Cum funcționează cazanele cu ardere cu piroliză? Piroliza este descompunerea sau descompunerea substanțelor organice și neorganice compusi organici din cauza lipsei de oxigen si expunerii la temperaturi ridicate. Cu alte cuvinte, aceasta este eliberarea de gaz la încălzire.

Cazan pe combustibil solid cu piroliză: principiu de funcționare

Adesea, încălzirea apei, a cărei particularitate este arderea separată a combustibilului solid și a substanțelor volatile care se formează în acest proces.
Din toate cele de mai sus rezultă că pentru aceste cazane cel mai eficient este solidul combustibil care are nivel inalt gazeificare(pelete, brichete, cărbune brun, Coca-Cola). Cu toate acestea, pentru un cazan cu ardere cu piroliză, nivelul lor de umiditate nu trebuie să depășească 35%, deoarece atunci când temperaturile cresc, se eliberează abur, care interferează cu procesele de ardere. Până la încetarea completă a procesului de ardere. Această condiție este un dezavantaj serios în cazanele cu piroliză.

Focarul este împărțit în două componente. Prima parte este bootabilă, din cauza deficitului de oxigen, foarte ardere lenta, combustibilul solid suferă un proces de piroliză, gazele eliberate în prima cameră ard în a doua cameră de ardere. Pentru a controla nivelul de ardere, aici este furnizat aer. Din prima cameră, îndepărtarea căldurii spre exterior este minimizată. Grătarul împarte aceste două camere între ele; combustibilul solid este plasat pe el. Adesea, alimentarea cu aer este crescută folosind un așa-numit aspirator de fum.

Puteți citi despre asta pe paginile site-ului nostru. Pe scurt, cel mai mult punctul principal Funcțiile unui cazan cu piroliză este de a încălzi lichidul de răcire nu datorită arderii în sine, ci datorită amestecului de gaze combustibile care se obține datorită procesului de ardere. Această eficiență se datorează faptului că temperatura la care arde combustibilul solid este mai mică decât temperatura de ardere a gazului care se formează după arderea combustibilului. În plus, arderea cu gaz necesită mult mai puțin oxigen decât arderea lemnului. Prin urmare Datorită arderii eficiente a gazului, timpul de ardere a lemnului însuși în focar este prelungit. Dacă toate acestea sunt greu de înțeles, atunci x Acest videoclip vă ajută să înțelegeți principiul de funcționare al unui cazan cu piroliză:

Avantajele și dezavantajele cazanelor cu piroliză

Desigur, cazanele cu piroliză sunt departe de a fi cele mai ieftine dintre cazanele pe combustibil solid, iar cazanul necesită energie electrică pentru a funcționa. E adevărat. Cu toate acestea, în ciuda acestor factori, procesul de ardere prin piroliză permite încă economii. Și în ceea ce privește funcționarea, astfel de cazane sunt foarte simple și fiabile. Este piroliza care vă permite să consumați combustibil foarte economic. Desigur, nu uitați asta În funcție de modelul ales, indicatorii de eficiență pot diferi, dar, de regulă, cu cât cazanul este mai scump, cu atât este mai economic în consumul de combustibil. Cel mai probabil veți aprecia beneficiile eficienței în aproximativ un an. În această perioadă cazanul de piroliză își dovedește eficiența în comparație cu alte cazane.

Separat, merită evidențiate cerințele de combustibil ale cazanelor cu piroliză.

Cazane de acest tip exigent la combustibil. Și anume, Pentru eficienta maxima, centrala trebuie incalzita cu lemne uscate. Acest lucru va oferi nu numai Eficiență ridicată, dar va prelungi și durata de viață cazan cu combustibil solid. Dacă luăm numere uscate, atunci:

• Când se utilizează lemn cu niveluri de umiditate de până la 20% , degajarea de căldură va avea loc în cantitate 4-5 kW pe oră.
• Dacă utilizați lemn cu un nivel de umiditate de aprox. 50% , atunci eliberarea de căldură va fi la jumătate - 2 kW pe oră

Deci există o relație directă între nivelul de eficiență și umiditatea lemnului care va fi folosit pentru încălzirea cazanului de piroliză. Acest lucru se datorează faptului că lemnul „umed” interferează cu cursul normal al pirolizei, creând fum, duhoare și alte probleme. Pe lângă acești factori, va exista și o aproape dublare a combustibilului și o scădere a eficienței, așa cum am menționat mai sus.

