Меню Закрыть

Температура горения пиролизного газа – Пиролизный газ: получение, температура горения, применение

Содержание

Пиролиз древесины

 

 


Пиролиз – это разложение вещества под воздействием температуры. Соответственно, пиролизное горение – это горение вещества, с предварительным его температурным разложением.

 

Пиролиз древесины известен издавна и широко используется человечеством для своих нужд, в первую очередь – для получения химического сырья и топлива. Древесный уголь (продукт пиролиза древесины) издревле и по ныне используется во многих сферах человеческой деятельности. Пиролизный (древесный) газ в Европе использовали для освещения и как источник топлива для двигателей внутреннего сгорания. Говорят, еще во вторую мировую немцы ездили на автомобилях на дровах с пиролизными газогенераторами. Ныне, пиролиз древесины представляет интерес для химической промышленности.

 

Пиролизное горение древесины


Здесь возникает вопрос о разнице межу обычным и пиролизным горением вещества (топлива, древесины, дров).
С точки зрения протекания термохимических реакций – разницы нет никакой, ни в самом процессе горения (обычного и пиролизного), ни в его результате. И обычное, и пиролизное горение – это один и тот же процесс, который невозможно представить без предварительного подогрева и температурного разложения (пиролиза) топлива.

Единственная разница заключается в том, что при обычном горении топлива — пиролиз и горение его продуктов происходит в едином объеме пространства, а при пиролизном горении – в разделенном.
Разницу заметить будет гораздо проще, если поочередно заглянуть внутрь обычного котла и котла пиролизного.
У обычного котла есть топка. В этой топке горит топливо. В топке происходит, как пиролиз топлива, так и сгорание продуктов пиролиза.

Топка пиролизного котла

У пиролизного котла топки нет. Вернее, она есть, но состоит из двух, раздельных камер – камеры пиролиза и камеры сгорания. В камере пиролиза, понятное дело, происходит термическое разложение топлива и получение пиролизного газа. Затем, продукты разложения (пиролизные газы) поступают в камеру сгорания, где и сгорают в виде факела пламени. Такое горение топлива, когда в одной камере происходит его термическое разложение (пиролиз, газогенерация) а в другой – сгорание продуктов пиролиза, получило название «пиролизное горение». Соответственно, котлоагрегаты, использующие этот принцип сгорания топлива, называются пиролизными или газогенераторными котлами.

Пиролизные котлы имеют две камеры — камеру пиролиза (загрузки) топлива и камеру сгорания.
В камере пиролиза, под воздействием высокой температуры, происходит термическое разложение древесины и из нее выделяется пиролизный (древесный) газ.
В камере сгорания, пиролизный (древесный) газ горит с выделением тепла. При этом, температура в камере сгорания может достигать 1300 °С, что не возможно при сгорании древесины в обычных котлах.
Благодаря наличию двух камер в конструкции пиролизного котла, достигается высокий (до 92%) КПД котла и уменьшение выброса вредных веществ в атмосферу. Благодаря такому конструкторскому решению, пиролизные котлы выгодно отличаются от своих традиционных твердотопливных собратьев.


камера газогенерации пиролизного котла


камера сгорания пиролизного котла

Как видно на фотографиях, в пиролизной камере нет огня, есть только раскаленные угли. Факел огня находится в камере сгорания, там же видно раскаленную добела окалину.

 

Автомобиль с пиролизным генератором и двигателем на пиролизном газе

 

 

 

 

 

 

Альтернативное Отопление: отопление горение дрова теплота пиролиз теплотворность древесина

tehnopost.kiev.ua

Что такое пиролизное горение (пиролиз)?

Тепловую энергию из древесины научились получать ещё в древние времена, но современные технологии позволили модернизировать этот процесс, сделав его более безопасным и экономичным. В традиционных печах происходит горение древесины, сопровождающееся выделением тепловой энергии, при этом для поддержания температурного режима в доме требуется большое количество топлива. Сгорание древесины происходит достаточно быстро, поэтому необходимо постоянное присутствие человека для своевременного удаления золы и закладки новых порций дров.

В пиролизных котлах традиционное горение топлива отсутствует — его заменяет процесс тления, который называется пиролизом. Что же такое пиролизное горение? В обычных условиях под воздействием высоких температур древесина начинает гореть, однако горение невозможно при отсутствии или недостатке кислорода. В пиролизных котлах доступ воздуха к топливу ограничен, а температура достаточно высока, поэтому вместо горения древесина начинает разлагаться на летучий газ и твёрдые отходы. Этот процесс и называется пиролизом.

Откуда же берётся тепловая энергия для обогрева жилища? Горячий древесный газ смешивается с воздухом, что запускает процесс горения и приводит к нагреву теплоносителя. Разница между обычным и пиролизным горением заключается в следующем. Температура горения древесного газа намного превосходит температуру при обычном горении древесины, поэтому при пиролизе сгорают многие газы и вредные примеси, которые в обычных дровяных печах уходят в дымоход и загрязняют окружающую среду. При пиролизе образуется намного меньше сажи и золы, что позволяет очищать котёл всего несколько раз в неделю, а не после каждой сгоревшей порции топлива.

Первый этап работы пиролизного котла напоминает работу обычных дровяных печей. В загрузочной камере поджигается небольшое количество древесины. При достижении температуры 450°C начинается выделение древесного газа. В этот момент следует произвести полную дозагрузку топлива и перекрыть доступ воздуха с помощью шиберных заслонок. Чтобы направить летучие газы в нижнюю камеру, где и будет происходить их сгорание, применяют нагнетающий вентилятор.

В форсунку, через которую древесный газ попадает в камеру сгорания, подводят воздух, и при температуре 560°C начинается горение смеси пиролизного газа с кислородом. Максимальная температура в камере сгорания может достигать 1100 °C, и вся эта тепловая энергия уходит на нагрев теплоносителя, что значительно повышает КПД отопительного оборудования. Продолжительность пиролизного горения превышает время обычного сгорания дров в несколько раз, что снижает расход топлива за одну и ту же единицу времени.

Управление пиролизным процессом осуществляется системой шиберов, а кроме того, пиролизные котлы оборудованы автоматикой, что позволяет полностью исключить присутствие человека для обеспечения работы котла. С помощью автоматических систем можно настроить работу котла на необходимый температурный режим в зависимости от погодных условий. Применение пиролиза позволяет использовать все энергетические резервы древесного топлива, существенно снижает затраты на отопление жилища, облегчает эксплуатацию отопительной системы, делает её более эффективной, безопасной и надёжной.

На сайте компании DM-Stella представлен широкий модельный ряд твердотопливных пиролизных котлов разной мощности, с помощью которых можно обеспечить обогрев помещений любой площади — от частных домов до больших производственных цехов или складских помещений.

dm-stella.com

Сага про дровяные пиролизные котлы

Пиролизные котлы

Пиролизные, они же газогенераторные котлы – особый вид отопительного оборудования, который сравнительно недавно появился на потребительском рынке.

Термин «пиролизные котлы»

Сам термин «пиролизные котлы» надуман, как и весь народный эпический сленг, поскольку пиролизным котлом можно назвать любой отопительный агрегат, использующий твёрдое или жидкое органическое топливо (соляр, уголь, дрова). А всё от того, что напрямую ни уголь ни соляр, ни дрова не горят. Горят только газообразные продукты их термического разложения – пиролиза. Это летучие углеводороды. Знаю, такое утверждение для многих покажется странным, но это действительно так. Тем не менее, «пиролизными» называют не все котлы подряд, а конкретный вид дровяного отопительного оборудования.

Что такое пиролизные котлы

Пиролизные котлы – это модифицированные дровяные котлы, имеющие специальную камеру для пиролиза топлива (его газогенерации). Классическим представителем пиролизных котлов является модельный ряд котлов «Мотор Сич», на примере которого мы и рассмотрим характерные особенности этого отопительного оборудования. Рисунок и описание конструкции котлов.

