Před popisem procesu pyrolýzy dřeva je vhodné uvést obecný koncept pyrolýzy jako procesu.
To znamená, pyrolýza je chemická reakce destrukce látky způsobená vystavením vysoké teplotě. V přirozených podmínkách se vyskytuje společně se spalováním.
Ukážeme sekvenci procesu s použitím dřeva jako příklad:
- ohřev látky z vnějšího zdroje tepla;
- při teplotě asi 300 ° C začíná proces rozkladu látky a uvolňování hořlavých uhlovodíků;
- protože přístup kyslíku není omezen a teplo je dodáváno ve formě otevřeného plamene, při dosažení 500 ° C se množství plynů zvyšuje a vznítí se;
- Spalovací reakce probíhá nezávisle, bez vnějšího zdroje tepla. Spálené uhlovodíky poskytují potřebné množství tepla pro další tepelný rozklad dřeva.
Rozsah použití pyrolýzy dřeva
V ideálním případě probíhá pyrolýza dřeva v uzavřeném prostoru bez kyslíku a se stálým přísunem tepla zvenčí. Aby se k tomuto účelu nespotřebovávaly drahé energetické zdroje, je na podporu procesu použita část finálního produktu – směs hořlavých plynů. Směs obsahuje metan, oxid uhelnatý (CO) a vodík, mezi nehořlavé látky patří oxid uhličitý a dusík.
Získávání plynného paliva z různých dřevozpracujících odpadů je hlavní oblastí uplatnění pyrolýzy dřeva v průmyslu.
Příklad zařízení na pyrolýzu dřeva
Hlavním zařízením technologického procesu jsou pyrolýzní pece (vyvíječe plynu), chladiče a filtrační jednotky. Do topeniště jsou nakládány suroviny v podobě pilin, dřevěných štěpků a dalších odpadů, které se zde spalují s minimálním přívodem vzduchu. Protože výkon zařízení přímo závisí na teplotě, průmysl často používá tzv. rychlou pyrolýzu, kdy se surovina zahřívá vysokou rychlostí. Směs plynů je ochlazena a přefiltrována, poté je přečerpána do nádrží k dalšímu zpracování.
Aplikace pyrolýzy v kotlích
Pyrolýzní kotle jsou skupinou jednotek na tuhá paliva. Od tradičních kotlů s přímým spalováním se liší tím, že má dvě komory místo jedné. Jak bylo plánováno, v primární spalovací komoře dochází k procesu zplyňování pevného paliva, když je dodáváno nedostatečné množství kyslíku, a ve druhém k dodatečnému spalování uvolněných pyrolýzních plynů při přidávání sekundárního vzduchu. Funguje ale proces spalování skutečně takto? Abychom to pochopili, musíme zvážit konstrukci generátoru tepla.
V současné době existují 2 typy pyrolýzních kotlů, podívejme se na konstrukci každého podrobněji. Nejoblíbenější provedení je, když je primární topeniště umístěno nad sekundárním topeništěm. Mezi nimi je obdélníková tryska ze žáruvzdorných cihel. A nyní pozor: vzduch je čerpán do hlavního topeniště pomocí ventilátoru a částečně vstupuje do spodní komory pro dodatečné spalování plynů. To znamená, že princip pyrolýzy je porušen od samého počátku, protože namísto omezování kyslíku jej ventilátor vytváří nadbytek.
Co to dává? Úplné a efektivní spalování dřeva bez zanechání popela. Má to ale vysvětlení: suché dřevo po sobě nezanechává popel, ale jen lehký popel, jehož polovinu ventilátor jednoduše vyfoukne přes trysku do komína. Na základě všech vlastností této konstrukce lze přiřadit název „horní dmýchací kotel“, protože ventilátor tlačí vzduch do horní komory. Díky tomu se zvyšuje teplota spalování, zvyšuje se výkon plynu, ale při průchodu tryskou okamžitě vyhoří. Tento operační algoritmus má jen málo společného s chemickou reakcí pyrolýzy.
Kotle s přirozeným přívodem vzduchu
U jiného typu generátoru tepla jsou komory umístěny obráceně: hlavní topeniště je dole, sekundární topeniště je nad ním. Neexistuje žádná tryska, místo toho je zde pravidelné plynové potrubí spojující komory navzájem. Chybí zde ventilátor, vzduch je do obou topenišť přiváděn přirozeně – díky tahu komína. Kromě toho je dodávka prováděna prostřednictvím samostatných kanálů. Je třeba poznamenat, že v tomto případě je proces pyrolýzy dřeva lépe organizován, spalování v topeništi probíhá s nízkou spotřebou vzduchu, jeho přívod je omezen klapkou.
Naše kotle patří do druhého typu – pracují na přirozený tah, spalují palivo oxidací výfukových plynů pomocí vstřikovačů ve spalovací komoře.
1.1. Pyrolýza je zpracování surovin obsahujících uhlík při vysokých teplotách a nedostatku kyslíku.
1.2. V reaktoru generátoru pyrotepla a plynu dochází při daných teplotách k pyrolýze surovin obsahujících uhlík a v závislosti na zvoleném režimu vzniká pyrouhlík (uhlí) požadované kvality a velké množství pyrolýzního plynu.
