Пиролизная печь длительного горения – принцип работы, плюсы и минусы

Пиролизная печь на дровах: устройство, особенности работы, виды

4.8 (96%) голосов: 5

Хотя 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:

1. Имеют полностью герметичную топочную камеру, из-за которой подача кислорода становится намного медленнее и тем самым обеспечивается низкая интенсивность горения топлива.
2. 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:

1. Одноконтурные устройства. Печи с одним контуром имеют две камеры сгорания, что разделены огнеупорной перегородкой.
2. 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:

1. 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.
2. 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:

1. Экономность. С применением пиролиза можно добиться довольно экономного расходования топлива. Устройство функционирует на единичной закладке очень долгое время, что говорит о небольшом расходе топлива.
2. Высокий КПД. Коэффициент полезного действия дровяной печи на пиролизе достигает 80 %. Это значение можно корректировать.
3. Неприхотливость к топливу. В качестве топлива можно применять даже влажные поленья, однако содержание воды должно быть не более 20 %
4. Высокая рабочая температура. Дерево перерабатывается при температуре +500 °C (сравните: пиролизное состояние нефти наступает при +800 °C!).
5. Данная газогенераторная печь – это, наконец, прекрасный способ избавиться от различного мусора. В качестве топлива могут выступать древесные отходы и даже резина и полимеры!
6. Экологичность – не менее важный параметр. Дым, поступающий в атмосферу в процессе горения, почти не содержит вредных веществ.
7. Безопасность. Этот пункт обусловлен конструкцией пиролизной печи. Оборудование пожаробезопасно.
8. Автономность процесса горения. Не требуется постоянно следить за конструкцией, устройство её простое, потому ей легко пользоваться.
9. Минимальные отходы переработки. От функционирования пиролизной печи практически не остаётся копоти, также не требуется очень часто проводить чистку оборудования от сажи и золы.
10. 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:

1. 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.
2. Пиролизные устройства зависят от электрической энергии. Для их стабильного функционирования потребуется монтаж блока питания ИБП.
3. Оборудование, безусловно, может работать на влажных поленьях, однако содержание в древесине воды более определённого значения способно снизить коэффициент полезного действия отопительной пиролизной печи.
4. Из-за скопления паров воды процессы коррозии атакуют агрегат, поэтому обратную температуру жидкости не стоит опускать ниже 60 °C.
5. Невозможность загрузки топлива в автоматическом режиме. Однако этот минус является не столь существенным для многих владельцев отопительных агрегатов.
6. 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.

чертежи, устройство и принцип работы, особенности конструкции

Как сделать качественную пиролизную печь своими руками? Чертежи могут помочь в этом. Если такую конструкцию изготовить самостоятельно, то можно хорошо сэкономить на этом.

Пиролизные печи пользуются особой популярностью в такой местности, где отсутствуют центральное отопление и газовые трубопроводы. В таких местах это сооружение обеспечивает теплом загородные дома или дачи.

• Принцип работы пиролизной печи
• Достоинства и недостатки пиролизной печи
• Технология изготовления пиролизного котла
• Технология изготовления пиролизной печи
• Как изготовить пиролизную печь своими руками?
• Место установки пиролизной печи

Принцип работы пиролизной печи

В чем заключается принцип работы этой печки? Процессы, происходящие в ней, многим незнакомы, поэтому необходимо более подробно изучить принцип действия пиролизной печи.

Отличительной чертой пиролизной печи своими руками от обычной является то, что топливо в ней сгорает тогда, когда образуется недостаток кислорода. И это удивительно, потому что в обычных конструкциях топливо сгорает, если есть большое количество кислорода и это обеспечивает нормальное функционирование всей системы обогрева.

Как происходит процесс пиролиза? Когда сжигается углеводородное топливо, начинается процесс окисления и выделения тепла. Топливо под влиянием высокой температуры сгорает не до конца, выделяя при этом большое количество различных газов. Чем выше температура будет при недостатке кислорода, тем интенсивнее начинают выделяются эти газы.