  1. Пиролиз древесины
  2. Пиролизный газ
  3. Обычное горение древесины
  4. Пиролизное горение древесины
  5. Дровяной пиролизный котёл
  6. Топливо для пиролизного котла
  7. Чем пиролизный котёл отличается от газогенераторного
  8. Что такое газогенератор
  9. Что такое газогенераторный котёл
  10. Конструкция дровяного пиролизного котла
  11. Принцип работы дровяного пиролизного котла
  12. Розжиг пиролизного котла
  13. Прямая тяга и газогенераторный режим пиролизного котла
  14. Обслуживание пиролизного котла
  15. Футеровка пиролизного котла
  16. Преимущества дровяных пиролизных котлов
  17. Недостатки пиролизных котлов
  18. Как выбрать дровяной пиролизный котёл

немного теории, без которой будет совершенно не понятны
смысл и идея работы
пиролизных котлов

Пиролиз древесины

Пиролиз древесины – это её термическое разложение
Пиролиз древесины – это разложение древесинного вещества под воздействием температуры. Древесинное вещество – это материал стенок клеток древесины, твердая древесная масса без пустот, плотность которой приинята 1540 кг/м3 для древесины всех пород. Пиролиз древесины

– изотермический процесс, который идёт с выделением тепла. В результате своего пиролиза, древесина разлагается на древесный уголь и летучие углеводороды. Продукты пиролиза древесины – это горючие вещества.

Когда мы видим горение дров, то мы видим горение именно продуктов пиролиза (термического разложения) древесины. Собственно, сама древесина при этом не горит и не окисляется. Древесное вещество всего лишь только разлагается под воздействием высокой температуры на горючие составляющие вещества – древесный уголь и летучие углеводороды.

То, что мы видим при горении дров – это совокупность перетекания сразу двух процессов, это пиролиз древесины и горение продуктов пиролиза.
Пиролизный газ

Газовая горючая составляющая часть древесины называется пиролизный газ

.

Пиролизный газ состоит из летучих (газообразных) углеводородов и угарного газа (СО), который образуется от неполного сгорания древесного угля – твёрдой горючей составляющей древесины.

Поджиг древесины
Чтобы древесина загорелась, её нужно поджечь – нагреть древесное вещество до температуры его пиролиза и воспламенения продуктов пиролиза. Если кислорода в зоне нагрева будет достаточно, продукты пиролиза (древесный уголь и летучие углеводороды) воспламенятся. Древесина загорится и будет гореть. Принято считать, что в идеальных условиях древесина может загореться уже при температуре 300°С. Для обычного поджига и устойчивого горения древесины требуется её разогрев до температуры 500…650°С

Обычное горение древесины
При обычном горении древесины, в едином объёме

костра или иного очага одновременно и неразрывно протекают два процесса: пиролиз (термическое разложение) древесины и горение полученных продуктов пиролиза

Пиролизное горение древесины
Пиролизное горение древесины – это сложный искусственный процесс, созданный и управляемый человеком.

При пиролизном горении древесины, её пиролиз и горение полученных продуктов пиролиза – полностью или частично разнесены в разные объёмы (камеры)

При пиролизном горении, в одной камере идёт процесс пиролиза древесины и горит её твёрдая горючая составляющая – древесный уголь). А, газовая горючая составляющая древесины отводится из камеры пиролиза и горит отдельно, в специальной газовой горелке – сопле.

 

 

При этом, к пиролизному газу подмешивают дополнительный (вторичный) воздух для более качественного сгорания летучих углеводородов и угарного газа, который образуется от неполного сгорания древесного угля (углерода).

Зачем нужно пиролизное (раздельное) горение древесины?

Разделение процессов горения топлива (древесины) позволяет более полно сжигать дрова, повысить КПД отопительного агрегата и уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу. Раздельное (пиролизное) горение древесины было реализовано с появлением специальных отопительных агрегатов – дровяных пиролизных котлов…

с этого момента начинается рассказ про дровяные пиролизные котлы –
удивительный продукт человеческого разума.

Что такое дровяной пиролизный котёл

Пиролизный котёл – это отопительная установка в которой реализована идея раздельного пиролизного горения топлива (дров). Принципиально важно, что у пиролизного котла термическое разложение древесины и горение продуктов пиролиза происходит раздельно, в разных камерах. Пиролизный котёл работает по принципу разделённого на две фазы процесса горения топлива. В первой фазе (пиролиз) – топливо термически разлагается с выделением древесного угля и пиролизного газа. Во второй фазе (горение) – горят полученные продукты термического разложения (древесный уголь и пиролизные газы). Причём, всенепременно, это происходит в разных камерах котла – загрузочной камере и камере сгорания. Эти две камеры соединены через сопло, где турбулизируются пиролизные газы, смешиваясь с подаваемым воздухом.

Пиролизный котёл – это твёрдотопливный отопительный агрегат, у которого горение топлива разделено на две фазы. Первая фаза – это предварительное термическое разложение (пиролиз) топлива. И, вторая фаза – это горение продуктов пиролиза.

Пиролизный котёл – это твёрдотопливный отопительный агрегат, в котором топливо (дрова) и выходящие из него летучие вещества сгорают раздельно, в разных камерах.

Наличие двух камер, загрузочной камеры и камеры сгорания – главное отличие пиролизного котла от остальных своих отопительных собратьев.

 

Несмотря на то, что пиролиз древесины и добыча древесного угля известны, лет эдак с 1000, пиролизные котлы – популярная и новомодная фишка. В пиролизном котле используется принцип газогенерации горючего газа из топлива и последующего его горения в отдельной камере. Поэтому, наличие двухкамерной конструкции – непременное условие для пиролизного котла. В пиролизном котле, термическое разложение (пиролиз, газогенерация) топлива и горение продуктов пиролиза – разнесены в разные камеры. Иными словами, сначала топливо (древесина, органика) – в одной камере пиролизного котла превращается в горючий газ (пиролизный газ), а потом, во второй камере пиролизного котла – этот газ горит, как обычный природный газ.

Топливо для пиролизного котла

Учитывая специфику вышесказанного, можно с абсолютной уверенностью утверждать, что топливом для пиролизного котла пренепременно должна служить любая органика, способная при термическом разложении выделять пиролизные газы. В первую очередь, это – древесина, отходы аграрной и пищевой промышленности и т.д.

Никак не могут быть топливом для пиролизного котла ископаемые ресурсы – газ, нефть, уголь и т.д.. Ибо, ископаемые ресурсы и продукты их переработки (сжиженный газ, бензин, кокс и т.д.) – это уже конечные продукты разложения органики. Невозможно разложить уже разложенное. Это как ответ на вопрос – «почему не горит вода». Потому что вода сама является продуктом горения и невозможно ещё раз сжечь золу.

 

От того, что во время работы пиролизных котлов генерируется пиролизные газы – такие котлы ещё называют газогенераторными. Газогенераторные котлы – второе, но ошибочное название пиролизных котлов.

Чем пиролизный котёл отличается от газогенераторного?

На уровне отопительной техники – пиролизные котлы ничем не отличаются от газогенераторных. Это второе, народное название пиролизных котлов. Но. Иногда, в исключительных случаях, специалисты делают различие между ними, основываясь на принципиальном различии терминов. В самом начале написания статьи я откопал в Интернете интересное мнение. Оказывается, что пиролиз и газогенерация – это не одно и то же. Несмотр на созвучность понятий. Немного поразмыслив, я согласился с автором и выложил его утверждение здесь. Повторяю – мнение не моё, но я с ним согласен:

Как было уже сказано – в основу работы ПИРОЛИЗНОГОГО КОТЛА положен принцип пиролизного (раздельного) сжигания топлива. При этом, топливо (древесина) горит (тлеет) в загрузочной камере. Для поддержания этого горения (тления) в загрузочную камеру подаётся первичный воздух. При горении (тлении) дров происходит его термическое разложение (пиролиз), плюс химический процесс соединения окислителя (кислорода из воздуха) с горючими элементами топлива. К горючим элементам топлива относятся, в первую очередь, углерод (С) и водород (Н). Потом, основная часть горючих элементов топлива в виде горючих газов переходит в камеру сгорания для дожигания этих самых газов. Туда же подается вторичный воздух, необходимый для полного окисления горючего вещества. Потом, все это дело горит и удаляется через дымовую трубу.