1.3. Těkavé složky uvolněné během pyrolýzy, včetně vody (H2O) a další páry se v přítomnosti uhlíku účastnícího se reakce jako katalyzátor přeměňují na pyrolýzní plyn různého složení podle vzorce:
C + H2O + CpНxОy = CnНm +CH4 + N2 + CO.
Vzhledem k tomu, že vzniklý plyn prochází významnou vrstvou aktivního uhlí (uhlí), je výstup téměř absolutně čistý bez různých druhů škodlivých nečistot a po úplném spálení dochází k reakci s uvolňováním pouze oxidu uhličitého a vody do atmosféry.
2. Dřevěné suroviny
2.1. Průměrná výhřevnost při klasickém spalování dřeva např. z břízy je 2 kcal/kg.
2.2. Průměrný objem pyrolýzního plynu získaného z 1 kg dřevní suroviny (palivové dřevo, piliny, nekvalitní odpad) v pyroohřevu a vyvíječi plynu je 1,2 m 3 .
2.3. Složení výsledného pyrolýzního plynu:
| Struktura | Procento z |
| СnНm | 19. 29% |
| СH4 | 33. 45% |
| Н2 | 12. 28% |
| S | 11. 18% |
| S2 | 1,5. 2,5% |
2.4. Měrná hmotnost pyrolýzního plynu (při 0 C a P = 760 mm Hg. Art.) je 0,65. 0,85 kg/m 3 .
2.5. Nižší výhřevnost pyrolýzního plynu při teplotě 20 C a atmosférický tlak 760 mm Hg. Umění. je 8 700 9 kcal/m 3 to znamená, že z 1 kg dřevní suroviny zpracované v pyroohřevu a generátoru plynu se získá nejméně 10 440 kcal/kg.
2.6. Účinnost pyroohřevu a vyvíječe plynu při pyrolýze dřevních surovin na plyn je v průměru 85 %, takže z 1 kg dřevní suroviny zpracované v pyroohřevu a vyvíječi plynu se získá 8 874 kcal, což je 3,8krát více než u konvenčních spalování březového palivového dřeva.
2.7. Maximální teplota plamene při spalování pyrolýzního plynu v hořácích je 2 S.
2.8. Pro srovnání složení a hlavní vlastnosti zemního plynu:
| Struktura | Procento z |
| CH4 | 94. 98% |
| Nehořlavé směsi | 2. 6% |
Měrná hmotnost – 0,73 kg/m 3 .
Nižší výhřevnost – 8 500 kcal/m 3 .
Maximální teplota plamene – 1 850 S.
3. Suroviny – koksovatelné uhlí
3.1. Složení a hlavní vlastnosti koksárenského plynu vyrobeného v pyroohřevu a generátoru plynu:
| Struktura | Procento z |
| СnНm | 19. 29% |
| СH4 | 25% |
| Н2 | 50% |
| S | 8. 10% |
| Nehořlavé nečistoty | 15. 17% |
Měrná hmotnost – 0,47 kg/m 3 .
Nižší výhřevnost je 4 500 kcal/kg.
Maximální teplota plamene – 2 200 S.
4.1. Způsob výroby dřevěného uhlí a palivového uhlí tříd A, B, C podle GOST 7657-84.
Na 1 tunu zpracovávaných surovin se získá průměrně 190 kg dřevěného uhlí a 810 kg pyrolýzního plynu, z toho 260 kg pyrolýzního plynu se spotřebuje na udržení reakce v pyroteplotním a plynovém generátoru a 550 kg na různé potřeby. Při spalování tohoto plynu se získá až 6 000 000 kcal tepla.
4.2. Režim výroby aktivního uhlí tříd BAU v souladu s GOST 6217-74 a OU v souladu s GOST 4453-74.
Na 1 tunu zpracované suroviny daného druhu dřeva se získá průměrně 60 kg aktivního uhlí a 940 kg pyrolýzního plynu, z toho 240 kg pyrolýzního plynu se spotřebuje na udržení reakce a 700 kg pro potřeby spotřebitelů (až 7 500 000 kcal tepla).
4.3. Režim výroby pyrolýzního plynu.
Na 1 tunu zpracovaných surovin obsahujících uhlík se získá průměrně 1 000 kg pyrolýzního plynu, z toho 150 kg se spotřebuje na udržení reakce a 850 kg pyrolýzního plynu se spotřebuje pro potřeby spotřebitelů (až 8 500 000 kcal tepla ).
4.4. Každý z výše uvedených režimů je automatizován a konfigurován podle vyvinutých programů v závislosti na požadovaném konečném produktu poptávaném kupujícím, a to jak z hlediska energetických, tak fyzikálně chemických a mechanických ukazatelů.
4.5. Pyroheat a generátor plynu emitují CO do atmosféry na jednotku výkonu2 v průměru 4krát méně než při tradičním spalování suroviny jako paliva.
4.6. Pyroheat a generátor plynu mohou pracovat v tandemu s jakýmkoli standardním výměníkem tepla nebo kotlem.
Prototyp sedmé generace generátoru pyrotepla a plynu pro výrobu tepla a dřevěného uhlí různé kvality, včetně aktivního, prochází průmyslovým testováním v podniku Dorokhovsky OMZ ve vesnici Dorokhovo v Moskevské oblasti.
Pro zájemce kontaktní čísla:
8-916-222-11-89
8-910-725-79-33
E-mail: VI-8228@yandex.ru
