Пиролизная печь длительного горения – принцип работы, плюсы и минусы
Пиролизная печь на дровах: устройство, особенности работы, виды
4.8 (96%) голосов: 5Хотя в последнее время стали появляться новые способы отопления, многие жители разных уголков России, Западной Европы и стран СНГ, в особенности те, кому не доступен природный газ, продолжают обогревать свои жилища наиболее распространённым топливом, а именно углём, дровами и торфом. На смену классическим печкам на твёрдом топливе приходят современные пиролизные печи, которые отличаются большей эффективностью и оснащением автоматикой. Новые высокомощные модели функционируют на практически целиком сгораемом твёрдом топливе, имеют высокий коэффициент полезного действия и в силах выдерживать круглосуточную работу на одной или двух загрузках.
- Особенности и устройство пиролизной печи org/ListItem”> Виды печей пиролизного типа
- Плюсы и минусы использования пиролизной печи
Особенности и устройство пиролизной печи
Стоит разобраться, в чём отличие конструкции стандартной печи, работающей на твёрдом топливе, и благодаря чему происходит длительное горение топлива. Если вы когда-нибудь сталкивались с классическими устройствами, то, наверняка, в курсе, что дрова горят очень интенсивно. Чтобы сделать процесс медленнее, нужно либо добавлять больше дров, либо применять уголь, что будет отдавать намного больше теплоэнергии и при этом продлит время работы оборудования.
Принцип работы пиролизной печи длительного горения существенно отличается. Это обусловлено следующими параметрами:
- Имеют полностью герметичную топочную камеру, из-за которой подача кислорода становится намного медленнее и тем самым обеспечивается низкая интенсивность горения топлива.
- При контакте с высокими температурами древесный материал распадается сразу на две составляющих: кокс и пирогаз. В период работы отопительного оборудования они также сгорают и почти без отходов. Таким образом, пиролизная печь может функционировать от 6 до 36 часов на единичной топливной закладке (многое зависит от размера камеры cгорания).
Пиролиз – это разложение веществ органики (т.е. топлива) под воздействием температур на твёрдые остатки и пирогазы при нехватке воздуха.
Что касается конструктивных особенностей, пиролизная печь современного типа имеет верхнюю и нижнюю камеры. Камера сверху предусмотрена для топливной закладки и первичного горения, камера снизу необходима для сбора газа, который выделяется из тлеющего материала.
Принцип работы пиролизных печей с камерой сбора газа сверху
Скопленные газы в процессе горения отдают энергию теплообменнику оборудования. Горение в автоматическом режиме корректируется автоматикой – вентилятором, в функции которого входит нагнетание воздуха.
Поленья или другой вид топлива загружают чаще всего в верхнюю топку.
Виды печей пиролизного типа
Можно выделить следующие виды пиролизных печей:
- Одноконтурные устройства. Печи с одним контуром имеют две камеры сгорания, что разделены огнеупорной перегородкой.
- Двухконтурные устройства. Данные газогенераторные печи имеют такую же конструкцию, однако у них имеется дополнительный контур, который нагревает жидкость для горячего водоснабжения.
Также, исходя из материала изготовления теплового обменника, выделяют такие типы пиролизных печей:
- Устройства с теплообменником из чугуна. Срок эксплуатации — минимум два десятка лет, однако агрегат чувствителен в резким температурным перепадам в топочной камере. В таких агрессивных условиях чугунная пиролизная печь постепенно приходит в негодность.
- Устройства с теплообменником из стали. Срок службы — минимум 13 лет. Оборудование поддаётся процессам коррозии, однако не боится перепадов температур.
Пиролизная печь с водяным контуром в силах подогреть небольшой объём жидкости за короткий промежуток времени.
Владельцам недвижимости, желающим не приобретать печь пиролизного горения в специализированных магазинах, а сконструировать устройство своими руками, кстати станет мини пиролизная печь. Это та же печка, но небольших размеров, устанавливаемая в гаражах, банях или других помещений небольшого размера.
Особенности работы мини пиролизной печи представлено в видео.
Плюсы и минусы использования пиролизной печи
Пиролизная печь – это универсальное оборудование, имеющее ряд преимуществ, которые заслуживают рассмотрения:
- Экономность. С применением пиролиза можно добиться довольно экономного расходования топлива. Устройство функционирует на единичной закладке очень долгое время, что говорит о небольшом расходе топлива.
- Высокий КПД. Коэффициент полезного действия дровяной печи на пиролизе достигает 80 %. Это значение можно корректировать.