Для полноты картины, нужно отметить, что неполное сгорание древесного угля в пиролизном котле сопровождается обильным образованием угарного газа (СО). Горение древесного угля не имеет отношения к физическому процессу пиролиза древесины, поскольку происходит уже после оного.

В ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ КОТЛАХ предполагается наличие газогенераторной установки – приспособления для сухой возгонки топлива. И в этом их принципиальное отличие от пиролизных котлов, где такой установки нет.

Что такое газогенератор

Газогенераторы (газогенераторные установки) широко применялись ещё во времена второй мировой и даже раньше. Описание первых газогенераторов можно встретить в средневековыйх трактатах, когда алхимики грели древесину в закрытых ретортах и смотрели, что из этого получится. Чуть позже, в семнадцатом веке, в Европе получили широкое распространение целые газогенераторные заводы, где получали пиролизный газ в промышленных масштабах для использования его в бытовых целях.

В основу работы газогенератора положен принцип газогенерации (сухой возгонки) топлива. Как правило, газогенератор – это полностью изолированная ёмкость ретортной или в купольной конструкции, нагреваемая или охлаждаемая снаружи. Первичный воздух для горения топлива в газогенератор не подаётся. В герметичном объёме, под действием высокой температуры и в условиях ПОЛНОГО отсутствия кислорода сухая топливная масса разлагается на летучую часть – так называемый пиролизный газ и твёрдый остаток – древесный уголь. Затем, полученный пиролизный газ собирается и используется по назначению. Например, направляется в обычную газовую горелку для получения тепловой энергии. При этом, древесный уголь считается побочным продуктом газогенерации и выгружается из прибора в конце процесса.

Что такое газогенераторный котёл

Автор рискнёт предположить, что термин «газогенераторный котёл» – это удачный маркетинговый слоган, образованный от незнания предмета. Что-то типа, «живого пива» и «дисбактериоза». Никто не знает, что это такое, но за то – все об этом говорят.

Если соединить газогенератор для получения пиролизного газа и газовый котел для его последующего сжигания – получится газогенераторный отопительный котёл. Газогенераторный отопительный котел – ужасно сложная вещь, поскольку он будет образован от слияния двух, невероятно сложных механизмов. Если газогенератор установлен непосредственно на отопительном котле, то возможно дожигание  древесного угля прямо на месте, в конце процесса газогенерации При этом, предварительно: нужно отсечь газовую горелку, подать воздух в камеру газогенерации и перенапрвить раскалённые дымовые газы непосредственно в теплообменник. Работу такого сложного механизма трудно представить на бытовом уровне. Может быть, лет эдак через 300…

Насколько верно такое утверждение – не мне судить, однако – хочется поехидничать.

Читаем про пиролизные котлы на украинском сайте ведущего чешского  производителя отопительного оборуования «Атмос-Украина» atmos.net.ua/documents/drova, цитирую:

«Будет заблуждением считать, что пиролизные твердотопливные котлы АТМОС работают на принципе сжигания дров. На самом деле дрова являются лишь источником выработки топлива – древесного газа. Именно этот газ – смешиваясь со вторичным воздухом в керамической форсунке – сгорая, выделяет полезное тепло, за счет которого происход нагрев всей отопительной системы.»

Очень хочется спросить у господ заморских специалистов:
– А куда, в таком случае Вы деваете древесный уголь (кокс)?
Ибо всем известно, что конечным продуктом полного пиролиза древесины
является почти чистый углерод – древесный уголь…
(это уже из Википедии)

Лошади понятно, что он (кокс) сгорает там же, в пиролизной камере пиролизного котла. Куда, специально для этого и подают первичный воздух. И все же, все же… хе-хе-хе. Все вышеизложенное наталкивает на глубокуюю мысль, что нет четкого определения и разграничения для пиролизного и газогерераторного котлов. Хотя

 

Вернёмся-же к нашему предмету – пиролизному котлу

и рассмотрим детальней его конструкцию и принцип работы.

Конструкция пиролизного котла

Чтобы избежать непонятных самописных схем, предлагаю рассматривать конструкцию пиролизного котла на живом примере. Пиролизные котлы Мотор Сич – классический пример конструкции пиролизного котла. На эти пиролизные котлы в интернете очень много технической информации, поэтому все схемы, рисунки и эскизы будут от них.

 

 

 

Принцип работы пиролизного котла

 

Футеровка пиролизного котла

 

 

 

Преимущества пиролизных котлов

Производители пиролизных котлов приписывают им невероятные преимущества перед всеми остальными. Дескать, и экономичны, и экологичны, и многое другое…

Вот то, что удалось собрать и систематизировать автору:

(с комментариями, естессно, самого автора)

  1. Преимущество – долгий срок эксплуатации
  2. К. Спорный вопрос.
  3. С одной стороны, да – действительно. Металл корпуса пиролизного котла может послужить 15-20 лет.
  4. Однако, редко какая футеровка выдержит столько-же. А, без футеровки, пиролизный котёл – это металлолом. При нормальной и щадящей эксплуатации, футеровки пиролизного котла хватит на 2 года. Максимум – на три. Поэтому, владельцы пиролизных котлов – запасайтесь футеровкой.
  5. Преимущество – загрузка топлива два раза в сутки
  6. К. Полный рекламный бред. Практика показала, что наиболее эффективный режим обслуживания пиролизных котлов –это с интервалом в три часа. Дрова, они и есть дрова, ребята.
  7. Преимущество – экологичность (практически полное отсутствие дыма)
  8. К. Это – да! Это –верно!
  9. За счёт полного дожигания СО (угарный газ) экологи разрешают ставить пиролизные котлы даже в спальных районах столицы.
  10. Преимущество – высокий КПД — 90%
  11. К. Есть такое дело.
  12. Преимущество – можно сжигать даже свежесрубленную древесину.
  13. К. Спорный вопрос.
  14. Сжигать-то можно, только толку-то?
  15. При сжигании древесины влажностью 50%, КПД котла падает почти в 0%
  16. Смысл таких деяний?

Недостатки пиролизных котлов

Альтернативное Отопление: отопление горение котёл дрова теплота пиролиз дерево древесина

tehnopost.kiev.ua

Что такое пиролиз (пиролизное горение) | Твердотопливные Пиролизные котлы «Мотор Сич» — безупречная репутация в Украине — ООО «Атом»

Такое твердое топливо, как древесина и ее производные, при отоплении помещений используется испокон веков. Однако, современные технологии чуть-чуть изменили процесс горения дров, и случилась самая настоящая революция в твердотопливных отопительных системах. На смену обычным котлам на дровах, отличающимся средним коэффициентом полезного действия, пришли пиролизные котлы, названные так в силу того, что них происходит не классическое сжигание древесины, а ее сухая перегонка или пиролизное горение. Для протекания пиролизного горения требуется недостаток кислорода и высокая температура, только тогда твердое топливо начнет разлагаться на летучий газ и твердый остаток с выделением еще большей тепловой энергии. Летучий газ также носит название древесного или пиролизного, и его смешивание с кислородом при высоких температурах запускает длительный и эффективный процесс горения, направляемый на обогрев помещения. Помимо смешивания с кислородом древесный газ вступает во взаимодействие с активным углеродом, в результате чего, горение становится экологически чистым, так как при очень высокой температуре сгорают практически все вредные примеси и газы. Итогом пиролизного горения является углекислый газ, которого образуется в три раза меньше, чем при обычном сжигании древесины, а также выделяется незначительное количество водяного пара. При этом наблюдается минимальное образование золы и сажи, что сокращает и облегчает чистку отопительного котла.

Пиролиз происходит в несколько этапов. Сначала в котле в его приемной камере досушивается древесина и при температуре в 450 С начинается выделение древесного газа. Далее происходит смешивание данного газа с вторичным воздухом, поток которого создает специальный вентилятор в котле. Данная смесь газов начинает гореть при температуре в 560 С. Протекающая экзотермическая реакция в итоге создает максимальные показатели температурного процесса, и при 1100 С происходит дожигание древесного газа. Продолжительность пиролиза существенно возрастает, а значит, повышается КПД отопительного агрегата. Для того, чтобы в котле протекал оптимальный режим пиролизного горения, в его конструкции предусмотрены шиберы. Первоначально пиролизный котел некоторое время работает в обычном режиме сжигания топлива, а при достижении требуемых температур производят полную загрузку дров, и при помощи шибер устанавливается эффективный режим пиролизного горения. Стоит отметить, что пиролизное горение хорошо поддается управлению. Это дало возможность автоматизировать твердотопливные пиролизные котлы. Именно пиролизное горение позволило выявить все скрытые резервы древесного топлива, и существенно увеличить КПД твердотопливных котлов, снизить затраты, а также минимизировать обслуживание отопительной системы человеком.