К примеру, если сжигать древесное топливо, то будут выделяться такие газы, как уксусная кислота, ацетон, метиловый спирт. Вместе с ними в дымоход поступают различные смолистые соединения и частицы древесного угля. Эти несгоревшие остатки можно повторно сжигать, потому что они вполне горючи. Газы, не сгоревшие до конца, могут выделяться при сжигании любого топлива, такого как естественная органика или нефтепродукты. Различное топливо имеет разную температуру горения. Так, нефтепродукты могут гореть при температуре 800−900 градусов, а дрова сгорают при 500 градусов.

Таким образом, принцип работы пиролизной печи своими руками заключается в сжигании этих газов. Именно поэтому такие печи по-другому называются газогенераторами. Пиролиз – это процесс разложения топлива на составляющие части при его нагревании, с последующим их сжиганием и выделением тепла.

Достоинства и недостатки пиролизной печи

Такая конструкция имеет определенные преимущества перед обычными печами. К ним относятся:

• коэффициент полезного действия достигает 80%;
• топливо расходуется очень экономно;
• возможность регулировать процесс длительного горения;
• экологичность. Такая печь во время работы практически не дает выброса канцерогенных веществ.

Если пиролизная печь сделана правильно, то достоинств у нее не перечесть. Например, у нее практически не бывает сажи, что позволяет легче соблюдать чистоту и затрачивать небольшое количество времени на очистку печи. И таких небольших достоинств очень много.

Однако, пиролизная печь имеет и недостатки:

• высокая стоимость. Выгоднее сделать ее своими руками;
• большие размеры. Если помещение не слишком большое, лучше использовать другие отопительные конструкции;
• отапливаются такие печи только определенным видом топлива. Лучше всего подходит сухое топливо (древесина), потому что высокая влажность отрицательно сказывается на процессе пиролиза;
• для ее работы необходимо электроснабжение, причем постоянное. Для лучшей работы печи ее следует подключить к электрической сети.

Это основные недостатки пиролизной печи. Так что можно смело эксплуатировать такую печь, если для нее достаточно места, имеется в наличии сухое топливо и имеется доступ к электрической сети.

Технология изготовления пиролизного котла

Чтобы изготовить мощный котел, надо уметь обращаться с болгаркой и сварочным аппаратом, а также разбираться в чертежах. Если самостоятельно изготавливают котел мощностью выше 25 кВт, необходимо все делать по чертежу, в противном случае котел не будет соответствовать требованиям безопасности.

Стенки котла следует делать из жаропрочной стали, только это будет гарантией того, что он прослужит довольно долго. Если такую сталь найти не получится, можно использовать обычную сталь, только в этом случае делают футеровку внутренних камер котла шамотным кирпичом.

Этапы изготовления котла.

1. Корпус котла изготавливают из листовой стали. С помощью болгарки из листа металла вырезают детали котла, в стенках делают отверстия для дверцы зольника и загрузочной дверцы, а также для патрубков и дымососа. Самое главное – это придерживаться указанных в чертеже размеров. При помощи сварочного аппарата соединяют детали, после чего зачищают швы от окалины и шлифуют их.
2. Затем приваривают патрубки так, чтобы между швами не было зазоров. Берется труба нужного диаметра и выполняют монтаж защитного теплообменника на задней стенке котла. После чего проверяют, не протекает ли теплообменник из-за повышенного давления от компрессора и только тогда устанавливают заднюю стенку камеры, изготовленной из жаропрочной стали.
3. Затем приступают к монтажу перегородки, которая разделяет камеры газификации и сжигания газа, устанавливая чугунный колосник. Наверху камеры газификации делают воздуховод с заслонкой. Внизу камеры также делают воздуховод и одновременно с этим делают футеровку шамотным кирпичом нижних и боковых сторон.
4. Дверцы котла изготавливают из жаропрочной стали, а для наибольшей герметичности их усиливают металлическими уголками.
5. Котел следует устанавливать в нежилом помещении, присоединяя дымоход. Затем подключают к нему водный контур и устанавливают дымовой насос.

Технология изготовления пиролизной печи

Такой котел очень мощный и поэтому подходит для большого дома. Чтобы было тепло в гараже или дачном домике, можно построить пиролизную печь своими руками. Изготавливается она также из листа металла, но техника изготовления ее значительно проще.

