происходит плавление тяжелых металлов, которые выпадают в осадок со шлаком.

Мифы о пиролизных ТТ-котлах

Главное конструктивное отличие газогенераторного отопителя от традиционного котла прямого горения – 2 камеры вместо одной. Между обеими топками устроена керамическая форсунка, воздух принудительно нагнетается вентилятором. Металлические стенки пиролизного агрегата защищены футеровкой из огнеупорного кирпича. Как он работает:

1. Дрова либо уголь закладывается в верхнюю (первичную) камеру и поджигается.
2. Автоматика запускает вентилятор наддува.
3. Когда температура в топливнике повышается до 500 градусов, начинается выделение пиролизных газов.
4. Увлекаемые общим потоком продуктов горения, эти летучие соединения попадают в нижнюю вторичную камеру, где дожигаются в присутствии кислорода (якобы).

Устройство газогенераторного отопителя в разрезе В действительности, образовавшийся синтез-газ начинает гореть еще в первичной топке, поскольку вентилятор подает избыточный воздух. Во вторую камеру направлен лишь факел пламени…и все. Дальше продукты горения движутся по жаровым трубам теплообменника, нагревают теплоноситель и улетают в дымоход.

Сторонники пиролизных теплогенераторов (к таковым относятся производители данного оборудования, продавцы и домашние мастера-умельцы) приписывают своим ТТ-котлам следующие преимущества:

• топливо сжигается полностью, остаток в зольнике практически нулевой;
• длительность горения – 10 часов и более;
• малый объем вредных выбросов в атмосферу;
• высокая экономичность за счет КПД 86…90% (показатели производителей) по сравнению с традиционными котлами эффективностью 75%.

Попытаемся разобраться в правдивости перечисленных утверждений. Момент первый: если топливник загружать сухими дровами (такие требуются согласно инструкции по эксплуатации отопителя), то после сжигания останется мелкий пепел. Создаваемый вентилятором и ускоряющийся в форсунке воздушный поток попросту выдует легкий остаток в дымоход.

Из-за принудительного нагнетания газов со стороны топки во вторичной камере остается лишь крупная фракция золы

Результат – практически пустой зольник, иллюзия полноты сгорания. Если заложить сухую древесину в классический ТТ-котел с турбонаддувом, получите аналогичный остаток – немного пепла на дне. То есть, полнота сжигания зависит от качества топлива, а не конструкции теплогенератора.

Кратко дадим ответы на оставшиеся утверждения:

1. Продолжительность горения 10—12 часов соответствует действительности. Другое дело, что показатель достигается за счет размеров топливной камеры (100 литров и больше), куда помещается много дров. Пиролиз абсолютно ни при чем.
2. Заверения об экологичности котла правдивы. Вентилятор нагнетает воздух с избытком, токсичных газов образуется очень мало. В режиме ожидания кислород в топку не поступает, дрова медленно тлеют и количество вредных выделений увеличивается.
3. КПД котла 90% — сказки. В режиме активного горения принцип работы котла аналогичен турбированным версиям традиционных агрегатов, чья эффективность не превышает 75%. При отключении вентилятора пламя затухает, тлеющие угли выделяют мало теплоты.

Вывод. Приобретение газогенераторной модели твердотопливного котла – затея весьма сомнительная. Агрегат втрое дороже обычных версий и вдвое тяжелее из-за футеровки. Самодельные теплогенераторы, как правило, надежнее и дешевле заводских, но чересчур громоздкие. По экономичности и другим характеристикам они не выигрывают у классических ТТ-котлов с турбиной либо цепным регулятором тяги.

Наше мнение подтвердит известный эксперт–практик в своем видеоролике:

Пиролизное оборудование для переработки отходов

Установки последнего поколения дают возможность обрабатывать различный органический мусор. При этом в процессе используется собственная вырабатываемая энергия.

Основа установки — реактор. В нем сгораю отходы. В верхнем отсеке мусор просушивается. Для этого устанавливается температура в рамках от 100 до 200 градусов. В средней камере температура достигает от 1000 до 1200 градусов. Здесь органические элементы разлагаются и проходят процедуру коксования.