Еще по теме:

Котлы большой мощности пиролизные Атом

Отопление больших помещений пиролизными котлами

 


 

Просмотров страницы: 11252

kotly.org.ua

Пиролизный газ — Справочник химика 21

    Состав пиролизного газа (% вес.)  [c.220]

    Из табл. 39 видно, что выходы пиролизного газа достигают 78— 79% по массе при температурах 775—800° С. В составе пиролиз- [c.116]

    Состав и свойства продуктов. При пиролизе образуются пиролизный газ и жидкие продукты пиролиза (смола пиролиза). [c.205]

    Пиролизный газ на блоках газоразделения установок пиролиза делится на водород, метан, этан, этилен, пропилен, пропащ, бути-лен-бутадиеновую фракцию. Из бутилен-бутадиеновой фракции выделяют бутадиен-1,3 — сырье промышленности синтетического каучука. [c.206]


    Автоматизация процесса. Установки пиролиза оснащены приборами и системами автоматического регулирования процесса. Давление паров в испарительной секции поддерживается автоматически подачей в теплообменник-испаритель греющего водяного пара с помощью регулятора давления. Температура газов пиролиза на выходе из пиролизных змеевиков регулируется изменением подачи топлива в печь. Очень важно своевременно изменить температуру пиролиза при изменении нагрузки печи и состава сырья. В настоящее время внедряются схемы регулирования с применением хроматографов. На основании хроматографического анализа состава сырья автоматически изменяется режим. Автоматически регулируется также подача воды на закалку в зависимости от температуры пиролизного газа. [c.212]

    Пиролизный газ с относительно высоким содержанием этилена (31% вес.) после охлаждения подвергается ректификации для выделения этилена. [c.220]

    Газофракционирующий агрегат питается пиролизным газом. [c.220]

    Рис, 33. Скорость выделения пиролизных газов в зависимости от температуры согласно [14] а — уголь, близкий к углю S36 б уголь с выходом летучих веществ 19% о — полукокс, полученный при температуре 580 С [c.122]

    Вследствие относительной непроницаемости экранной зоны по вертикали пиролизные газы следуют по двум путям в зависимости от того — выходят ли эти газы с горячей или с холодной стороны зоны-экрана. [c.144]

    Из таблицы видно, что в прямоточном реакторе с нисходящим потоком происходит значительное снижение температуры теплоносителя (на 160—200° С), следовательно, реакция пиролиза протекает при непрерывном падении температуры. Это связано с низкими массовыми соотношениями теплоносителя и сырья в реакторе. В связи с этим выходы газов при переработке жидких нефтепродуктов не превышают 16—53%, хотя при контактном пиролизе, например, легких бензинов возможно получение до 85% пиролизного газа, содержащего значительные количества непредельных углеводородов. [c.103]

    При решении задач управления технологическим процессо.м (ТП) разделения пиролизного газа активная роль отводится оператору, на которого возлагается управление качеством ТП и принятие решения в случае аварийных ситуаций. Применение систем автоматического управления, основанных на классических ПИД — регуляторах, не позволяет полностью исключить участие человека оператора в процессе управления, поскольку эти регуляторы работают в узком диапазоне изменения режимов и требуют постоянного контроля со стороны оператора и перестройки параметров и алгоритмов управления. Применение нелинейных регуляторов сдерживается сложностью объекта управления, являющегося распределенным объектом с наличием длительных временных задержек при отработке управляющих воздействий. [c.226]

    Газ, полученный при пиролизе, богат непредельными углеводородами, из которых наиболее цепным является этилен содер жание его в газе пиролиза достигает 18—28% в зависимости от состава перерабатываемого сырья и температуры процесса. Пиролизный газ является ценным сырьем для химической переработки из него могут быть получены этиловый спирт, синтетический каучук, высокооктановые компоненты авиационных топлив и многие другие химические продукты. [c.50]

    Современная установка пиролиза состоит из следующих блоков пиролиза углеводородного сырья, компрессии и очистки пиролизного газа, разделения газа, переработки смолы пиролиза. [c.207]

    В табл. 7.2 приведены некоторые результаты исследования работы такого реактора в сравнении с обычной конструкцией проточного реактора. Вихревой реактор позволяет повысить практически все основные показатели процесса пиролиза твердого топлива. Так, например, степень превращения исходного угля возрастает на (15-17)%, производительность по пиролизному газу увеличивается на (10-11)%, увеличиваются и тепловые показатели процесса на (12-13)%. [c.262]

    Определить массу охлаждающей воды (G) для закалки пиролизного газа, если известно температура газа в закалочном аппарате снижается с 800 до 200 °С масса газа составляет 10 000 кг/ч и водяного пара 2000 кг/ч молекулярная масса продуктов пиролиза 30. [c.149]

    Предназначен для обработки неочищенного пиролизного газа, содержащего водород особенно эффективен при небольшой концентрации углеводородов С . Выпускается в виде гранул размером 3 мм. [c.192]

    Ведущими направлениями потребления нефтяного или газового углеводородного сырья в нефтехимической промышленности как в Советском Союзе, так и за рубежом являются 1) производство ацетилена, аммиака, метанола, синтез-газа и других, потребляющее, главным образом, природный газ 2) производство бутадиена, изопрена, бутиленов и других, использующее в основном углеводороды С4 и С5, содержащиеся в природных, попутных и нефтезаводских крекинговых и пиролизных газах 3) производство высших олефинов, диолефинов, спиртов, кислот и других, потребляющее парафины и парафиновые концентраты или дистилляты 4) производство бензола, толуола, ксилолов и других моноядерных ароматических углеводородов, использующее отдельные узкие фракции прямогонных бензинов и бензинов вторичного происхождения 5) производство этилена, пропилена и других ценных углеводородов, потребляющее различные виды газообразного и жидкого нефтяного сырья. [c.10]

    Выходы пиролизного газа с повышением температуры возросли от 77,5 при 750° С до максимума — 84,2% по массе при температуре 800—825° С. Образование кокса достигло при 850° С 6,5% по массе, а жидких продуктов пиролиза снизилось от 19,7 до 11,5%. [c.112]

    Из К-1 газы пиролиза поступают в водяные конденсаторы-холодильники ХК-1, где происходит конденсация легкого масла и водяных паров. В сепараторе С-1 конденсат легкого масла и вода отделяются от пиролизных газов, поступающих затем в блоки компрессии и очистки газа и газоразделения. [c.207]

www.chem21.info

Пиролизный котел в быту, или когда цена на газ не имеет значения / Habr

Можно ли построить систему отопления собственного жилища без газовой трубы так, чтобы это было комфортно, не утомительно и даже увлекательно? И что может получиться, если приправить всё это информационными технологиями?
Давайте вместе в этом разберемся.

Немного теории

Системы отопления (СО) с твердотопливным котлом (ТТК) – это системы периодического действия, в которых котел генерирует тепло только когда в нем есть топливо. В этой связи, владельцы ТТК, рано или поздно, обзаводятся теплоаккумуляторами, которые накапливают излишек тепла, генерируемый в процессе работы ТТК и отдают его дому уже после того как топливо в котле закончилось.

ТТК принято делить на классические (колосниковые) и пиролизные (газогенераторные). Классический вариант подразумевает обыкновенное сгорание топлива с выделением тепла. Твердотопливные пиролизные котлы отличаются тем, что топливо и горючий газ, выделяемый при его горении, сжигаются раздельно. Это обеспечивает более высокий КПД, широкий диапазон мощности, простоту требований к дымоходу.