Если камеру сгорания газа расположить выше камеры газификации, создавая естественную тягу, то нет необходимости использовать дымосос.

Печь не подключается к системе отопления.

Такая печь не автоматизирована и поэтому требует постоянного контроля и настройки режима горения.

Как изготовить пиролизную печь своими руками?

Технология изготовления пиролизной печи своими руками выполняется в такой последовательности.

1. Берут корпус печи, имеющий отверстия для дверцы топки и дверцы зольника и сваривают его. Изготавливаться он должен из жаропрочной стали. Прямо над зольником устанавливают топочную камеру и отделяют от него чугунным колосником. Поступление воздуха в топку регулируется при помощи дверцы зольника.
2. Над топкой располагают камеру сгорания газов, разделяя их пластиной из жаропрочной стали. В камере делают канал, обеспечивающий подачу воздуха.
3. Металлические дверцы топки и зольника усиливают уголком.
4. Внутри обе камеры обкладывают шамотным кирпичом, который защитит их от быстрого прогорания и улучшит теплораспределение. Если печь установлена в жилом помещении, то ее можно обложить и с внешней стороны, чтобы о нее случайно не обжечься.
5. В дымовой трубе устанавливают шибер для регулировки тяги. Дымоход изготавливается из утепленной трубы, что повышает ее безопасность. Если труба не изолирована, в случае резких перепадов температур на ее внутренней поверхности скапливается конденсат, который способен разрушить металл.

Место установки пиролизной печи

Устанавливают пиролизную печь в помещении, соблюдая технику безопасности, чтобы исключить возникновение пожара. Нельзя устанавливать ее возле легко воспламеняемых предметов, под полками, в легко продуваемых местах. Около печки должно оставаться свободным пространство со всех сторон с расстоянием в полметра. Хорошо, если рядом будет стоять емкость с песком или висеть огнетушитель.

Чтобы пиролизная печь своими руками работала долго, необходимо вовремя удалять из нижней части кокс и нагар. Если в качестве топлива используется мазут или нефтяные масла, необходимо следить за тем, чтобы в него не попала вода. Если это произойдет, печь начнет «стрелять», выбрасывая большое количество искр, а это может привести к пожару.

Поэтому при соблюдении техники безопасности и правильной эксплуатации, такая печь может прослужить очень долго.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАЗРАБОТКА СПОСОБА ХЛОРИРОВАНИЯ ЗОЛЫ СГОРАНИЯ ГРАФИТОВОГО ТОПЛИВА, СОДЕРЖАЩЕГО ThC*sub 2/ И UC*sub 2/, И ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ЭКСТРАКЦИЕЙ РАСТВОРИТЕЛЕМ ИЗ РАСТВОРА ПРОДУКТОВ ХЛОРИРОВАНИЯ (Технический отчет)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ХЛОРИРОВАНИЯ ЗОЛЫ ГРАФИТОВОГО ТОПЛИВА, СОДЕРЖАЩЕГО ThC*sub 2/ И UC*sub 2/, И ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ЭКСТРАКЦИЕЙ РАСТВОРИТЕЛЕМ ИЗ РАСТВОРА ПРОДУКТОВ ХЛОРИРОВАНИЯ (Технический отчет) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другие родственные исследования

Авторов:

Генс, Т. А.

Дата публикации:

1964-05-11

Исследовательская организация:

Национальная лаборатория Ок-Ридж, Теннесси,

Идентификатор ОСТИ:

4074734

Номер(а) отчета:

ОРНЛ-ТМ-789

Номер АНБ:

НСА-18-023703

Номер контракта с Министерством энергетики:  

W-7405-ENG-26

Тип ресурса:

Технический отчет

Отношение ресурсов:

Прочая информация: ориг.

Дата поступления: 31 декабря 1964 г.