Să rezumam:

Avantajele cazanelor cu piroliză:

Defecte:

• Preț mare comparativ cu cazanele mai simple
• Dependenta din electricitate
• Nevoie crescută de uscăciune combustibil.

Pentru a decide ce cazan de piroliză specific aveți nevoie, vă sugerăm să vizitați pagina „Producători”.

Puțini proprietari înțeleg bine ce este piroliza și cum se produce. Dar toată lumea a auzit despre cazane de piroliză, a căror incredibilă performanta ridicata Producătorii și vânzătorii lor ne fac publicitate neobosit. Dar utilizatorii obișnuiți au început deja să se obișnuiască cu acest tip de campanii de publicitate, însoțind aproape orice produs și tratați-le cu prudență. Scopul acestui articol este de a explica cum are loc de fapt procesul de piroliză, în ce zone este utilizat și, de asemenea, de a evalua utilizarea lui în cazanele cu combustibil solid.

Piroliza lemnului

Cum proces chimic Acest fenomen însoțește arderea oricărei biomase. Acest lucru este ușor de verificat dacă efectuați un experiment simplu: puneți-l pe un fierbinte suprafata metalica o bucată mică de lemn uscat. Mulți dintre noi știm deja ce se va întâmpla în continuare, nici măcar nu trebuie să facem un experiment. În primul rând, copacul se va carboniza și începe să fumeze, iar apoi se poate arde și arde sau pur și simplu se poate descompune.

Din expunere temperatura ridicata are loc descompunerea termică (distrugerea) lemnului, în urma căreia se degajă diverse gaze inflamabile. Numărul lor depinde de temperatura de încălzire, motiv pentru care așchia suprafata fierbinte nu se aprinde întotdeauna. Când temperatura nu depășește 450 °C, se eliberează puține gaze, nu ating concentrația necesară și nu se aprind. Procesul de descompunere a așchiilor de lemn va dura ceva timp. perioadă lungă de timp si se termina intr-o mana de cenusa.

Temperatura optimă pentru piroliza lemnului la care un numar mare de gaze inflamabile, se află în intervalul 600-900 °C. Dacă suprafața de sub așchie este încălzită într-o asemenea măsură, atunci focul lemnului este inevitabil din cauza concentrației mari de gaze. După bliț, procesul se va accelera brusc, deoarece acum se hrănește cu căldură și torța se va descompune rapid. Dacă limitați accesul oxigenului la acesta, atunci focul nu va avea loc, iar descompunerea va avea loc cu aceeași viteză. Acest lucru face posibilă îndepărtarea gazelor rezultate și utilizarea lor în diverse scopuri.

Trebuie să înțelegeți că lemnul nu arde niciodată de la sine, gazele de piroliză rezultate se aprind, ceea ce necesită temperatură ridicată. Acesta este motivul pentru care un chibrit nu poate aprinde un buștean gros; este furnizată prea puțină căldură. Pentru o așchie subțire va fi suficientă reacția cu eliberarea gazului va începe rapid, ceea ce va duce la apariția unei flăcări.

Deci, piroliza este o reacție chimică de distrugere a unei substanțe cauzată de expunerea la temperaturi ridicate. ÎN conditii naturale se procedează împreună cu arderea. Vom arăta secvența procesului folosind lemn ca exemplu:

• încălzirea unei substanțe dintr-o sursă de căldură externă;
• la o temperatură de aproximativ 300 ° C, începe procesul de descompunere a substanței și eliberarea de hidrocarburi inflamabile;
• întrucât accesul oxigenului nu este limitat, iar căldura este furnizată sub formă de flacără deschisă, când se atinge 500 ° C cantitatea de gaze crește și acestea se aprind;
• Reacția de ardere are loc independent, fără o sursă de căldură externă. Hidrocarburile arse oferă cantitatea necesară căldură pentru descompunerea termică ulterioară a lemnului.

Domeniul de aplicare al pirolizei

ÎN ideal piroliza lemnului are loc în spatiu inchis fără aport de oxigen și cu un aport constant de căldură din exterior. Pentru a nu consuma resurse energetice costisitoare în acest scop, o parte din produsul final este folosită pentru a susține procesul - un amestec de gaze inflamabile. Amestecul conține metan, monoxid de carbon(CO) și hidrogen, substanțe neinflamabile prezente în acesta dioxid de carbonși azot.

Obținerea combustibilului gazos din diverse deșeuri de prelucrare a lemnului este principalul domeniu de aplicare a pirolizei lemnului în industrie.

Echipamentul principal pentru procesul tehnologic sunt cuptoarele de piroliză (generatoare de gaz), răcitoarele și unitățile de filtrare. Materiile prime sub formă de rumeguș, așchii de lemn și alte deșeuri sunt încărcate în cuptor și arse acolo cu o cantitate minimă de aer. Deoarece performanța instalației depinde direct de temperatură, industria folosește adesea așa-numita piroliză rapidă, când materia primă este încălzită la viteză mare. Amestecul de gaze este răcit și filtrat, după care este pompat în rezervoare pentru prelucrare ulterioară.

Din punctul de vedere al obținerii de compuși chimici utili, lemnul nu este la fel de interesant ca cărbunele. Dacă acesta din urmă este procesat în același mod, atunci se pot obține multe substanțe valoroase. Adevărat, pentru a provoca piroliza completă a cărbunelui, este necesar să se asigure o temperatură mai mare. Dar după sigur procese tehnologice Sunt produse următoarele produse:

• cocs: o componentă esențială implicată în topirea oțelului;
• amoniac: necesar pentru producerea îngrășămintelor;
• toluen: element de pornire pentru producerea diverșilor coloranți, precum și explozivi (trinitrotoluen);
• anilina: face parte din vopselele și emailurile produse prin mijloace chimice.

Produsele enumerate de piroliză a cărbunelui sunt doar o mică parte a listei, o imagine mai completă este prezentată în ilustrație:

Despre cazane de piroliză

Acest grup unități cu combustibil solid diferă de cazanele tradiționale cu ardere directă prin prezența a două camere în loc de una. După cum a fost planificat, în camera de ardere primară procesul este în derulare gazeificare combustibil solid când este furnizată o cantitate insuficientă de oxigen, iar în al doilea - arderea ulterioară a gazelor de piroliză eliberate cu adăugarea de aer secundar. Dar așa funcționează de fapt tehnologia de ardere? Pentru a înțelege acest lucru, trebuie să luăm în considerare designul generatorului de căldură.

În prezent, există 2 tipuri de cazane de piroliză, să ne uităm la designul fiecăruia în detaliu. Cel mai popular design este atunci când focarul principal este situat deasupra celui secundar. Între ele există o duză dreptunghiulară realizată din cărămizi de foc. Și acum atenție: aerul este pompat în focarul principal folosind un ventilator, intrând parțial în camera inferioară pentru gazele post-ardere. Adică, principiul pirolizei este încălcat de la bun început, deoarece în loc să limiteze oxigenul, ventilatorul creează un exces din acesta.

Ce dă asta? Arderea completă și eficientă a lemnului, fără a lăsa cenușă în urmă. Dar există o explicație pentru aceasta: lemnul uscat nu lasă în urmă cenușă, ci doar cenușă ușoară, din care jumătate este pur și simplu suflată de un ventilator printr-o duză în coș. Pe baza tuturor caracteristicilor acestui design, poate fi atribuit numele „cazan de explozie superioară”, deoarece ventilatorul forțează aerul să intre. camera superioara. Din acest motiv, temperatura de ardere crește, debitul de gaz crește, dar se arde imediat pe măsură ce trece prin duză. Acest algoritm de operare are puține în comun cu reactie chimica piroliza.

Cazan cu alimentare naturală cu oxigen

Într-un alt tip de generator de căldură, camerele sunt situate invers: focarul principal este dedesubt, focarul secundar este deasupra ei. În schimb, nu există duză, există o conductă de gaz obișnuită care conectează camerele între ele. Nu există ventilator aici; aerul este furnizat în mod natural la ambele focare - datorită tirajului coșului de fum. Mai mult, aprovizionarea se face prin canale separate. Trebuie remarcat faptul că în acest caz procesul de piroliză a lemnului este mai bine organizat, arderea în focar are loc cu un consum redus de aer, alimentarea sa este limitată de un amortizor.

Problema aici este alta: când este închis clapeta de aer De asemenea, temperatura procesului scade, iar randamentul de gaz scade. De asemenea, nu există suficient aer pentru camera secundară, așa că se transformă într-o conductă de gaz obișnuită, în care produsele de ardere își renunță căldura către pereții mantalei de apă. Dacă clapeta este deschisă, se formează mai multe gaze combustibile, dar acestea vor arde în focarul principal, intrând doar parțial în cel de-al doilea. Astfel de cazane cu piroliză amintesc mai mult de unitățile cu ardere directă, unde gazele de ardere fac mai multe treceri pentru un transfer mai bun de căldură. Și conform recenziilor utilizatorilor, aceștia nu se pot lăuda cu o eficiență sporită.

concluzii

Reacția chimică de descompunere termică a hidrocarburilor este utilizată pe scară largă în industrie nu numai pentru producerea de combustibili gazoși, ci și pentru sinteza tuturor tipurilor de substanțe utile. Este foarte posibil să se organizeze piroliza lemnului acasă, dar fezabilitatea acestei activități este extrem de scăzută. Si aici cazane pe lemne, numite piroliză, au o relație foarte mediocră cu acest proces, deși sunt mult mai scumpe decât de obicei.

Piroliza- Aceasta este descompunerea unei substanțe sub influența temperaturii. Respectiv, ardere prin piroliză- aceasta este arderea unei substanțe, cu descompunerea ei termică preliminară.

Piroliza lemnului este cunoscută de mult timp și este utilizată pe scară largă de către omenire pentru nevoile sale, în primul rând pentru producerea de materii prime chimice și combustibil. Cărbune(produs de piroliză a lemnului) a fost folosit în multe zone încă din cele mai vechi timpuri și este folosit și astăzi activitate umana. Gazul de piroliză (lemn) a fost folosit în Europa pentru iluminat și ca sursă de combustibil pentru motoare. combustie interna. Se spune în al doilea germanii lumii am condus mașini pe lemne cu generatoare de gaz de piroliză. În zilele noastre, piroliza lemnului prezintă interes pentru industria chimică.

Aici apare întrebarea despre diferența dintre arderea convențională și cea prin piroliză a unei substanțe (combustibil, lemn, lemn de foc).
Din punctul de vedere al cursului reacțiilor termochimice, nu există nicio diferență, nici în procesul de ardere în sine (convențional și piroliză), nici în rezultatul acestuia. Atât arderea convențională, cât și cea prin piroliză sunt același proces, care nu poate fi imaginat fără preîncălzirea și descompunerea termică (piroliza) a combustibilului.
Singura diferență este că atunci când ardere normală combustibil - piroliza și arderea produselor sale are loc într-un singur volum de spațiu, iar cu arderea prin piroliză - într-unul divizat.
Va fi mult mai ușor să observi diferența dacă te uiți înăuntru unul câte unul cazan convenționalși un cazan de piroliză.
Un cazan obișnuit are un focar. Combustibilul arde în această cutie de foc. În focar are loc atât piroliza combustibilului, cât și arderea produselor de piroliză.

Focar al unui cazan de piroliză

Un cazan cu piroliză nu are focar. Sau, mai degrabă, există, dar constă din două camere separate - o cameră de piroliză și o cameră de ardere. În camera de piroliză, desigur, are loc descompunerea termică a combustibilului și se produce gaz de piroliză. Apoi, produșii de descompunere (gazele de piroliză) intră în camera de ardere, unde ard sub forma unei flăcări. Această ardere a combustibilului, atunci când descompunerea sa termică (piroliză, generare de gaz) are loc într-o cameră, iar arderea produselor de piroliză are loc în cealaltă, se numește „combustie prin piroliză”. În consecință, unitățile de cazane care utilizează acest principiu de ardere a combustibilului se numesc cazane de piroliză sau generatoare de gaz.

Cazane de piroliză au două camere - o cameră de piroliză (încărcare) a combustibilului și o cameră de ardere.
În camera de piroliză, sub influența temperaturii ridicate, are loc descompunerea termică a lemnului și din acesta se eliberează gaz de piroliză (lemn).
În camera de ardere, gazul de piroliză (lemn) arde, eliberând căldură. În același timp, temperatura din camera de ardere poate ajunge la 1300 °C, ceea ce nu este posibil atunci când lemnele sunt arse în cazane convenționale.
Datorită prezenței a două camere în proiectarea cazanului de piroliză, se obține o eficiență ridicată (până la 92%) a cazanului și emisii reduse. Substanțe dăunătoareîn atmosferă. Datorită acestei soluții de proiectare, cazanele de piroliză se compară favorabil cu omologii lor tradiționali cu combustibil solid.

camera de generare a gazului a unui cazan de piroliză

camera de ardere a unui cazan de piroliză

După cum puteți vedea în fotografii, nu există foc în camera de piroliză, sunt doar cărbuni încinși. Lanterna de foc este situată în camera de ardere, unde puteți vedea o scară încinsă.