Под «обыкновенным сгоранием топлива» подразумевается, что топливо в таких котлах сгорает в камере загрузки, где одновременно идут все те же процессы что и при пиролизе древесины. По этой причине в классических (колосниковый) котлах нет возможности получить качественное (полное) сгорание топлива. В результате неполного сгорания топлива на теплообменнике котла оседают деготь, смолы, (продукты пиролиза), сажа, зола и образуется теплоизолирующий слой, что в свою очередь вынуждает котел щедро делится, вырабатываемым теплом с окружающей средой.

Как преимущество классических котлов иногда указывают то, что в них, якобы, можно сжигать дрова с высокой влажностью, но как по мне, топить сырыми дровами – себя не уважать.

Не важно, в каком котле, пиролизном или традиционном, дрова, прежде чем начать давать тепло, должны пройти начальные стадии пиролиза, а именно нагрев и испарение влаги. Значит если мы используем для отопления дрова с влажностью 20% (это на 10 кг. сухих дров вылить сверху 2 литра воды), то есть пятая часть по весу в них балласт, на нагрев и испарение которого также придется потратить часть топлива, которая уже не будет использовано для отопление дома.


Если уж быть абсолютно точным, то топливо не горит «напрямую», горят газообразные продукты пиролиза. Это означает, что прежде чем дрова начнут гореть, то есть окислятся кислородом воздуха с выделением тепла, они должны быть нагреты до температуры испарения влаги в них, после этого должен пройти сам процесс испарения этой влаги, а уже потом начнется собственно пиролиз и горение пиролизных газов. Причем, процессы первой и второй стадии идут с поглощением тепла, так необходимого для пиролиза самой древесины, без которого не будет и самого процесса горения.
Мой выбор

Если после прочитанного, вы уже не планируете топить сырыми дровами, то исходя из своего жизненного опыта, я бы рекомендовал именно пиролизный котел.

До этого, у меня уже был двухлетний опыт эксплуатации шахтного колосникового котла KALVIS–2-70. Из выявленных недостатков отмечу, что его теплообменник невозможно было почистить от осевших на нем смол без предварительного разогрева до температуры выше 60°С. В конечном итоге, осознав все технологические изъяны этой конструкции, я решил обратиться к специалистам для её радикальной переделки. В результате этой глубокой модернизации я и стал обладателем пиролизного котла.

Установка

Котел лучше располагать в специально отведенном для него помещении, так как я еще не встречал котлов, которые не дымят в помещении при догрузке топливом (а мой, к тому же, иногда дымит еще и по причине несовершенства конструкции).
Кроме того котлы обычно комплектуются дымососом или вентилятором наддува, которые обычно, довольно прилично шумят. Остальные механизмы управления узлами СО (циркуляционные насосы, приводы воздушных заслонок, заслонка дымохода и шаровые краны с электроприводами) работают почти бесшумно.

Кроме прочего, нужно учитывать, котел для своей работы потребует большого притока воздуха в то помещение, в котором он находится, что станет причиной возникновения холодных сквозняков. Из всего выше сказанного, котел лучше располагать в отдельном помещении в теле дома.

Дымоход у меня расположен вертикально без изгибов и является частью внутренней стены дома, и во время работы котла дополнительно излучает тепло в дом.

Так как котел – это агрегат, в котором генерируемое тепло передается теплоносителю воде, то на его поверхности нет «раскаленных» частей, так как он не нагревается выше температуры кипения воды. Кроме того водяная рубашка снаружи, обычно защищена кожухом, температура которой редко превышает 30 — 35 град.

Заготовка дров и не только.

Основным видом топлива для пиролизного котла является древесина.

Годятся любые дрова: хвойные, лиственные, сосновые, дубовые, березовые и т.д. Все они имеют примерно одинаковую теплотворную способность. Твердые породы, такие как дуб, имеют теплотворную способность выше, но они и стоят дороже, так что гонятся за ними я особого смысла не вижу. Для заготовки отлично подходит любое мертвое дерево, упавшее или сухостой. Главное, что бы дрова были не сырые и не дорогие, лучше лично заготовленные, и для кошелька и для здоровья полезнее (можно запросто сэкономить на абонемент в фитнес-клуб). Отчасти потому, что при покупке на стороне трудно соблюсти все выше перечисленные условия, я и не люблю покупать дрова. Мне как-то в первый отопительный сезон привезли машину дров из лесхоза, так их остатки весной выпустили побеги и укоренились у меня во дворе. С тех пор, дрова заготавливаю только самостоятельно.

Кроме дров пиролизный котел с удовольствием потребляет солому, пеллету, стружку, торфяные брикеты и обычный торф, сортированные бытовые отходы (бумага, пластик, упаковка, все кроме ПВХ) и все это приправленное отработанным маслом или любыми другими отходами жидких углеводородов.

Но лучшим топливом для котла может стать автомобильная покрышка. Теплотворная способность автомобильной покрышки значительно превышает теплотворную способность лучших пород древесины и составляет 32 ГДж/т. Сравнится с ней может, разве что, теплотворная способность высококачественного угля. Ко всему этому покрышка имеет нулевую влажность, что тоже является положительным моментом. Ну а если у кого-то еще есть сомнения в том, что покрышка может довольно прилично гореть, можете глянуть на выходящие газы из моей трубы и на огонь в пиролизной камере.

Газы от сжигаемых покрышек
Огонь горящих покрышек
Так выглядят, подготовленные к загрузке в котел, автомобильные шины
То, что не только я расцениваю шину как прекрасное топливо, можно оценить по количеству
объявлений, которые предлагают металлокорд, остающийся после ее сжигания. Экологические нормы и их нарушение

Также должен акцентировать внимание на том, что ни в ком случае не призываю к повсеместному сжиганию автомобильных шин в домашних отопительных агрегатах. Живя в обществе среди людей, обустраивая свой быт, мы не должны причинять неудобства своим соседям, в том числе наши действия не должны нарушать законодательства государств, гражданами которых мы являемся.
Шина как топливо упоминается мною в этой статье только как частный удачный опыт, который стал возможен после основательной модернизации серийного бытового котла, при условии постоянного пристального контроля за процессом горения через видеокамеру и оперативного управления.


Для обеспечения пожарной безопасности в котельной я на ее потолке разместил два автоматических порошковых огнетушителя типа Буран 2,5 и автономный датчик дыма.
Розжиг

Котел легче разжечь небольшим количеством дров (такая закладка осуществляется через нижнее окно загрузи дров), но при желании можно запустить котел и с полной загрузкой (для такой загрузки используется верхнее окно загрузки дров).

При запуске с полной загрузкой разжигаю котел через пиролизную горелку с помощью заранее вставленного в нее фитиля из гофрокартона (вид сверху на пиролизную горелку через нижнее окно загрузки топлива). Также облегчает розжиг небольшое количество отработанного моторного масла и мелкие дровяные щепки.

Продукты сгорания

Пиролизную камеру котла (он же зольник), чистить приходится каждый раз после отопительного цикла (примерно 10 – 12 часов непрерывной работы), так как объем ее ограничен, а пиролизным газам все же нужно где-то гореть.Теплообменники котла я стараюсь чистить через отопительный цикл, то есть примерно два раза в месяц, так как от степени их чистоты зависит эффективность отбора тепла сгенерированного в пиролизной камере. Обычно, после одного цикла отопления остается ведро золы и почти чистый металлокорд от шин. И зола и металлокорд, как оказалось, являются ценным продуктом для дальнейшего использования.

Продуктами полного сгорания топлива ТТК являются углекислый газ, вода и зола. Вот именно водяной пар и окрашивает дым в белый цвет на непрогретом дымоходе. Продуктом неполного сгорания топлива ТТК может стать сажа. Значительное ее количество может окрашивать дым в черный цвет, а незначительное, в смеси с водяным паром, в различные оттенки серого.