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Тема:

ХИМИЯ; ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ; ГРАФИТ; СОЛЯНАЯ КИСЛОТА; ВОССТАНОВЛЕНИЕ; РЕШЕНИЯ; ЭКСТРАКЦИЯ РАСТВОРИТЕЛЕМ; КАРБИДЫ ТОРИЯ; УРАН; КАРБИДЫ УРАНА

---

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс

Генс Т. А. ЛАБОРАТОРНАЯ РАЗРАБОТКА СПОСОБА ХЛОРИРОВАНИЯ ЗОЛЫ ГРАФИТОВ ГРАФИТНЫХ ТОПЛИВ, СОДЕРЖАЩИХ ThC*sub 2/ И UC*sub 2/, И ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ЭКСТРАКЦИЕЙ РАСТВОРИТЕЛЕМ ИЗ РАСТВОРА ПРОДУКТОВ ХЛОРИРОВАНИЯ . США: Н. П., 1964. Веб. дои: 10.2172/4074734.

Копировать в буфер обмена

Генс, Т. А.. ЛАБОРАТОРНАЯ РАЗРАБОТКА СПОСОБА ХЛОРИРОВАНИЯ ЗОЛЫ ГРАФИТА ГРАФИТОВОГО ТОПЛИВА, СОДЕРЖАЩЕГО ThC*sub 2/ И UC*sub 2/, И ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ЭКСТРАКЦИЕЙ РАСТВОРИТЕЛЕМ ИЗ РАСТВОРА ПРОДУКТОВ ХЛОРИРОВАНИЯ . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/4074734

Копировать в буфер обмена

Генс, Т.А., 1964. «ЛАБОРАТОРНАЯ РАЗРАБОТКА СПОСОБА ХЛОРИРОВАНИЯ ЗОЛЫ ГРАФИТОВОГО ТОПЛИВА, СОДЕРЖАЩЕГО ThC*sub 2/ И UC*sub 2/, И ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ЭКСТРАКЦИЕЙ РАСТВОРИТЕЛЕМ ИЗ РАСТВОРА ПРОДУКТОВ ХЛОРИРОВАНИЯ». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/4074734. https://www.osti.gov/servlets/purl/4074734.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_4074734,
title = {ЛАБОРАТОРНАЯ РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ХЛОРИРОВАНИЯ ЗОЛЫ ГРАФИТНЫХ ТОПЛИВ, СОДЕРЖАЩИХ ThC*sub 2/ И UC*SUB 2/, И ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗВЛЕКАНИЕМ РАСТВОРИТЕЛЕМ ИЗ РАСТВОРА ПРОДУКТОВ ХЛОРИРОВАНИЯ},
автор = {Генс, Т. А.},
abstractNote = {},
дои = {10.2172/4074734},
URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/4074734}, журнал = {},
номер = ,
объем = ,
место = {США},
год = {1964},
месяц = ​​{5}
}

Копировать в буфер обмена

---

Посмотреть технический отчет (0,35 МБ)

https://doi.org/10.2172/4074734

---

Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

• Аналогичные записи

Производство водорода: риформинг природного газа

Отдел технологий производства водорода и топливных элементов

Риформинг 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 водяным 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 природный 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 ( + Heat) → CO + 3H ₂

Реакция сдвига с газом
CO + H ₂ 6 O → CO _{2 2}

69 2

9 2

2

2

2

2

2

2

2

2

1 2

2

1 2

2

2

1. (+ 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. При меньшем, чем стехиометрическое, доступном количестве кислорода продукты реакции содержат в основном водород и монооксид углерода (и азот, если реакция проводится с воздухом, а не с чистым кислородом), а также относительно небольшое количество диоксида углерода и других соединений. Впоследствии, в реакции конверсии водяного газа, монооксид углерода реагирует с водой с образованием диоксида углерода и большего количества водорода.

Частичное окисление — это экзотермический процесс, при котором выделяется тепло. Процесс, как правило, намного быстрее, чем паровой риформинг, и требует реактора меньшего размера. Как видно из химических реакций парциального окисления, в этом процессе на единицу вводимого топлива первоначально выделяется меньше водорода, 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?

Реформирование 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 ниже, чем у автомобилей с бензиновым двигателем внутреннего сгорания. Единственным продуктом выхлопной трубы FCEV является водяной пар, но даже с учетом предшествующего процесса производства водорода из природного газа, а также доставки и хранения его для использования в FCEV общие выбросы парниковых газов сокращаются вдвое, а количество нефти сокращается более чем на 90%.