- Неприхотливость к топливу. В качестве топлива можно применять даже влажные поленья, однако содержание воды должно быть не более 20 %
- Высокая рабочая температура. Дерево перерабатывается при температуре +500 °C (сравните: пиролизное состояние нефти наступает при +800 °C!).
- Данная газогенераторная печь – это, наконец, прекрасный способ избавиться от различного мусора. В качестве топлива могут выступать древесные отходы и даже резина и полимеры!
- Экологичность – не менее важный параметр. Дым, поступающий в атмосферу в процессе горения, почти не содержит вредных веществ.
- Безопасность. Этот пункт обусловлен конструкцией пиролизной печи. Оборудование пожаробезопасно.
- Автономность процесса горения. Не требуется постоянно следить за конструкцией, устройство её простое, потому ей легко пользоваться.
- Минимальные отходы переработки. От функционирования пиролизной печи практически не остаётся копоти, также не требуется очень часто проводить чистку оборудования от сажи и золы.
- Долговечность. Печь пиролизного типа – это надёжная конструкция с долгим сроком службы.
Недостатки у пиролизных печей, как и у других отопительных оборудований, тоже имеются. Можно сказать, это даже скорее не недостатки, а особенности устройства:
- Главное требование к пиролизной печи является обустройство дымоходной трубы. Дымоход должен быть выполнен по строгим правилам, труба должна быть гладкой и прямой, достаточно высокой, с теплоизоляцией. Утепление дымоходной трубы требуется для того, чтобы дымоход не замерзал из-за образования конденсата при пониженных температурах в окружающей среде.
- Пиролизные устройства зависят от электрической энергии. Для их стабильного функционирования потребуется монтаж блока питания ИБП.
- Оборудование, безусловно, может работать на влажных поленьях, однако содержание в древесине воды более определённого значения способно снизить коэффициент полезного действия отопительной пиролизной печи.
- Из-за скопления паров воды процессы коррозии атакуют агрегат, поэтому обратную температуру жидкости не стоит опускать ниже 60 °C.
- Невозможность загрузки топлива в автоматическом режиме. Однако этот минус является не столь существенным для многих владельцев отопительных агрегатов.
- Высокая стоимость. Относительно высокая цена на пиролизную печь, по сравнению с классическими конструкциями обогрева, обусловлена положительными улучшенными характеристиками оборудования и наличием дополнительных функций.
Пиролизная печь на дровах – это оборудование современного типа, способное вырабатывать и одновременно сжигать печной газ при горении твёрдого топлива. Она не прихотлива к топливу, это могут быть дрова, уголь, пеллетные гранулы, опилки, в том числе различные отходы и мусор.
Пиролизная печь способна обеспечить вас и вашу семью надёжным и долговечным источником полноценного обогрева.
Виды пиролизных печей, их принцип работы и устройство, преимущества и недостатки
Одним из вариантов экономии топлива является применение печей или котлов длительного горения. На одной заправке топливом они работают гораздо дольше других видов отопительных устройств. К печам длительного горения относятся пиролизные печи. Рассмотрим их принцип действия пиролизных печей, их устройство, а так же преимущества и недостатки использования этих агрегатов для обогрева помещения и устройство.
Что такое пиролиз
В основе действия таких печей лежит принцип пиролиза— термического разложения органических веществ (в нашем случае топлива) на твердые остатки и пиролизные газы при недостатке кислорода. После чего полученный пиролизный газ при высокой температуре смешивается с воздухом (кислородом), что способствует почти полному сгоранию топлива и самого газа.
Если на промежуточном этапе отделить твердые остатки, то получится готовое производство угля (кокса) — углевыжигательная печь. Но нам это не нужно, мы рассмотрим данный процесс с точки зрения обогрева помещений.
А основной обогрев получается за счет выделения тепла при сгорании полученного газа, смешанного с воздухом. Далее рассмотрим, как достигается это конструктивно.
Устройство пиролизных печей
Классическое устройство пиролизной печи выглядит следующим образом. Имеется общий корпус. В него встроена топка с горелкой для закладки дров. Топка выполняется так, чтобы можно было обеспечить очень малый приток воздуха (герметичная, с плотной дверкой и хорошо работающей задвижкой, оборудованная приточно-вытяжным вентилятором). В нее закладываются дрова, поджигаются горелкой или вручную. После того, как они немного разгорятся, топка ограничивается в доступе кислорода.