Конструкция котла

На фронтальной стороне моего котла расположены три дверцы:

  • Верхняя дверца нужна для того, чтобы увеличить объем разовой загрузки. Чем больше за один раз удается загрузить дров, тем реже приходится это делать.
  • Средняя дверца нужна для обслуживания котла (чистка от золы, подготовка к новой растопке), через самую верхнюю дверцу этого просто невозможно сделать. За ней находится камера загрузки.Внешний вид камеры загрузки Эта камера ещё называется газогенераторной, так как именно в ней и происходит процесс пиролиза дров.
  • За нижней дверцей находится камера сгорания пиролизных газов.Некоторые подробности про расположение камеры сгоранияКамера сгорания (камера дожига) расположена под камерой загрузки топлива для того, чтобы локализовать определенный объем топлива участвующего в процессе горения. То есть, в пиролизном котле горят только те дрова, которые находятся в зоне охвата воздушных заслонок (это ниже средней дверцы и немного на высоте самой средней дверцы), остальное топливо — просто запас, который по мере выгорания опускается в зону горения. Если же пиролизную камеру расположить сверху, а топливо поджигать снизу, то пламя подымаясь снизу вверх по дровам будет пиролизовать все топливо сразу и вместо горения мы получим много дыма и как следствие смолистые вещества на теплообменнике.

Воздух на топливо в моем ТТК подается через три воздушные заслонки в разные зоны котла, что дает возможность получить наиболее эффективное сгорание топлива.

Наличие 3-х воздушных заслонок, графика температуры в дымоходе и видеокамеры в пиролизной камере позволяет минимизировать тепловые потери и получить наиболее эффективное сгорание не только различных видов древесины, но и более калорийного топлива, такого как сортированные бытовые отходы и изношенные автомобильные шины.

Немного теории

Обычно в ТТ пиролизные котлы воздух подается в строгом заранее спроектированном соотношении без учета особенности топлива, его фактической влажности и стадий, которые оно проходит по мере его выгорания в котле. Это приводит к тому, что иногда воздуха вполне достаточно для эффективного сгорания проектного топлива (к примеру сосновых дров), но чаще воздуха либо меньше чем нужно, (и тогда продукты неполного сгорания топлива конденсируются на теплообменнике ТТК в виде дегтя), либо больше чем нужно (и тогда лишний воздух не участвующий в процессе горения остужает теплообменник, и уносит в атмосферу драгоценное тепло которое сгенерировал ТТК).


Мой котел, как и большинство пиролизных котлов, родился с одной заслонкой (сейчас она средняя по высоте, она же и основная). Заслонка расположена на фронтальной части котла, ниже нижней двери загрузки топлива.

Воздух через нее подается на топливо, расположенное, над горелкой и охватывает примерно 100 см3 дров. Это тот объем топлива, который участвует в основном процессе горения. Этот же объем топлива формирует угольную подушку, на которой воспламеняются пиролизные газы.

Верхняя заслонка расположена под обшивкой, выше нижней двери загрузки топлива. Она появилась уже позже, в ее задачу входит формирование дополнительного объема пиролизных газов, уже после того как топливо расположенное в зоне охвата средней заслонкой прошло с первой по третью стадии пиролиза, и уже не выделяет в достаточном количестве горючих газов, по отношению к подаваемому через нее (среднюю заслонку) объему воздуха.

Верхняя заслонка
Нижняя заслонка появилась уже последней по причине необходимости подачи дополнительного объема воздуха при сжигании более калорийного топлива, чем дрова, к примеру, автомобильная шина. Расположена нижняя заслонка над дверью камеры сгорания и подает дополнительный воздух в камеру сгорания.Средняя и нижняя заслонки
В качестве приводов для этих заслонок используются недорогие, но вполне пригодные для этой цели сервомашинки MG996R 15кг.
Система отопления

Обычно, счастливые обладатели ТТК, проходят естественные стадии эволюции:
  1. Приобретение котла и познание первой радость от тепла, принесенного им в дом. Кормят его маленькими порциями дров, кормят часто и с удовольствием.
  2. Потом пытаются растянуть время между кормежкой. Потом пытаются экспериментировать с различными видами корма: топят исключительно дубом, акацией, и даже редким в наших краях, углем.
  3. В конце концов, приходит понимание, что «котел существует для меня», а не «я для котла».
  4. После этого владелец котла начинает подыскивать в доме место под теплоаккумулятор (ТА).

Мне повезло больше чем остальным, еще в процессе проектирования дома я спланировал себе место под ТА, благополучно миновав эту начальную стадию.

В качестве теплоаккумулятора можно использовать любую емкость, которая выдержит давление в Вашей СО (у меня оно не превышает 1,5 кг/см2), либо сделать ТА косвенного нагрева (водяной контур такого ТА обменивается теплом с контуром котла через дополнительный теплообменник), тогда его будет легче вписать в пространство комнаты. Здесь можно подробнее ознакомится с моим.

Необходимо также учитывать, что температура воды в ТА нередко доходит до 94°С, поэтому материал из которого изготовлен ТА и труба подводящая в него теплоноситель должны выдерживать эти температуры.

Теплоаккумулятор не обязательно ставить в котельной рядом с ТТК (даже лучше за ее пределами), монтировать его можно в любом удобном для Вас помещении дома (можно даже так).

Также пришлось приобрести Ладдомат 21, хотя вполне можно было обойтись трехходовым смесительным клапаном и циркуляционным насосом контура котла.

Понадобились так же термостатические смесительные клапаны для контура теплого пола и контура радиаторов, хотя жизнь в последствии показала, что радиаторы в СО с ТТК и ТА бессмысленны.

Оказался не лишним в СО с ТТК и бойлер косвенного нагрева, ну и дальше уже по мелочи: расширительный бак, кран шаровый с электроприводом контура ТА, контура котла и контура бойлера. Насосы циркуляционные для контуров бойлера косвенного нагрева, теплых полов и радиаторов.


Легенда

1. Заслонка подачи воздуха
2. Привод заслонки подачи воздуха TowerPro MG996R
3. Датчик температуры воды на входе в котел ( температура обратки) — ds18b20
4. Привод заслонки дымохода
5. Дымосос
6. Датчик температуры дыма — (ТХА)
7. Кран шаровый с электроприводом контура котла
8. Датчик температуры воды на выходе из котла ( температура подачи) — ds18b20
9. Насос циркуляционный контура котла, входящий в состав Ладдомат 21
10. Датчик температуры воды нижней части ТА №1 — ds18b20
11. Теплоаккумулятор №1 — 4м3
12. Датчик температуры воды в верхнем патрубке ТА №1 — ds18b20
13. Кран шаровый с электроприводом контура ТА
14. Расширительный бак
15. Насос циркуляционный бойлера косвенного нагрева
16. Вход системы водоснабжения
17. Бойлер косвенного нагрева
18. Термостатический смесительный клапан контура радиаторов
19. Радиаторы отопления
20. Насосы циркуляционные контура теплых полов и контура радиаторов
21. Теплый пол
22. Термостатический смесительный клапан контура теплого пола
23. Датчик температуры воды нижней части ТА №2- ds18b20
24. Датчик температуры воды в верхнем патрубке ТА №2 — ds18b20
25. Кран шаровый подпитки водой системы отопления
26. Теплоаккумулятор №2 (косвенного нагрева) — 4м3
27. Показания температуры с устройства «Комнатный термостат».
28. Показания температуры с устройства «Шлагбаум»


Автоматика

По мере эксплуатации своей СО постепенно пришло понимание, что система, в том виде в котором она родилась, имела существенные недоработки.

Оказалось, что системах отопления на базе ТТК + ТА, есть смысл соблюсти ряд условий:

  1. Стремится отправлять в ТА только излишек тепла от ТТК.
  2. Отсекать ТТК от остальной системы отопления (СО) после прекращения им генерации тепла, так как после выгорание топлива нем, ТТК из генератора тепла превращается в его потребителя и начинает высасывать ранее запасенное тепло из ТА.

Поначалу приходилось вручную подключать ТТК к СО во время запуска и так же вручную его отключать от нее. Вручную делить тепловые потоки как в начале запуска ТТК, так и уже в процессе работы котла, когда формируется избыток тепла. К тому же штатный регулятор воздушной заслонки был слишком инерционен и не справлялся с поставленными перед ним задачами.

И тогда некоторые свои простые функции по управлению котлом было решено переложить на хрупкие плечи автоматики. Использование электронного блока управления (БУ), избавило меня от выполнения множества рутинных операций. Также, попутно, БУ справляется с такой тривиальной задачей как, защита ТТК от перегрева, то есть делает то, что делают подавляющее большинство фабричных БУ ТТ котлов.