Выделяемый при горении углерод выделяет тепло, тем самым поддерживая требуемую температуру. Нижний отсек предназначен для охлаждения. Температура не превышает 100 градусов. В этой части реактора остатки догорают и преобразуются в золу. Заключительный этап предполагает выведение компонентов из реактора для складирования или дальнейшей обработки.

Варианты пиролизного оборудования:

• для переработки шин;
• для отходов деревообработки, навоза и помета;
• универсальная. Она предназначается для переработки медицинских и пищевых отходов, продуктов дерево- и нефтепереработки, другого мусора.

Эти пиролизные установки большие. Если создать уменьшенную и упрощенную копию, то аппарат можно использовать в личных целях. Они позволят вырабатывать тепловую энергию и получать химические продукты.

Конструкция пиролизных печей

В промышленности распространение получили трубчатые пиролизные реакторы. Они состоят из двух частей, отличающихся характером теплообмена — радиационной и конвекционной. Именно в радиационной секции находятся трубчатые реакторы пиролиза (пирозмеевики), обогреваемые теплом сгорания внешне подаваемого горючего газа в горелках этой секции.

В радиационной секции пирозмеевики обогреваются не непосредственно пламенем горелок, а тепловым излучением (радиацией) от факела пламени (см. Формула Планка). и от теплового излучения внутренней огнеупорной кладки радиационной секции установки, непосредственно нагреваемой пламенем горелок.

В конвекционной части установки теплообмен между греющим газом — продуктами горения происходит за счет конвективного теплообмена. В этой части установки пиролиза происходит предварительный нагрев сырья, водяного пара, и нагрев до температуры начала пиролиза (600—650 °C). Газы в конвективную часть поступают из радиационной секции.

Для точной регулировки температуры в обеих секциях на выходе из установки установлен дымосос с регулирующим шибером для управления расходом дымовых газов.

Для энергетической эффективности пиролизные установки дополнительно оборудуют теплоутилизационными системами — котлами-утилизаторами. Кроме нагрева сырья и разбавляющего его водяного пара, в конвекционной части происходит нагрев питательной воды котла-утилизатора, и далее эта вода используется для охлаждения продуктов пиролиза, сама при этом подогревась. Полученная в результате частичного испарения воды пароводяная смесь, подается в барабан котла-утилизатора. В барабане происходит сепарация пара от жидкости. Насыщенный пар из барабана далее дополнительно перегревается в пароперегревателе этой же установки, в результате получается перегретый пар среднего давления, затем используемый в качестве рабочего тела паровой турбины, являющейся приводом компрессора-нагнетателя для сырья пиролиза — пирогаза.

В современных пиролизных установках в конвекционной части её располагают поверхности нагрева перегрева насыщенного пара до технологически приемлемой температуры (550 °C, при снижении температуры перегретого пара падает тепловой КПД, при высоких температурах снижается надёжность и безопасность установки из-за снижения прочности конструкционных сталей при высоких рабочих температурах). Эти меры позволили повысить КПД использования тепла в современных моделях печей пиролиза до 91—93 %.

Выводы и рекомендации по выбору

Выбирать из всех существующих котлов пиролизный имеет смысл при таком раскладе:

• вы готовы платить за эффективность и сохранение окружающей среды;
• бюджет позволяет приобрести отопитель и теплоаккумулятор нужного объема;
• в котельной хватает места под оборудование;
• есть возможность заготавливать качественные дрова, покупать брикеты либо сушить свежесрубленную древесину.

Модель теплогенератора подбирается по мощности и функциональности. Как правильно выбрать источник тепла на дровах для дома, читайте в нашей инструкции.

Изначально пиролизные бытовые котлы рассчитаны на установку бака-аккумулятора и использование хорошего топлива. Это западноевропейская практика, где твердотопливные агрегаты нельзя эксплуатировать без буферного резервуара.

У нас доходы не столь высоки, оттого домовладельцы экономят на всем – оборудовании, горючем, способе сжигания. Отсюда вывод: на данный момент газогенераторные установки несовместимы с нуждами и расходами большинства домовладельцев, ведь их не удастся правильно эксплуатировать.