Дрова обугливаются, получившийся при этом газ (наполовину азот и на половину — смесь водорода, угарного газа, метана и углекислого газа) снизу вверх по отдельному воздуховоду поступает во вторую камеру сгорания, где смешивается с воздухом (приток вторичного воздуха) в нужной пропорции и сгорает, выделяя тепло. Вторая камера сгорания конструктивно может быть совмещена с самим воздуховодом, или же с началом дымохода. Она может обслуживаться все тем же приточно-вытяжным вентилятором, может быть смонтирован отдельный вентилятор, а может работать только с помощью одних герметичных заслонок на естественной тяге (при хорошо продуманной системе дымохода).
Если твердые остатки от сгорания дров нужны — предусмотрено устройство для их извлечения. В кустарных или промышленных печах его роль, как правило, выполняет поворотная «реторта».
Реторта — это обычно круглая часть корпуса, в которую закладываются дрова, а потом снизу извлекается кокс, уголь.
От обычных печей пиролизная отличается тем, что фактически топливо в ней сгорает не сразу, а в два этапа, разлагаясь при этом на твердые остатки и газ.
Твердые остатки затем тоже сжигаются, тепло от них тоже используется для поддержания постоянства нужной температуры в первичной топке. Практически, дрова сжигаются полностью, от них остается очень мало золы — это еще одна особенность пиролизных печей. Обычно такие печи и котлы требуют удаления золы раз в несколько дней, а то и раз в неделю.
Достоинства и недостатки
У печей такого типа имеется ряд преимуществ. Перечислим основные.
- Высокая экономичность печи за счет более полного и длительного сгорания топлива.
- Экологически безопасная. В выходящих из дымохода продуктах сгорания очень мала доля вредных и грязных веществ. Практически, это небольшая доля CO и остальное — пар. Данные печи называются бездымные именно по этой причине. Как следствие — чистый дымоход и отсутствие сажи. Конечно, все это верно при использовании обычных дров или угля.
- Достаточно быстрый нагрев топлива.
- Более высокий КПД (до 85%), чем у обычных печей.
- Большой интервал тепловой мощности— печь может работать в диапазоне от 5 до 100% мощности.
- Возможность подключения любого контура отопления (с естественной и принудительной циркуляцией, для отопления и для отбора горячей воды для хозяйственных нужд).
- Возможно применение различных видов топлива, как твердого (вплоть до сырых дров, мусора и автомобильных покрышек), так и жидкого (существуют модели для сжигания машинного масла — отработки).
- Минимальный контроль человека — загрузка топливом раз в сутки и редкая выгрузка золы без останова печи.
Несмотря на многочисленные достоинства, у данных печей есть и ряд недостатков.
- Достаточно большие по размерам.
- Необходимо наличие площадки для складирования топлива.
- При сжигании мусора, различных отходов, все-таки присутствуют запахи и примеси при сжигании. Поэтому при планировании сжигания отходов следует продумать систему вентиляции в помещении с печью.
- Для наличия хорошо работающей системы желательна установка вентиляторов в печь (котел) и насосов (в систему отопления), а это влечет за собой зависимость от электросети.
- Скапливание конденсата в выходном канале и дымоходе. Обусловлено это низкой температурой выходящих отходящих газов. Как правило, для сбора конденсата в конструкции предусматривают накопитель. Из-за конденсата выходная труба с дымоходом должны быть большого диаметра или сечения, и утеплены на улице — во избежание застывания конденсата при морозах.
Общие выводы
Из перечисления сильных и слабых сторон видно, что печи данного типа могут вполне составить конкуренцию другим источникам тепла. После газа, «пиролиз» будет, пожалуй на втором месте по экономичности, наравне с пеллетным отоплением.
Нужно заметить, котлы обычно меньше по размерам, чем печи. Некоторые котлы и печи заводского изготовления могут работать как в обмуровке кирпичами, так и без нее. Единственное требование при любом варианте — обеспечение хорошего «теплого» дымохода.
Проведем краткий обзор одной из печей заводского изготовления.
В настоящее время выбор пиролизных печей и котлов все больше растет. Основные их функции такие же, как у вышеприведенной «Самогрейки». Можно сделать такую печь и самостоятельно. Существует множество самодельных кирпичных и металлических печей. Например, наша инструкция по самостоятельной постройке печи длительного горения.
Пиролизные устройства известны давно, но долгое время использовались в основном в промышленности для получения кокса. В довоенное и военное время прошлого века они даже на грузовые автомобили устанавливались, именуясь газогенераторными установками (это их второе название). Сейчас они начинают выходить из тени, и все чаще и чаще приходят для обогрева частных помещений. Там, где нет возможности подвести газ или задействовать пеллеты, они порой являются самым экономичным вариантом. По своей сути они являются источником своего, «местного» газа, который сразу же сжигается. Кстати, в качестве топлива для пиролизных печей, вполне можно использовать и разные пеллеты и брикеты. Конечно, при их использовании срок работы на одной заправке изменится, в какую сторону — зависит от топлива.
- Автор: alexandr-stepanenko
- Распечатать
(25 голосов, среднее: 3.9 из 5)
Поделитесь с друзьями!Производство водорода: риформинг природного газа
Отдел технологий водорода и топливных элементов
Конверсия природного газа — это передовой и зрелый производственный процесс, основанный на существующей инфраструктуре трубопроводов для доставки природного газа. Сегодня 95% водорода, производимого в США, производится путем риформинга природного газа на крупных центральных заводах. Это важный технологический путь для производства водорода в ближайшей перспективе.
Как это работает?
Природный газ содержит метан (CH 4 ), который можно использовать для производства водорода с помощью термических процессов, таких как конверсия метана с паром и парциальное окисление.
Хотя сегодня большая часть водорода производится из природного газа, Управление технологий водорода и топливных элементов изучает различные способы производства водорода из возобновляемых ресурсов.
Паро-метановый риформинг
Большая часть водорода, производимого в настоящее время в Соединенных Штатах, производится путем конверсии метана с водяным паром, зрелого производственного процесса, в котором высокотемпературный пар (700°C–1000°C) используется для производства водорода из источника метана, такого как натуральный газ. При паровой конверсии метана метан реагирует с паром под давлением 3–25 бар (1 бар = 14,5 фунта на кв. дюйм) в присутствии катализатора с образованием водорода, монооксида углерода и относительно небольшого количества диоксида углерода. Паровой риформинг является эндотермическим, то есть для протекания реакции в процесс необходимо подавать тепло.
Затем, в так называемой «реакции конверсии водяного газа», монооксид углерода и водяной пар реагируют с использованием катализатора с образованием диоксида углерода и большего количества водорода. На заключительном этапе процесса, называемом «адсорбцией при переменном давлении», из газового потока удаляют диоксид углерода и другие примеси, оставляя практически чистый водород. Паровой риформинг также можно использовать для производства водорода из других видов топлива, таких как этанол, пропан или даже бензин.
Реакция паровой конверсии метана
CH 4 + H 2 O (+ тепло) → CO + 3H 2
Реакция конверсии водяного газа
CO + H 2 O → CO 2 + Н 2 (+ небольшое количество тепла)
Частичное окисление
При частичном окислении метан и другие углеводороды в природном газе реагируют с ограниченным количеством кислорода (обычно из воздуха), которого недостаточно для полного окисления углеводородов до двуокиси углерода и воды.
Частичное окисление — это экзотермический процесс, при котором выделяется тепло. Процесс, как правило, намного быстрее, чем паровой риформинг, и требует реактора меньшего размера. Как видно на химических реакциях парциального окисления, в этом процессе вначале выделяется меньше водорода на единицу вводимого топлива, чем получается при паровой конверсии того же топлива.
Реакция парциального окисления метана
CH 4 + ½O 2 → CO + 2H 2 (+ тепло)
Реакция конверсии водяного газа
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ небольшое количество тепла)
Почему рассматривается этот путь?
Преобразование дешевого природного газа сегодня может обеспечить водород для электромобилей на топливных элементах (FCEV), а также для других целей. В долгосрочной перспективе Министерство энергетики ожидает, что производство водорода из природного газа будет дополнено производством из возобновляемых источников, атомной энергии, угля (с улавливанием и хранением углерода) и других низкоуглеродных внутренних энергетических ресурсов.
Использование бензина и выбросы
Для получения дополнительной информации см. «Водородная стратегия: обеспечение низкоуглеродной экономики» Управления по ископаемым источникам энергии и управлению выбросами углерода Министерства энергетики США.
Армейское депо Туэле получило государственное разрешение на запуск гидролизного завода | Статья
Армейский склад Туэле получает разрешение на эксплуатацию системы гидролиза
Автор Кэти Андерсон
Армейский склад Туэле по связям с общественностью
Благодаря партнерству, основанному в 2001 году для разработки нового и инновационного процесса, обеспечивающего экологически безопасный метод демилитаризации малых боеприпасов с алюминиевым корпусом, Армейский склад Туэле (TEAD) получил разрешение на эксплуатацию 26 января.
от официальных лиц штата Юта, разрешающих эксплуатацию устройства с приводом от картриджа – завода по производству прототипа гидролиза (CAD HPPP).CAD HPPP, также известная как система гидролиза, стала возможной благодаря совместным усилиям TEAD в Юте, Объединенного командования боеприпасов (JMC) в Арсенале Рок-Айленда, штат Иллинойс, Центра оборонных боеприпасов (DAC) в Макалистере. , Оклахома, Управление материалов и производства исследовательской лаборатории ВВС (AFRL), на базе ВВС Тиндалл, штат Флорида, и General Atomics (GA), из Сан-Диего, Калифорния
CAD и устройства, активируемые топливом (PADS) которые необходимо уничтожить и утилизировать должным образом, – это небольшие взрывчатые вещества или устройства, наполненные топливом, используемые для срезания болтов и отталкивания катапультных кресел от самолета. Размеры этих устройств варьируются от 2 дюймов до A, A1/2 дюймов. Это изделия с кодом срока годности, которые требуют регулярного вывода из эксплуатации. В настоящее время Tooele хранит эти просроченные устройства в больших количествах.
Предыдущий процесс уничтожения CAD и PAD завершался открытым сжиганием/открытым подрывом, что было очень трудоемко и иногда неэффективно. Меньшие боеприпасы разбрасывались по всему диапазону, где они были уничтожены, и иногда требовали переработки. Также использовалась печь дезактивации; однако скорость подачи была настолько низкой, что продолжать работу стало неэкономично.
В начале 2005 года GA и TEAD построили склад площадью 3000 квадратных футов, где боеприпасы с алюминиевыми корпусами поступают на CAD HPPP партиями весом до 122 фунтов и ступенчато каждые 30 минут. CAD HPPP использует раствор гидроксида натрия для растворения алюминиевого корпуса и обнажает энергетические материалы, содержащиеся внутри. Затем раствор гидроксида натрия вступает в реакцию с энергетическими материалами, разрушая их и делая их инертными.
«Работа с Tooele, AFRL, JMC и DAC стала для General Atomics большим опытом. Вместе мы смогли разработать новую технологию производства демилей, которая решает реальную проблему для склада», — заявил Луи Вонг, заместитель руководителя проекта. , Advanced Process Systems, General Atomics.
Демилитаризация производства началась 12 февраля, во время визита Бриг. Генерал Ларри Вич, командующий JMC. С момента активации система CAD HPPP уничтожила более 360 тонн CADS.
17 февраля начались испытания дополнительных типов CAD, способных подвергаться процессу гидролиза. Девятнадцать были протестированы, а 38 еще предстоит завершить. На последующем совещании 17 марта обсуждались новые боеприпасы для демилитаризации в системе гидролиза.
В будущем TEAD сможет идентифицировать и испытывать новые боеприпасы с алюминиевым корпусом, используя методы досмотра боеприпасов, разработанные GA.
«Эта новая технология позволила не только TEAD, но и всему «Энтерпрайзу» сделать две важные вещи: она освободила ценное пространство для хранения новых боеприпасов боевых истребителей и предоставила новый экологически безопасный метод утилизации устаревших боеприпасов. первая новая технология в области демилитаризации, которая была разработана за два десятилетия», — заявил Ди Рассел, руководитель проекта армейского склада Туэле.
Помимо проектирования, тестирования, обучения и установки системы гидролиза, партнерство между TEAD, GA, AFRL, DAC и JMC продолжается. Компания Tooele находится в процессе установки промышленной системы сверхкритического водного окисления (iSCWO). Технология iSCWO представляет собой систему переработки жидких отходов для опасных отходов. Система iSCWO в Туэле предназначена для обработки до трех галлонов жидкости в минуту. Отработанный едкий гидролизат ЦАО ТЭЦ будет нейтрализован раствором кислоты и подан в систему iSCWO для полного уничтожения отходов. Жидкие отходы, подаваемые в систему iSCWO, окисляются и превращаются в воду, СО2 и инертные соли. Туэле и Джорджия планируют изучить переработку воды и солей для других целей на базе.
На сегодняшний день в TEAD построено здание для размещения оборудования iSCWO. Система iSCWO собрана и находится на хранении в Туэле. GA запросила дополнительное финансирование для завершения установки оборудования.
«Мы (GA) намерены продолжить партнерство с Tooele, чтобы расширить их возможности в области машиностроения и развить их опыт в системах обработки CAD HPPP», — сказал Вонг.