Мой первый блок управления ТТК был далёк от совершенства.

Принципиальная схема

Каждый раз, когда мне нужно было подправить или изменить логику работы СО у меня пухла голова когда я смотрел на эту схему и пытался понять как же она работает.

В конце концов, при участии добрых людей, БУ приобрел тот вид, который он имеет сегодня, а также столь необходимый для меня функционал.
На экране в графическом виде отображается текущее состояние основных узлов СО, которые необходимо контролировать. При этом экран не перегружен информацией, и она легко читается.
Дополнительную информацию о том, какое оборудование в данный момент задействовано блоком управления можно получить от светодиодов блока реле.

Схемотехника

БУ моего котла собран на базе модуля Arduino Mega 2560. Выбор пал на Ардуино, потому что широко распространено, легко доступно, хорошо документировано, в сети множество уроков по его программированию, огромное дружелюбное интернет-сообщество, которое поможет, подскажет, научит.

Именно Ардуино позволяет реализовать функционал Вашего устройства, ограниченный лишь Вашей фантазией. К примеру, Ваш БУ зимой может управлять ТТК, но достаточно сменить в нем прошивку и подключить разъем силовых устройств к другой группе, и он станет управлять системой полива Вашего приусадебного участка или, к примеру, теплицей. С фабричным БУ ТТК таких фокусов не проделаешь.

Список элементов блока управления1. Arduino Mega 2560
2. Arduino Ethernet Shield W5100
3. Графический дисплей QC12864B
4. 4-канальный реле модуль – 2 шт.
5. DC-DC конвертер понижающий 4…38В в 1.25…32В для питания блока реле и дисплея.
6. DC-DC конвертер понижающий 4.5…28 В в 0.8…20 В 3А на MP1584 для отдельного питания «бутерброда» Arduino Mega 2560 + Arduino Ethernet Shield W5100
7. Цифровой усилитель термопары MAX31855
8. Термопара ТХА
9. Датчик температуры Dallas DS18B20 – 4 шт.
10. Привод заслонки подачи воздуха TowerPro MG996R
11. Резистор металлопленочный 4.7 кОм

Для питания БУ используется 12 вольтовый аккумулятор, который в свою очередь подключён к инвертору (600Вт). Он же обеспечивает работоспособность циркуляционных насосов СО.

Программное обеспечение

Мой блок управления котла, подключён к облачному сервису, это позволяет удаленно контролировать состояние системы, и при необходимости, так же удаленно, вносить корректировки в работу котла и системы отопления в целом. Зачем спрашивается удаленный контроль системы отопления и в частности удаленный контроль за работой ТТК? Полагаю, что только очень смелый человек может себе позволить оставить работающий котёл только под присмотром БУ стоимостью чуть больше 100 долларов. Я же приобрел уверенность в необходимости удаленного контроля, по мере приобретения своего личного восьмилетнего опыта эксплуатации ТТК.

Этот сервис предоставляет чрезвычайно полезную возможность графического представления данных с температурных датчиков, расположенных в ключевых точках СО, что в свою очередь не только дает представление о текущем статическом состоянии СО, но и о динамике развития происходящих там процессов. Так в частности данные полученные из вкладки «Графики» дают представление о текущем состоянии СО, корректность работы отдельных ее составляющих в соответствии заданной БУ программой, и в отличие от данных полученных с монитора БУ, дают представление о динамике этих данных, скорость изменения и направления движения (рост или понижение), что особенно важно в момент пороговых (критических) значений температур.

Произошла ли подпитка ТТК холодной водой из ТА или нет, мы можем удаленно, оперативно отследить на графике «Котел вход», а имела ли эта подпитка ожидаемый результат по защите котла от перегрева можем отследить на графике «Котел выход». Если же ожидаемого снижения температуры воды на входе/выходе из котла не произошло, значит по какой-то причине не открылся кран контура ТА и владельцу котла нужно принять адекватные меры по защите ТТК.

Так же данные полученные с этих графиков позволяю оперативно заметить и устранить ошибки котельщика допущенные при управление котлом.

В частности, благодаря графику «Дымовая труба» я вовремя заметил, что забыл вернуть в рабочее положение распределительную заслонку, которая направляет продукты сгорания топлива минуя теплообменник котла в дымоход (обычно ее переводят в такое положение при догрузке топлива, для снижения дымления в помещение), что в свою очередь привело к забросу температуры в дымоходе выше 250°С.

Графики работы Ладдомата

Противофазное поведение температур на графиках «Котел выход» и «Котел вход» обусловлено особенностями работы такого узла СО как Ладдомат 21 (на схеме обозначен № 9). Дело в том, что в его обязанность входить обеспечение поддержания температуры теплоносителя (в нашем случае вода) на входе в котел выше 55°С. Эта функция обеспечивается термостатическим клапаном, который входит в состав Ладдомат 21.
Так как система ТТК + Ладдомат 21 достаточна инерционна, то мы и наблюдаем на графике противофазное колебание температур. Такое колебание температур, на графиках «Котел выход» и «Котел вход» свидетельствует о нормальной работе СО в целом.

Графики работы теплообменника

По достижении пороговой температуры на выходе из котла выше 85°С. БУ ТТК дает команду на открытие шарового крана (№13), при этом горячая вода поступает уже не только в отопительные приборы дома (теплый пол и радиаторы), но и в ТА (№12), при этом холодная вода выходящая из ТА поступает на вход в ТТК, что в свою очередь приводит к снижению температуры на выходе из котла. Другими словами, всё избыточное тепло направляется в теплоаккумулятор.

Графики защиты от перегрева

Если обычной меры (подпитки котла водой из ТА) оказалось не достаточной и температура на выходе из котла продолжает расти, то БУ ТТК даёт команду на закрытие воздушных заслонок и заслонки дымохода. Это позволяет снизить мощность котла и нормализовать температуру воды на его выходе. Таким образом происходит защита котла от перегрева.

Графики ручного регулирование воздушных заслонок

График температуры в дымовой трубе, дает представление о стадии в которой находится ТТК (розжиг, активный пиролиз или выгорание остатка топлива) и в совокупности с видео, получаемым из пиролизной камеры, позволяет сделать вывод о состоянии пиролизной камеры и при необходимости удаленно (через сайт) откорректировать положение воздушных заслонок управляющих качеством сгорания топлива.
Так к примеру через 85 минут после запуска котла, уменьшилось выделение пиролизных газов в зоне охвата средней воздушной заслонкой, что привело к снижению температуры дыма. После смены положение заслонок, верхней — с 0% на 48% и средней — с 100% на 50% (где 0 – полностью закрыта, 100% — полностью открыта) температура дымовых газов снова выросла.

Графики начала активной стадии пиролиза
На этой части графика отображено начало активной стадии пиролиза шины, это видно по стремительному росту температуры дыма и температуры теплоносителя на выходе из котла, и как следствие увеличичение мощности котла. В этот момент нужно откорректировать положение воздушный заслонок на период активной стадии пиролиза шины.
График дымохода

Глядя на этот график можно сделать вывод, что продолжительность работы котла составила примерно 20 часов 30 минут. После розжига котел перешел в активный режим (температура дыма более 110°С) примерно через 30 минут поджога дров. Еще через 30 минут температура дыма перешла границу 135°С и котел перешел в режим свободной тяги (БУ отключил дымосос и открыл заслонку дымохода). Далее котел работал на максимальной своей мощности, примерно, до 14 часов 30 минут (в это время, скорее всего, была произведена догрузка котла топливом).
В таком режиме котел доработал до 5 часов утра следующего дня и при понижении температуры в дымоходе ниже 110 град. БУ ТТК перевел котел в спящий режим (отключил циркуляционный насос («Ладдомат 21»), №9, закрыл шаровый кран контура котла №7, выключил дымосос №5, закрыл заслонку дымососа №4, открыл кран шаровый контура ТА №13).
Далее БУ снабжал дом теплом из ТА. У меня всего два ТА, каждый объемом, примерно по 4 м3. Разряжал я их поочередно, тепла накопленного в них мне хватило примерно на пять дней.


Таким образом, графики во вкладке «История» дают возможность анализировать работу всей системы за уже прошедшие периоды и прогнозировать очередной запуск ТТК в соответствии с потребностями жильцов дома. Кроме того, такой взгляд со стороны даёт понимание для дальнейшего совершенствования системы отопления.
Заключение

Иногда у меня спрашивают, почему я выбрал дровяное отопление? Я отвечаю, мне просто повезло что у меня не было рядом газовой трубы. Теперь я счастливый человек, я не знаю, сколько стоит «газ для населения», не принимаю участия в обсуждении тарифов за отопление, меня просто это не беспокоит.

Справится ли женщина или подросток с твердотопливным котлом? Думаю, да, особенно если не будет другой альтернативы. Справлялись ведь как-то раньше, пока не развилась всеобщая «газовая зависимость».

Справляются и сейчас в далеко не бедных странах, к примеру, Германии или Испании.

К слову сказать, я как-то, на всякий случай (ну там болезнь одолеет, или откровенно лень будет) установил дополнительно к ТТК еще и электрокотел на 45кВт, но за 6 лет я включал его только один раз, когда проверял после монтажа.

Мои хорошие знакомые, беспокоясь обо мне, иногда спрашивают: «Не в тягость ли тебе вся это возня? Не возникало ли желания бросить всё и переехать туда, где есть центральное отопление?». Так вот, не в тягость, наоборот, для меня это очень увлекательное занятие для реализации своих творческих потребностей. Я, видите ли, пою ужасно, танцую плохо, картины вовсе не пишу, чем спрашивается еще можно скрасить долгие зимние вечера?

habr.com

Semechka.com

Пиролизный газогенераторный котел

Пиролизные котлы предназначены для теплоснабжения индивидуальных домов, павильонов, ферм и других помещений. Это котлы длительного горения.

В котлах пиролизного горения можно применять топливо самого низкого качества Процесс горения топлива происходит за счет горения пиролизного газа, который выделяется с топлива через специальные сопла. Увеличение КПД котла происходит за счет многоходового теплообменника и разогрева воздуха, который подается в топку.

Если же установить автоматический регулятор температуры (идет как дополнительная опция) то температура будет автоматически поддерживаться в указанном диапазоне.

Возможно изготовление второго контура в котле для подогрева воды. Ее можно использовать для мытья рук.

Как распалить пиролизный твердотопливный колел котел:

Перед розжигом котла необходимо убедится, что в системе находится вода, и система герметична. В топку кладем бумагу и немного дровишек. Подпаливаем и включаем вентилятор. Далее подкладываем еще дрова, открываем задние дверца

доводим температуру котла до 50 град. До появления углей. После этого выключаем вентилятор открываем задние дверцы, и подождав 2 мин производим полное наполнение камеры топливом.

Закрываем дверцы камеры загрузки топливом и задние дверцы дымохода и включаем вентилятор.

Одной загрузки котла, в зависимости от топлива и температуры на улице хватает на 8-24 часа. Полученное тепло используется для нагрева таких теплоносителей как вода или воздух.

Работа пиролизного котла:

В пиролизном котле мы имеем две камеры для сгорания продукта и одну для очищения отходов.

Физически получается такая картина загруженные дрова в верхней камере, которые горят, начинают распадаться. Поскольку воздух в камеру не поступает, то начинается экзотермическая реакция. В процессе сжигания в камере при температуре 200-800 градусов образуется древесный уголь и пиролизный газ. Тепло образованное при этом идет на просушку топлива и подогрев воздуха, который поступает в место горения.

В нижней камере температура около 1200 градусов, воздух который поступает влечет возгорание пиролизного газа, в результате чего выделяется очень большое количество тепловой энергии. Дымосос в свою очередь создает тягу для того, чтобы газ воспламенялся.

Сажа и зола в намного меньшем количестве, чем от обычного котла, собираются в нижней камере, которую надо иногда чистить.

Теория

Пиролизным котлом или Газогенераторным котлом один из видов твердотопливного котла в котором топливо сгорает и выходящие из него летучие вещества сгорают отдельно в разных камерах.

Сам по себе пиролиз – это термическое разложение.

Википедия пишет, что Пиролиз — первая стадия горения древесины. Всем знакомые языки пламени на горящих дровах, сучьях в костре, образуются за счёт горения не углерода самой древесины, а газов — летучих продуктов пиролиза. При пиролизе древесины (450—500 °C) образуется очень много различных веществ, наибольшие концентрации в газообразных продуктах пиролиза имеют:метиловый спирт, (поэтому метанол носит устаревшее название «древесный спирт»), уксусная кислота, ацетон, бензол, фуран и др. Нелетучие продукты неполного пиролиза — жидкие и пастообразные смолы, (Деготь). Конечным продуктом полного пиролиза древесины является почти чистый углерод (содержащий в виде примесей немного оксидов калия, натрия, кальция, магния и железа) — древесный уголь.

Этот процесс используется в пиролизных котлах. Процесс газификации древесины (пиролиз) происходит в верхней камере котла (загрузочном пространстве) под действием высокой температуры и при ограниченном доступе воздуха. Образующиеся при этом процессе газы проходят через зону высоких температур, достигают короба  выходного устройства и смешиваются там со вторичным воздухом.

В пиролизных котлах, чем меньше влажность у топлива, тем лучше, поскольку водяной пар разбавляет пиролизные газы и мешает горению. Кроме того при работе на влажном топливе падает мощность котла.

Достоинства пиролизных котлов

-Основным достоинством пиролизных котлов является то, что закладку топлива можно производить не через 3-4 часа как у обычных котлов, а через 8-24 часа.

-Происходит максимально полное сгорание топлива, без остатка, поэтому реже надо чистить камеру с золой.

-Процесс горение благодаря автоматике поддается управлению. Выславляем верхний и нижний предел температуры и температура держится между этими значениями.

-Уменьшение вредных выбросов в атмосферу, благодаря высокой температуре.

-Можно сжигать крупные нерасколотые дрова,

-Не нужен по непонятно какой цене газ, что на сегодняшний день архи актуально,

-КПД выше чем у обычных котлов, а также экономичность и эффективность тоже выше.

Недостатки пиролизных котлов

Пиролизный котел стоит дороже обычного отопительного котла, но все расходы он с лихвой окупит,

-Нужна электрическая сеть 220Вт, чтобы работал дымосос (или вентилятор)

-Топливо не должно быть очень влажным,

-Крупные дрова (чурки) нельзя автоматически подавать, как скажем в котлах которые функционируют на пеллетах.

Технические характеристики

Параметры

Единицы измерения

Котел 20кВт

Котел 40кВт

Теплопродуктивность

кВт

15-25

 

Объем загрузочной камеры

м3

0.2

 

Толщина металла

Внешний кожух

Внутринняя часть сопло (нержавеющая сталь)

 

мм

 

3

4

5

 

Рабочее давление теплоносителя (не более)

МПа

0.3

 

Рабочая температура води

Максимальная

минимальная

Градусов

 

 

 

 

90

65

 

КПД при влажности топлива 20-40%

%

90-82

 

Номинальное разряжение за котлом

Па

25

 

Температура выходных газов

градусов

120-150

 

Потребляемая электрическая мощность

Вт

40

 

Напряжение питания

В

220

 

Диаметр дымохода

мм

170-200мм

 

Отапливаемая площадь

м2

До 200

 

Максимальная длинна дров

м

0.45

 

Габаритные размеры: Длина* ширина*высота

1090*520*1370

 

 

Вес

350

 

 

Применяется такое топливо:

 

Дрова, топливные брикеты, отходы подсолнуха, кукурузы, рапса, шелуха, листья торф, щепа, тырса.

Дрова, топливные брикеты, отходы подсолнуха, кукурузы, рапса, шелуха, листья торф, щепа, тырса.


Фото Котел пиролизный 40кВт

Фото котел пиролизный 40кВт вентилятор.

Фото Электронный блок управления к котлу (опция).

Котел пиролизный 20кВт

Котел пиролизный 20кВт

Вентилятор котла пиролизного на 20кВт

Видео пиролизный котел 40кВт

 

semechka.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *