Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Котел пиролизного горения: как выбрать газогенераторный котлоагрегат, устройство и принцип работы, лучшие модели, цены и отзывы о них

Содержание

Принцип работы котлов пиролизного горения. Устройство. Типы

Времена традиционных печей для обогрева дома потихоньку уходят в небытие, старинные русские печи заменяют функциональные котлы длительного горения с высоким значением КПД. Прежде чем приобрести какую-либо теплогенерирующую технику, необходимо познакомиться с ее особенностями и преимуществами. В данном материале разберем пиролизную технику и в чем заключается ее принцип работы.

Что такое пиролиз?

Под пиролизом подразумевается процесс получения и последующего сжигания горючего газа. Пиролиз — характерный процесс для твердотопливных котлов. Топливо помещают в закрытую камеру и постепенно уменьшают количество воздуха в ней. Дрова или уголь начинают тлеть. Углекислый газ, выделяемый во время сгорания топлива, поступает в другой отсек и смешивается с нагретым до определенной температуры воздухом. Происходит повторное горение. Основное преимущество пиролиза: он увеличивает количество времени горения и, соответственно, количество тепла. На открытом воздухе любое горючее сгорает быстро и выделяет минимальное количество тепла.  В 50- годах прошлого века инженеры изобрели схему новейшего оборудования, подходящего для пиролиза. Из-за дороговизны и необоснованности, к разработке не приступили.

Устройство

Огромная камера предназначена для закладывания твердого топлива: угля, дров и других горючих веществ. Дрова или другое топливо разгораются, затем автоматически перекрывается воздух. Чтобы пламя было интенсивным, нужен воздух. Для интенсивного горения недостаточно кислорода, дрова начинают тлеть. Выделяется древесный газ и много углерода — зольные частицы. Воздух и зольные частицы перемешиваются в другой камере и происходит процесс догорания. Обе камеры разделяются специальной решеткой, на которую складывают топливо. Особенность огня у подобного устройства — у него красноватый оттенок из-за реакции с углеродом.

Принцип работы

Основной принцип работы пиролизного котла складывается из генерирования устройством горючего пиролизного газа из твердого горючего вещества. Процесс происходит при температуре выше 200 градусов Цельсия. Соблюдается недостаток кислорода. В дальнейшим смешивается воздух с оставшимся горючим газом и происходит его дожигание. Процессы проходят в специально отведенной камере.

Воздух поступает, пока пламя не разгорится достаточно интенсивно. После этого котел переходит в газогенераторный режим. Дрова тлеют благодаря автоматическому регулятору, который с помощью топки максимально уменьшает поступление газа в камеру с дровами. Также происходит дополнительная подача воздуха во время газогенерации, воздух достигает нужную температуру и способствует вторичному дожигу выделившегося газа в пиролизном котле.

Верхняя камера оснащена специальными отверстиями, из которых под давлением выходит разогретый воздух. Принцип работы таков, что 90 процентов мелких частиц участвуют в процессе дожига. Выброс вредных веществ в атмосферу становится минимальным. Температура отходящих дымовых газов пиролизного котла составляет максимум 160 градусов. Теплоноситель проходит снизу вверх вдоль котла, получает энергию практически от всего, с чем соприкасается, обеспечивая эффективный обогрев помещения. КПД котла равен 85%. Пиролизные решения можно назвать котлами длительного горения.

Большая часть котлов работает на любом твердом топливе: деревом, углем и другими. Часть котлов электронезависимы, поэтому подходят жителям регионов и городов, где случаются перебои с электричеством. Котел оборудован зольным ящиком, его легче почистить. Чистка занимает минимальное количество времени, по сравнению с другими теплогенерирующими котлами.

Схема работы

Многим собирающимся приобрести аппарат интересно, какова схема работы устройства. Пиролизный котел состоит из двух камер: дожигания и газификации. Непосредственно в последнюю кладут топливо, камера оснащена специальной дверцой. Ниже камеры газификации находится специальное отверстие для подачи воздуха в камеру дожигания. Она находится ниже камеры газификации. Конструкция оснащена дымоходом для избавления от смолы и теплообменником.

Толщина внешнего слоя, нанесенного на котел, зависит от его мощности. Рекомендуется выбирать котлы с 10% запасом мощности. Чтобы правильно рассчитать мощность, нужно знать полную площадь помещения. На 10 квадратных метров приходится 1кВт. Следует учесть: если в помещении нестандартный потолок, к каждому метру стоит добавить до 3% мощности.

В отличие от других твердотопливных аппаратов, топка должна быть разогрета перед использованием. Действия, которые нужно соблюдать при работе с пиролизным котлом:

  • На дно топки нужно загрузить какую-либо мелкую растопку типа щепок или бумаги;
  • Массу поджечь с помощью своеобразного факела, созданного из тех же материалов;
  • Дверцу камеры сгорания следует плотно закрыть;
  • Порции растопки постепенно добавляют;
  • Когда на дне будет достаточное количество тлеющих углей, следует остановить процесс добавления щепок;

В этот момент внутри камеры температура достигает 800 градусов тепла. В камеру нужно поместить основное горючее вещество.

Плюсы и минусы

К главным преимуществам пиролизного котла относят факт, что благодаря его использованию можно существенно снизить расходы на дрова. У потребителя есть возможность по максимуму обеспечить длительное горение благодаря принципу работы котла. Дом греется, а переживать о подкладке дров не надо. Среднее время горения одной партии горючего — целых 12 часов, к аппарату придется подходить не больше двух раз в сутки. Идеальный котел по длительности горения. Экологичный выбор, топливо сжигается полностью и выброс вредных веществ в атмосферу минимален.

Подобное устройства имеет свои минусы, к самым распространенным относят:

  • В период холодного межсезонья повышается расход дров;
  • Зола улетучивается в дымоход, загрязняя попутно его и все вокруг;
  • При поломке или некорректной работе, вполне возможно начнется перерасход дров, зола не улетучится;
  • Сырые дрова категорически не подходят. Тратится очень много энергии на их высыхание. Они не тлеют.
  • Достаточно высокая цена;

Типы

На данный момент рынок изобилует различными типами пиролизных котлов. Отличаются они расположением камеры дожига:

  • Находится сверху. Достаточно редкий вид твердотопливных аппаратов, Преимущество: воздух попадает в камеру дожига сразу и после догорания попадает в камеру охлаждения для дальнейшего вывода в дымоход. Не экономичный вид, конструкция такого рода очень сложна на этапе сбора. Человек может доложить топливо, не дожидаясь сгорания предыдущей партии. У остальных видов котлов такой возможности нет.
  • Камера дожига находится снизу. Такие устройства пользуются большей популярностью, пользователю удобно закладывать топливо. Конструкция ниже по стоимости, чем котел с верхней камерой дожига. Отдел для золы приходится часто чистить, чтобы дым эффективно продвигался вниз, нужна усиленная тяга.

Пиролизные котлы отличаются по типу тяги: бывает естественная и принудительная.

  • Тяга естественная. Используют мощный, высокий дымоход, при этом стоимость аппарата возрастает. Благодаря высокому дымоходу отпадает необходимость электрозависимости.
  • Принудительный наддув и тяга. Появляется необходимость в электрике, и отпадает зависимость от погодных условий. К слову, время работы с максимальным КПД вырастает на 5 часов, по сравнению с котлами при естественной тяге.

Котлы различаются по способу использования:

  • Котел для воздушного отопления. Такой котел ставят с целью обогрева различных коммерческих или хозяйственных помещениях. Для распределения тепловой энергии используются тепловые массы воздушные. Распределяется энергия с помощью алюминиевых труб и нагнетателей.
  • Котел водяного отопления. Вода нагревается в наружном теплообменнике, затем попадает в трубы радиатора. Вода постоянно циркулирует — поддерживается постоянная температура в доме.

Большая часть пиролизных котлов длительного горения работает на дереве. Существуют котлы, использующие для работы уголь и другие вещества. Преимущества котла на углевом топливе складываются из простой конструкции: различные сложнейшие узлы автоматического управления отсутствуют, что гарантирует минимальное количество поломок в процессе эксплуатации.

Заключение

Для обогрева маленького дома или просторного коттеджа пиролизные котлы подойдут идеально. Несмотря на то, что стоимость такого твердотопливного устройства достаточно высока, вложенные средства полностью окупятся. Срок службы такого аппарата долгий, а поломки крайне редки.

Читайте так же:

чертежи, устройство, действие бездымной установки длительного горения

Содержание

Вместе с компанией «Феррум» мы разберем: что такое пиролизная печь, особенности ее функционирования, преимущества и разновидности этого уникального агрегата. В процессе выбора следует опираться на технические характеристики и правила монтажа.

Пиролиз

Термическое разложение активируется в ходе химической реакции из-за воздействия высокой температуры. Результатом является распад субстанции или вещества. Процедура необходима для вырабатывания тепловой энергии, которая разбивает молекулярные связи и позволяет получить новые соединения. Основная функция – добыча ценного топлива и химикатов.


Для чего нужен пиролиз:

  • Получение нефтехимической продукции – этилена и пропилена.
  • Древесный крекинг позволяет произвести ценное горючее, используемое для активации химических процессов.
  • Уничтожение биологического мусора.
  • Отопление помещения.

Можно достаточно долго перечислять способы использования данной методики сжигания. Приступим к непосредственному обсуждению отопительного прибора и объясним принцип работы и действия пиролизной печи.

Особенности и применение

Установка описываемой категории также называется печью длительного горения. Внутри камеры помещается вещество или древесина, которая сгорает без притока воздуха. В результате летучие газы насыщаются мелкими частичками дерева, а после догорают от воздействия температуры в 450 градусов, одновременно смешиваясь с кислородом. Благодаря этой системе дерево и топливо сжигаются полностью, практически не оставляя продуктов сгорания. Технология ценится за высокий КПД, достигающий 95%.

Устройство может устанавливаться внутри загородного дома, сарая, подсобного помещения или гаража. Оно обеспечивает отличный уровень отопления. Покупатели ценят его за простоту использования и обслуживания. Это идеальный вариант для владельца дачи, которая нуждается в постоянном обогреве. Если хозяин жилой или административной постройки хочет избавиться от мусора, который получается в результате горения, то выбор очевиден. Уничтожается все – от газа до угля.


Преимущества и недостатки

Отопительная установка характеризуется высокой эффективностью и небольшим уровнем потребления древесины или другого топлива. Перед приобретением необходимо обратить внимание на положительные и отрицательные характеристики покупки. Почему печь пиролиза популярна? Начнем с достоинств:

  • Показатель теплоотдачи, выражающийся в отличном КПД.
  • Небольшое количество отходов после завершения работы установки.
  • Оборудование характеризуется экологичностью.
  • Ценится за счет простоты эксплуатации и отсутствия надобности постоянно добавлять топливо – для большинства моделей достаточно заполнить камеру один раз в сутки.
  • Собрать и установить можно без специальных знаний и заказа услуги у стороннего исполнителя.

Отрицательным моментом является необходимость правильного хранения дров и контроль уровня влажности. Если не соблюдать эти условия, эффективность конструкции будет значительно ниже.

Разновидности

Вариации печи пиролизного горения подразделяют на основе используемого сырья, метода применения и передачи тепловой энергии.

В процессе выбора специалист обращает внимание на вид тяги и размещение внутренних камер. Для производства аппарата используются кирпич или металл.

Таблица типов устройств

виды, устройство, плюсы и минусы, особенности эксплуатации

Содержание статьи:

Пиролизный котел – это отопительное оборудование, предназначенное для обогрева домов, коттеджей, различных помещений. Принцип работы основывается на выделении пиролизного газа и его сжигания.

Устройство и работа пиролизного котла

Агрегаты, которые позволяют получить газ в результате пиролиза древесины, называются газогенераторами. В замкнутый резервуар помещаются дрова, его еще называют топливной камерой или реактором.

Принцип действия пиролизного котла:

  1. В топку закладывается топливо, после чего поджигается. Поначалу сырье горит как в обычном котле, но при достижении температурного режима свыше 200 градусов закрывается задвижка подачи воздуха в камеру сгорания, и в ней начинается активная фаза пиролиза древесины.
    В результате разложения активно выделяется древесный газ, который с помощью отводной трубы отводится.
  2. На следующем этапе начинается активное выделение тепла – экзотермия. Накопленные газы конденсируются и подаются в камеру дожига, где вступают во взаимодействие с воздухом.

Благодаря автозадвижке происходит автоматическая регуляция температурного режима.

Разновидности пиролизного котла

Котлы с нижней и верхней камерой дожига

Существует несколько разновидностей оборудования в зависимости от места расположения отсека дожига и вида вентиляции.

С нижней камерой дожига

Эта модификация наиболее распространенная благодаря удобству эксплуатации. Топливо закладывается в верхнюю камеру. Выделяющиеся газы выходят в трубу, которая находится внизу.

Основной недостаток – необходимость часто чистить систему.

С верхней камерой дожига

Такие устройства менее распространенные, но имеют неоспоримые преимущества. Зола не проникает в отсек отжига, поэтому часто чистить котел необходимости нет. Благодаря форсункам газы выводятся вверх, где сгорают и поступают в дымоход. Такая система явля

Что такое пиролиз (пиролизное горение)

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 г

Устройство и принцип работы

По мере того, как технико-строительные характеристики котельного оборудования расширяются и его функциональные возможности. В каждом сегменте отопительных агрегатов сегодня представлены пиролизные модели, версии с поддержкой контуров горячего водоснабжения (ГВС), а также системы с возможностью длительного горения. Очевидно, что существуют и комбинированные котлы, сочетающие в себе весь перечень современных идей для такого рода оборудования. На практике пиролизный котел длительного горения с водяным контуром дает массу преимуществ рядовым владельцам дач и загородных домов, стремящихся обеспечить себя теплом и горячей водой.

Устройство котла

Типовая конструкция включает две топочные камеры, теплообменник и зольник. Это базовый набор функциональных элементов, обеспечивающих процессы загрузки топлива, подогрев водовода и сбор продуктов сгорания. В остальном, в зависимости от модификации, устройство агрегата может быть изменено с ориентацией на определенные функциональные дополнения. Например, можно дополнительно интегрировать конденсатор, представляющий собой теплоизоляционный бак. В нем накапливается тепловая энергия для последующего возврата в водяной контур.

Обязательная часть технической инфраструктуры котла — дымоходная система. Это канал отвода продуктов сгорания газа, работа которого характеризуется тяговым усилием — то есть скоростью отвода дыма. С помощью специальной заслонки-заслонки можно регулировать мощность дымохода, к которому подключается пиролизный котел длительного горения. В отзывах отмечается, что очень важно соблюдать баланс в регулировании дымоудаления.Дело в том, что котлы с длительным сгоранием топлива характеризуются длительным и динамичным процессом работы, поэтому в течение всего сеанса может потребоваться многократная регулировка пропускной способности канала. Соблюдение требований необходимо для того, чтобы воздушные массы не «ходили» по дымоходу, а выхлопные газы торчали наружу.

Принцип работы системы пиролиза

Концепция пиролизных нагревательных устройств довольно проста, но на практике дает существенное преимущество в виде повышения КПД.Для начала стоит подчеркнуть отличие конструкции таких котлов от технического устройства обычных твердотопливных систем. Как было сказано выше, в котле две камеры сгорания — это особенность оборудования. Один выполняет традиционную задачу по организации места для сжигания топлива, а второй просто обеспечивает эффект пиролиза. Что это такое? Если первая камера извлекает энергию, например, непосредственно из древесины, то вторая перерабатывает газ, выделяющийся при первичном сгорании.В отличие от первой стадии сгорания, процесс пиролиза включает смешивание кислорода для повышения эффективности аккумулирования тепловой энергии. По сути, реализуется принцип двойной обработки одной и той же партии топлива, что, несомненно, положительно сказывается на экономичности и производительности котла.

Принцип работы систем длительного горения

В отличие от системы пиролиза, идея поддержания длительного горения не требует кардинального изменения конструкции агрегата.Однако есть изменения в параметрах. В первую очередь такой котел оснащен большой камерой сгорания. То есть в комбинированном варианте сжигание дров можно проводить в массивном отсеке, а дожиг газов — в небольшой соседней топке. Например, если обычные котлы имеют ч

отзывов и практика применения

Наверняка с проблемой отопления загородного дома столкнулся каждый, у кого он есть. До недавнего времени настоящим «хитом» были обычные кирпичные печи.Конечно, они все еще встречаются, но сегодня более популярны альтернативные способы обогрева.

Например, пиролизные котлы. Отзывы показывают, что они позволяют максимизировать экономию топлива, обеспечивая максимальную эффективность. Итак, даже небольшой и недорогой котел такого типа позволит отапливать достаточно большой коттедж.

Принцип действия

Конечно, если вы хорошо знаете физику и химию, то о принципе действия долго говорить не приходится, а в остальном вспоминать необходимо. Дело в том, что при сжигании дров в обычной дровяной печи топливо горит во всем своем объеме, выделяя значительное количество тепла, большая часть которого … улетает в трубу.

А вот котлы пиролизные, отзывы о которых точно такие же, исходя из «верхнего» горения. В этом случае горит только верхний слой дров, а нижний слой подвергается воздействию высокой температуры при отсутствии доступа кислорода. В таких условиях начинает выделяться окись углерода (кстати, горючая), а дрова частично превращаются в уголь.

Положительные черты

Отзывы восхищенных покупателей свидетельствуют, что даже пара рук дров отдает столько тепла, что хватает на весь день. Это связано с тем, что и древесина, и выделяемый из нее окись углерода сгорают. Качество горения такое, что даже сажа не образуется.

Кроме того, котлы пиролизные, отзывы о которых часто подчеркивают это обстоятельство, они выделяют крайне малое количество золы. Чистить дымоходы и отсек для сбора золы приходится очень редко.

Некоторые недостатки

Как и у любой технологии, даже пиролизный сжигание имеет некоторые отрицательные особенности. Итак, в отличие от классических печей и каминов, им нужна электроэнергия. Он необходим для функционирования механизма дымоудаления, так как обычной тяги просто не хватает.

Кроме того, пиролизные котлы (отзывы о которых особенно подчеркивают) нуждаются в качественном и абсолютно сухом топливе. Конечно, можно использовать даже полусырые дрова, но высокой отдачи в этом случае ждать не приходится.И золы будет намного больше.

Пользователи утверждают, что лучше бросить в топку порцию обычных дров, чем сетовать на низкую температуру в доме.

Стоимость

Широкому распространению в нашей стране подобных нагревательных устройств препятствует их стоимость. Качественные зарубежные пиролизные отопительные котлы стоят от тысяч долларов, поэтому их может себе позволить далеко не каждый хозяин загородного дома.

Могу я сделать их сам?

Как ни странно, даже такие сложные механизмы можно сделать в домашних условиях.Конечно, самодельные пиролизные котлы не будут иметь такой высокой энергоэффективности, но все же они намного лучше простых печей. Разумеется, что при изготовлении необходимо использовать только самые качественные материалы и делать только герметичные соединения, которые предотвратят попадание воздуха.

p>

Пиролиз: путь к технологиям очистки угля

1. Введение

Что такое пиролиз: пиролиз — это термохимическое разложение углеродистых материалов, таких как биомасса, пластик, шины, уголь и т. Д.при повышенных температурах от 200 ° С и выше в отсутствие кислорода. Это необратимая химическая реакция, в которой происходит одновременное изменение химического состава и физической фазы вещества. Эта реакция включает молекулярный распад более крупных молекул (полимера) на более мелкие молекулы в присутствии тепла. Пиролиз также называют термическим крекингом, термолизом, деполимеризацией и т. Д.

Что такое пиролиз угля: пиролиз угля включает подвергание угля воздействию высокой температуры 400–450 ° C в отсутствие кислорода.Когда присутствует кислород или пар, уголь начинает гореть, и этот процесс больше не известен как пиролиз, а скорее называется сжиганием и газификацией. Преимущества пиролиза угля огромны и перечислены ниже:

  • Преобразует отходы (уголь) в энергию.

  • Продукт может использоваться в качестве топлива в существующих промышленных котлах и печах.

  • Конечные продукты также могут использоваться для выработки электроэнергии.

  • Предлагает возобновляемые источники энергии.

  • Управление твердыми отходами.

Уголь и угольные продукты будут по-прежнему играть все более важную роль в удовлетворении энергетических потребностей и экономики стран. Это связано с большими запасами угля и его низкой стоимостью [1, 2]. На уголь приходится примерно 25% мирового энергоснабжения и 40% выбросов углерода, но даже при высоком проценте выбросов маловероятно, что какая-либо из этих стран, занимающихся разведкой и добычей угля, очень скоро откажется от угля. [3].Экономический рост требует роста энергии [4]. В связи с недавней заботой об окружающей среде и возобновлением интереса к исследованиям альтернативной энергии из возобновляемых источников, таких как топливные элементы и ветер, водород из угля через комбинированный цикл интегрированной газификации был рассмотрен для предлагаемой водородной экономии [5, 6]. Газификация считается экологически чистой технологией преобразования угля в двадцать первом веке, чем другие процессы утилизации угля, такие как сжижение и сжигание, потому что она является энергоэффективной [7], экологически чистой [8] и экономичной [9].Он также имеет то достоинство, что выходит за рамки использования угля для производства электроэнергии [10], обработки металлов и производства химикатов [11], поскольку уголь может быть преобразован в полезные газы и жидкости [12]. Уголь — сложный углеродистый материал, состоящий из органических и неорганических веществ [13]. В процессе газификации органическое и неорганическое вещество претерпевает различные химические и физические превращения [14]. Чтобы максимизировать эффективность газификации, необходимо понимать механизм химического и физического превращения, так как это поможет снизить выбросы углерода в процессе, особенно при газификации низкосортного угля [15–17].Несколько вариантов используются для управления скоростью подачи угля во время газификации: неподвижный слой, псевдоожиженный слой и газификаторы с унесенным потоком [18]. Газификаторы с псевдоожиженным слоем имеют потенциальное преимущество, заключающееся в том, что низкосортные угли, богатые золой и инертинитами, такие как южноафриканские угли, могут обрабатываться более эффективно, чем в обычных котлах, работающих на пылевидном угле [19–21].

Таким образом, разработка процессов утилизации угля потребует более глубокого понимания внутренних свойств угля и способов его химического преобразования в условиях процесса [22, 23].Один из способов понять это — пиролиз, который проходит через все процессы утилизации угля [19]. Следовательно, в этом сообщении оценка шести углей южного полушария будет использоваться для иллюстрации промежуточной роли, которую играет пиролиз в процессах утилизации угля.

2. Влияние изменений химических и физических свойств на характеристики угля

В настоящее время исследования по использованию угля и угольных продуктов направлены на чистую угольную технологию (CCT) [20, 24].Предыдущие исследования CCT за последние 30 лет касались химической очистки угля, а недавние — улавливания и хранения углерода (CCS) [20, 25]. Исследовательские усилия были ограничены лабораторным масштабом при определении молекулярных и структурных параметров, таких как ароматичность, степень конденсации, которая определяет технические характеристики угля в процессе его утилизации [20, 26–28]. Суть химической очистки угля заключается в удалении или уменьшении содержания минералов в угле, поскольку сообщалось, что минеральное содержание в угле расплавляется, когда он подвергается термической обработке во время процессов преобразования угля [20, 29], что приводит к блокированию углеродные активные центры [30], тем самым снижая реакционную способность угля и уменьшая выбросы загрязняющих веществ [20, 31].

Уголь — сложный углеродный полимер, состоящий из органических и неорганических веществ [32, 33]. Органические материалы известны как мацералы, а неорганические примеси считаются минералами [34]. При термической обработке; физические, химические, термические, механические и электрические свойства угля претерпевают трансформации [20, 35]. Одним из ключевых параметров, используемых для измерения химической стабильности этого превращения, является ароматичность [20, 36]; он дает хорошее представление о превращении мацерала в полукокс, что является хорошим индикатором зрелости угля из-за перестройки углерода [20, 37].

Изменение углеродистой структуры из-за модификации органических и неорганических компонентов в угле и его последующем обугливании считается одним из основных факторов, влияющих на реакционную способность угля / полукокса в процессах конверсии угля [20, 38, 39 ]. Химическое преобразование включает изменение органической химической структуры (таблицы 1–3), в то время как физическое преобразование включает изменение морфологии и пористости полукокса (таблица 4, рисунки 1–12).

0 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9010 2,7 9016 90 0,4 C 0.4
Уголь SPL SM BCH SSL NGR GER
% сухой влаги 1 мас.5 1,0 2,1 4,2 9,6 15,4
вес.% Золы (воздушная сушка) 11,2 17,3 16,2 29,1 1 29,1 1 вес.% летучих веществ (высушенный воздухом) 5,3 7,6 26,7 21,4 37,6 45,7
вес.% фиксированного углерода (высушенный воздухом) 82 74,1 45,3 43,8 26,4
вес.% Углерода (daf) 90,2 90,4 81,6 77,5 75,6 70,5 3,5 4,6 4,5 5,2 6,6
вес.% Азота (daf) 2,2 2,0 2,0 2,2 1,7
мас.% Кислорода (daf) 2,7 3,3 10,7 15,4 16,9 18,5
мас.% Серы (daf) 0,9 0,9 0,9 0,7 3,7
Теплотворная способность брутто (МДж / кг) 29,6 28,7 26,8 20,0 24,6 21,2 0
0,5 0,7 0,7 0,8 1,1
f a 0,91 0,85 0,73 0,73 0,65

Приблизительный анализ, окончательный анализ, теплотворная способность и расчетные значения H / C и ароматичности для необработанного угля.

2 901 901 901 901 вес.% летучих веществ (воздушная сушка) 901 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 2,4 C 0.3 901 901 901 a (FTIR) 76
Уголь SPL SM BCH SSL NGR GER
% сухой влаги 25 2,3 2,7 1,3 1,9 1,7
вес.% Золы (воздушная сушка) 1,5 1,8 1,2 3,3 2,0 2,0 6,8 9,6 27,2 25,0 43,2 60,3
вес.% фиксированного углерода (воздушно-сушка) 89,2 8620,3 90.9 70,4 53,0 37,3
вес.% Углерода (daf) 85,6 89,0 83,4 80,9 75,1 69121 3,3 4,6 4,2 5,2 6,2
вес.% Азота (daf) 2,0 1,8 2,0 2,3 0 1,8 6
мас.% Кислорода (daf) 7,7 5,0 9,1 12,3 17,4 20,3
мас.% Серы (daf) 2,1 0,3 0,1 2,7
Теплотворная способность брутто (МДж / кг) 32,7 33,3 32,0 30,0 29,3 28,9 0
0,4 0,7 0,6 0,8 1,1
f a (CA) 0,92 0,86 0,74 0,76 0,76 0,76 0,98 0,84 0,72 0,74 0,58 0,40
f a (C-ЯМР) 0,98204 0,98 0,98 0,80 0,58 0,43
f a (XRD) 0,89 0,87 0,78 0,74 0,7014 0,7014 анализ, окончательный анализ, теплотворная способность и расчетные значения H / C и ароматичности для обработанного кислотой угля.

901 901 901 901 901 a (FTIR) 901 9020 0,3 901 9020 (CA) 901 901 6 9029 3 9029 (FTIR) 9029 901 901 901 212 901 901 901 параметры пиролиза, указанные в таблице параметров микроволнового пиролиза 6. разных авторов.S: твердый; L: жидкость; G: газ. *По оценкам. NA: нет данных.

2.3.1. Неконденсирующаяся фракция (газ)

Каждый аппарат снабжен системой конденсации для сбора жидких продуктов. Чтобы максимизировать выход жидких продуктов, были протестированы различные системы теплообмена, и это дополнительная переменная, влияющая на состав газа в каждом отчете.

Однако неконденсирующаяся фракция содержит постоянный газ (например: H 2 , H 2 S, CO, CO 2 и CH 4 ) и органические вещества с высоким давлением пара, которые трудно конденсировать.

В таблице 7 суммировано количество основных соединений, идентифицированных в каждой газовой смеси, по данным различных авторов.

Уголь 450 500 550 600 650 700
6 GG Н / К 0.5 0,4 0,3 0,3 0,2 0,1
f a (CA) 0,86 0,89 0,95 0,95 0,95 0,95 0,66 0,69 0,73 0,74 0,76 0,79
f a (XRD) 0,66 0,72 0,74 0,76
NGR
H / C 0,5 0,4 0,3 0,3 0,86 0,90 0,93 0,96 1,00 1,03
f a (FTIR) 0,75 0,7208 1 0,84 0,87 0,90
f a (XRD) 0,67 0,69 0,70 0,74 0,78 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 H / C 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 0,1
f a (CA) 0,87 0,91 0, 1,00 1,05
f a (FTIR) 0,84 0,88 0,90 0,93 0,97 1,00 1,00 1,00 0,94 0,96 0,97 0,97 0,97
BCH
H / C 0,5 0,4 0,2 0,1
f a (CA) 0,86 0,89 0,92 0,95 0,98 1,03 03
0,86 0,89 0,92 0,95 1,00
f a (XRD) 0,93 0,94 0,97 1 0,97 1 8 0,9799
см 0,89 0,92 0,95 0,99 1,03
f a (FTIR) 0,94 0,95 0,98 1,00 1,00 1 1,00 XRD) 0.96 0,98 0,99 0,99 0,99 0,99
SPL
H / C 0,3 0,3
f a 0,94 0,95 0,95 0,97 0,98 1,03
f a (FTIR) 1 0, 1,00 1,00 1,00 1,00
f a (XRD) 0,96 0,97 0,98 0,993 0,99

Расчетные значения H / C и ароматичности для термообработанного угля.

9012 0,01 9012 0,01 9012 0,01 9012 0,01 902 901 901 9012 0,01 901 901 901 901 9012 0,01 901 911 9012 0,01 9020 0,01 9020 0,01 9020 0,01 9020 0,01 9020
Уголь 450 500 550 600 650 700
6 G 0.132 0,103 0,092 0,073 0,064 0,056
Площадь поверхности BET (м 2 / г) 169,96 193,97 1
NGR
O / C 0,130 0,110 0,083 0,075 0,067 0,061
м3
м .78 182,61 183,19 234,10 238,14 239,74
SSL
O / C
BET площадь поверхности (м 2 / г) 136.60 153,47 199,72 200,38 214,46 224,19
901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 .064 0,057 0,044 0,039 0,037 0,029
Площадь поверхности BET (м 2 / г) 130,17 158,68 1 158,68 1
SM
O / C 0,039 0,042 0,033 0,033 0,037 0,032
BET площадь поверхности .94 148,17 170,35 186,54 194,60 196,99
SPL
O / C
BET площадь поверхности (м 2 / г) 113,93 135,18 136,74 150,98 162,47 164,40

Таблица

Расчетные атомные значения площади поверхности O / C и BET по SEM и ASAP 2020 для термообработанного угля.

Рис. 1.

СЭМ-микрофотографии перехода угля BCH в полукокс.

Рис. 2.

СЭМ-микрофотографии перехода угля СМ в полукокс.

Рис. 3.

СЭМ-микрофотографии перехода SPL угля в полукокс.

Рис. 4. Микрофотографии

, полученные с помощью SEM, перехода SSL-угля в полукокс.

Рис. 5.

Микрофотографии, полученные с помощью SEM, перехода угля NGR в полукокс.

Рис. 6.

СЭМ-микрофотографии перехода угля из ГЭР в полукокс.

Рис. 7.

Петрографические снимки перехода угля в обугливание для свит ГЭР.

Рис. 8.

Петрографические снимки перехода угля в обугленный для свит ЯГР.

Рис. 9.

Петрографические снимки перехода угля в обугливание для комплексов SSL.

Рис. 10.

Петрографические снимки перехода угля в полуголь для свиты БЧХ.

Рис. 11.

Петрографические снимки перехода угля в обугленный для свиты СМ.

Рис. 12.

Петрографические снимки перехода угля в обугливание для свиты SPL.

Микроволновый пиролиз полимерных материалов

2.1. Почему шины пиролизные?

Обычно политика рециркуляции пытается максимизировать регенерацию материалов и минимизировать потери материалов и энергии, накопленные в отходах (Совет по защите природных ресурсов [NRDC], 2008).Шину с истекшим сроком службы можно повторно использовать для процессов восстановления, которые увеличивают восстановление материала и энергии. Однако эта процедура ограничена качеством изношенных шин, их износом и может повторяться не более одного-двух раз. Там, где повторное использование и восстановление невозможны, утильные шины, целые или измельченные, могут использоваться в инженерных работах для многих приложений, таких как: дороги (асфальт, где гранулы улучшают механическую прочность, снижают шум и устраняют аквапланирование), уличная мебель (кровати для бордюров, болларды, велосипедные дорожки, автостоянки, игровые площадки) и спортивные (футбольные поля с синтетической травой и спортивные покрытия для спортивных дорожек).

Разумеется, не весь объем производства утильных шин может быть переработан или повторно использован. На самом деле 19% из них утилизируется в Италии с процессами термообработки, в основном для восстановления содержания энергии (FISE UNIRE, 2009). Основные технологические процессы, доступные для термообработки, перечислены ниже:

Только последний упомянутый процесс, пиролиз, имеет характеристики преобразования полимерных отходов в продукты, пригодные для производства энергии или нефтехимического сырья.

2.2. Микроволновый или не микроволновый нагрев в процессах пиролиза: два разных подхода

Пиролиз — это процесс термического крекинга, проводимый в инертной атмосфере, такой как азот, гелий или CO 2 , и позволяющий полностью восстановить массу в твердом виде (не -летучие вещества), жидкие (конденсируемая фракция) и газообразные (неконденсирующаяся фракция) продукты (Каминский, 2006). Эти три продукта всегда получаются независимо от устройства, источника нагрева, рабочей температуры и скорости нагрева.Обычно целью всех исследований является повышение выхода жидких продуктов и контроль их характеристик. Пиролиз — эндотермический процесс, типичное потребление энергии 4,0-5,7 МДж кг -1 (Piskorz et al., 1999), а требуемая тепловая энергия может быть обеспечена несколькими способами, разделенными на две основные категории: традиционные и нетрадиционные .

Обычный нагрев включает источники тепла, внутренние (например, частичное сжигание нагрузки) или внешние по отношению к реактору: электрическое сопротивление (Burrueco et al., 2005), пламенем (Williams et al., 1998) или микроволновой печью (Ludlow-Palafox & Chase, 2001). К нетрадиционному нагреву можно также отнести плазму (Tang & Huang, 2004) и сверхкритические жидкости (Chen et al., 1995). До настоящего времени для традиционного пиролиза при нагревании без использования микроволн было исследовано множество аппаратов и условий реакции. Альтернативой этой технологии является микроволновый пиролиз.

До сих пор для крупномасштабных применений использовался только процесс пиролиза с обычным (внешним или внутренним) нагревом.

Любой аппарат, кроме автоклава, состоит из нескольких основных частей: реактора, теплообменника и теплообменника, системы сбора.

Основной частью любого устройства является реактор, в котором тепло передается от источника к материалу. Доступны многие типы реакторов, здесь перечислены только основные классы: автоклав (de Marco Rodriguez et al., 2001), вращающаяся печь (Li et al., 2004), реактор со статическим слоем (Cunliffe & Williams, 1998; Burrueco et al., al., 2005) и реактора с псевдоожиженным слоем (Kaminsky & Mennerich, 2001, Aylòn et al., 2008; Aylòn et al., 2010). Их характеристики и основные рабочие параметры представлены и сопоставлены в таблице 2.

Тип реактора Температурный диапазон (° C) Скорость нагрева
(° C мин. -1 )
Основная характеристика
Автоклав 300-700 15 Продукты не вентилируются, плохая теплопередача
Вращающаяся печь 450-650 Фиксированная скорость подачи, теплопередача улучшена за счет уменьшения размера шины
Реактор со статическим слоем 400-700 5-12 Длительное время реакции, выход продуктов из реактора
Реактор с псевдоожиженным слоем 500-600 Непрерывный процесс, оптимальная теплопередача

Таблица 2.

Реактор, применяемый для не микроволнового пиролиза: основные характеристики, рабочая температура и скорость нагрева.

В таблице 2 также подчеркнуты испытанный температурный диапазон и скорость нагрева. Температура и скорость нагрева являются параметрами первостепенной важности и вместе с оборудованием влияют на состав продуктов. Чтобы упростить подход, мы сосредоточимся только на этих трех переменных процесса. Другие переменные, такие как размер загрузки, настройка оборудования, время работы пиролиза и поток материала внутри реактора, обсуждаются позже.

Выбор одного из этих реакторов связан с двумя целями: эффективность и управляемая передача тепла полимерному материалу и улетучивание продуктов из реактора в систему сбора. Очень важна эффективная теплопередача из-за плохой теплопроводности шин и полимерного материала. Возможность управления теплопередачей имеет важное значение для получения однородных продуктов.

Без учета других параметров реактор с псевдоожиженным слоем удовлетворяет всем вышеперечисленным требованиям.В качестве теплоносителя обычно используется кварцевый песок, предварительно нагретый и поддерживаемый при заданной температуре, в то время как полимерный материал непрерывно подается (Kaminsky & Mennerich, 2001). Тем не менее, этот процесс чувствителен к волокнам и большому количеству металлов и наполнителей (Kaminsky et al., 2004). Это требует высоких эксплуатационных затрат на нагрев и сложную подготовку сырья, что делает этот тип реактора относительно дорогим (Juma et al., 2006). Например, Kaminsky использует 9 кг кварцевого песка для обработки до 4 кг измельченных полимеров (Kaminsky & Mennerich, 2001).

С другой стороны, возможен более простой подход при работе с реактором со статическим слоем или автоклавом в периодическом процессе. Реактор просто нагревается вместе с полимером до необходимой температуры. Эта температура поддерживается до конца эксперимента (Cunliffe & Williams, 1998; Mastral et al., 2000; Gonzàlez et al., 2001; Burrueco et al., 2005). В любом случае теплопередача неэффективна в реакторах этого типа, и ее можно улучшить, модернизируя реактор с помощью непрерывного перемешивания загрузки или вращательного движения, которое представляет собой вращающуюся печь (Li et al., 2004).

Скорость нагрева и конечная температура влияют на свойства и выход трех продуктов. Это подробно описано в параграфе 2.3. В любом случае разные реакторы могут давать разные продукты, даже если конечная или рабочая температура одинакова в каждом реакторе.

Улучшение технологий реакторов для эффективной передачи тепла требует контроля над размером загрузки. Реактор со статическим слоем, автоклав или вращающаяся печь не требует какого-либо конкретного размера загрузки, достаточно небольшого размера, чтобы его можно было заполнить во время экспериментов.В реакторе с псевдоожиженным слоем обычно требуется размер 1-2 мм (Kaminsky & Mennerich, 2001), 2 мм (Aylón et al., 2008) или не более 5 мм (Aylón et al., 2010).

Указанные выше ограничения сдерживаются контролем других переменных эксперимента: времени проведения пиролиза, настройки оборудования и потока материала. Там, где достигается хорошая теплопередача, требуется меньшее время реакции. Камиски сообщает о 230 минутах пиролиза 4 кг в своем реакторе с псевдоожиженным слоем (Kaminsky & Mennerich, 2001), в то время как процессу Берруеко требуется до 300 минут для пиролиза 0.3 кг с реактором со статическим слоем (Berrueco et al., 2005).

Еще один способ подавить неоптимальную теплопередачу — это контроль потока материала и, следовательно, настройки устройства. За исключением автоклава, где все продукты нагнетаются внутрь реактора, для всех других описанных реакторов требуется система циркуляции газа для удаления продуктов пиролиза в желаемое время.

Опять же, используется более длительное время пребывания улетучивающихся продуктов, когда теплопередача не оптимальна, и это позволяет более эффективный крекинг.Для реактора со статическим слоем требуется время пребывания газа в реакторе до 120 с, и это достигается за счет контролируемого потока азота (Berrueco et al., 2005) или настройки аппарата (Cunliffe & Williams, 1998). Время пребывания газа в реакторе с псевдоожиженным слоем составляет менее 3 с, и это достигается за счет сильного потока азота или другого инертного газа (Kaminsky & Mennerich, 2001).

Это описание основных имеющихся технологий реакторов далеко не исчерпывающее; он хочет только дать представление о возможных подходах к пиролизу шин и пластмасс.

Когда мы переключаемся на микроволновую систему нагрева, установка аппарата почти такая же: эффективная и управляемая передача тепла для получения продуктов с желаемыми свойствами. Только реактор — это функция, которую нужно изменить.

Научная литература крайне скудна относительно патентной литературы. К сожалению, для научного распространения в патентах не приводится обширная информация о продуктах, достижимых с помощью описываемого устройства. В любом случае можно понять подход к микроволновому пиролизу шин и пластмасс.

Целью каждого патента является обеспечение простого и экономически удобного подхода к пиролизу шин и пластмасс. Это достигается обработкой полимерного субстрата в реакторе со статическим слоем. Голландия (Holland, 1995) использует реактор со статическим слоем, заполненный углеродистыми материалами (покрышками или углем) при температуре от 400 ° C до 800 ° C, для пиролиза любых полимеров. Многие авторы сообщают о более поздних патентах, демонстрирующих подобный подход, которые всегда напоминают реактор со статическим слоем (Holland, 1992; Parker, 1992; Johnson et al., 1996; Прингл, 2006; Прингл, 2007; Касин, 2009). Только система подачи и конструкция реактора разнообразят несколько патентов. Их планируется использовать в промышленных целях. Большое внимание уделяется производительности и энергоэффективности.

Недавно скандинавская биотопливная компания предложила более полную установку микроволнового пиролиза (Scandinavian Biofuel Company [SBC], 2011). Все продукты были оценены как источники электроэнергии, и после вычета энергии, необходимой для процесса, получили продукцию 1.55 МВтч / тонна из шин или 3,98 МВтч / 1 тонна из пластмасс. Гипотетическая рабочая мощность завода SBC представлена ​​в таблице 3.

81 9146 plant

Из немногих доступных к настоящему времени научных статей о микроволновом пиролизе полимерных материалов вышли два типа устройств: реактор периодического действия со статическим слоем (Hussain et al., 2010) и реактор с псевдоожиженным слоем (Ludlow-Palafox & Chase, 2001) .

Реактор со статическим слоем, используемый Hussain et al. максимально просто. Поглотитель микроволн представляет собой железную сетку, смешанную с полимером (в этой статье это просто полистирол). Собираются продукты двумя холодными ловушками.

Ludlow-Palafox & Chase использует реактор, напоминающий реактор с псевдоожиженным слоем Камински, где теплоносителем является углерод вместо кварцевого песка (Kaminisky & Mennerich, 2001). Температуру повышают и поддерживают на заданном уровне перед добавлением полимеров.Небольшое количество полимеров капает через определенные промежутки времени непосредственно в реактор, 50 г полимеров на 1000 г нагретого углерода, чтобы предотвратить большие колебания температуры. Для завершения пиролиза в этих условиях требуется небольшое время (120 с). В любом случае, с такой производительностью пиролиза 4 кг, как сообщили Kaminsky & Mannerich в их реакторе с псевдоожиженным слоем, можно экстраполировать время реакции 120 минут вместо 230 минут для реактора с псевдоожиженным слоем. Разница огромная.Кроме того, не используются все возможности микроволновой печи.

В наших экспериментах мы используем подход реактора со статическим слоем в периодическом процессе, чтобы упростить большую часть оборудования и минимизировать потребление энергии.

Система состоит из микроволновой печи, теплообменных трубок и сборных колб. Летучий материал перемещается к конденсатоотводчикам за счет продуктов, образующихся в процессе пиролиза и частичной конденсации газов. Таким образом, выпускаемые газы не разбавляются транспортным газом.До сих пор эксперименты проводились путем нагрева измельченных покрышек и пластмассы от комнатной температуры до полного пиролиза материала. Пиролиз начинается обычно через 20 секунд после включения микроволновой печи. Эксперименты проводятся с использованием увеличивающейся микроволновой мощности. Таким образом, внутри печи подается только энергия, необходимая для самого пиролиза.

В лучших испытанных до сих пор условиях мы можем подвергнуть пиролизу 0,4 кг шин за 14 минут. Здесь можно экстраполировать 140 минут на 4 кг шин.Это большое улучшение по сравнению с реактором со статическим слоем и немного лучше, чем реактор с псевдоожиженным слоем от Ludlow-Palafox & Chase. Также в этом случае не используется весь потенциал микроволновой печи.

2.2.1. Проблема измерения высокой температуры при включении микроволновой печи

Когда микроволновая печь не используется, температура легко измеряется термопарами. Когда включается микроволновая печь, металлическую термопару использовать нельзя. Он поглощает микроволновое излучение и обеспечивает искаженную температуру.

На сегодняшний день доступны два технологических решения для исследования высоких температур в процессе микроволнового пиролиза: инфракрасный и волоконно-оптический термометр. Инфракрасный термометр — это бесконтактный термометр, который может нормально работать в широком диапазоне температур. Он измеряет излучение, излучаемое в инфракрасной области спектра, которое связано с температурой. Он состоит из линзы для фокусировки инфракрасной энергии на детектор, который преобразует энергию в электрический сигнал, который после калибровки может отображаться в единицах температуры.Основными ограничениями этого прибора являются его калибровка и среднее значение температуры присутствующих объектов. Он доступен по относительно низкой цене. Обычный оптоволоконный термометр, имеющийся в продаже, не подходит для обнаружения высоких температур. Их можно использовать в диапазоне температур до 400 ° C, выше этой температуры они плавятся. Совершенно новая технология в оптическом волокне теперь доступна на основе сапфирового кристаллического волокна (Djeu, 2000). Он может работать при температуре до 950 ° C и идеально подходит для определения температуры в эксперименте микроволнового пиролиза (Micromaterials Inc., 2010). Основным преимуществом этого оптоволоконного датчика является определение температуры в одном месте, где находится датчик. Инфракрасный термометр на другой стороне усредняет температуру на большой площади, что может привести к значительным ошибкам. Мы должны помнить, что нагрев не распределяется равномерно, а локализуется на поглотителе микроволн, который смешивается с полимерными материалами.

2.3. Обычный пиролиз шин: характеристики продуктов

Три продукта: твердое, жидкое и газообразное, были полностью охарактеризованы, и результаты были опубликованы во многих статьях по не микроволновому пиролизу.По этой причине очень интересно рассмотреть их, чтобы лучше понять влияние микроволн на характеристики продуктов.

Шины имеют различный состав в зависимости от марки, размеров и использования. В таблицах 4 и 5 представлен средний состав шин для грузовиков и легковых автомобилей (Ассоциация производителей резины [RMA], 2011).

Сырье Пластмассы Шины
Производительность в год 25000 тонн 25000 тонн Содержание воды 10%
Углерод на выходе 1200 тонн 11000 тонн
Электроэнергия 103.4 ГВтч 44,5 ГВтч
Потребление электроэнергии 3,79 ГВтч 4,57 ГВтч
Продажи электроэнергии 99,65 ГВтч Таблица 39,89 ГВтч
Таблица производства электроэнергии
Шины для Полизопрен 1,4-цис (мас.%) Синтетические полимеры (мас.%) Черный углерод (мас.%) Черный Сталь (мас.%) Сера (мас.%) Текстиль, добавка (мас.%)
Автомобиль 14 27 2859 1459 1 .5 16-17
Грузовик 27 14 28 14-15 2,5 16-17

Таблица 4.

Средний состав шин для грузовиков и легковых автомобилей. Синтетические полимеры включают: полибутадиен (BR, бутадиеновый каучук), стирол-бутадиеновые сополимеры (SBR, стирол-бутадиеновый каучук) и каучук EPDM (этилен-пропилен-диеновый мономерный каучук (M-класс)).

Даже если состав шины переменный, выход, полученный при пиролизе, не сильно зависит от этого (Kyari et al., 2005). Различия в характеристиках продукции оцениваются только тогда, когда между шинами наблюдаются значительные различия. На их характеристики в основном влияют температура, скорость нагрева и размер загружаемого материала, как указано в пункте 2.2.

Элемент %
C 80,1
H 7,0
N 0,45
O 3,0
Ясень 8,0

Таблица 5.

Средний элементный состав (CHNSO) шин.

Основными компонентами газа являются: H 2 , H 2 S, CO, CO 2 , CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 6 , C 3 H 8 и другие органические вещества в меньшем количестве. Он имеет высокую теплотворную способность 68-84 МДж м -3 (de Marco Rodriguez et al., 2001), когда он богат углеводородами, и более низким, 30-40 МДж м -3 (Williams et al., 1990), когда он обеднен органическими соединениями. Его можно использовать в качестве источника энергии для поддержания самого процесса пиролиза (Williams et al. 1998; Kyari et al., 2005).

Жидкость, или пиролизное масло, представляет собой наиболее интересный с научной и экономической точки зрения продукт из-за высокой теплотворной способности и содержания ценных углеводородов, таких как: бензол, толуол, ксилолы, лимонен и т. Д. Его можно использовать в качестве источника энергии, сырья для нефтеперерабатывающих заводов или резервуара для ароматических углеводородов и лимонена (Laresgoiti et al., 2004).

Твердое тело в основном состоит из углерода и нелетучих материалов: стали и неорганических добавок (de Marco Rodriguez et al., 2001). Сталь легко снимается с помощью электромагнита. Углеродистая фракция до сих пор используется в качестве наполнителя при производстве шин (de Marco Rodriguez et al., 2001), производстве активированного угля (Mui et al., 2004) и бездымного топлива (Dìez et al., 2004).

Выход трех продуктов строго связан с параметрами процесса, как указано в параграфе 2.2.

В таблице 6 приведены выходы, полученные разными авторами при различных условиях реакции.

Провести сравнительное исследование непросто. Данные, представленные в таблице 5, не совпадают между собой из-за различных используемых реакторов и условий. В любом случае тенденцию во всех из них можно легко получить. Существует критическая температура, выше которой пиролиз завершается и выход твердого вещества существенно не меняется. В любом исследовании это около 500 ° C.

Когда температура поднимается выше 500 ° C, в то время как твердый продукт остается почти постоянным, выход жидкого продукта снижается из-за более сильного крекинга, который улучшает выход неконденсирующейся фракции.

Выход жидкости ниже при увеличении времени пребывания жидкости в печи. В автоклаве, где продукты пиролиза не выходят, выход неконденсирующейся фракции в три раза выше, чем в реакторе со статическим слоем. В реакторе с псевдоожиженным слоем со временем пребывания 3 секунды выход газа такой же, как в реакторе со статическим слоем, где время пребывания составляет 120 секунд. При увеличении времени реакции крекинг жидких продуктов заметно возрастает до 3 раз.

91450 14
14 914 914 914 914 — 30 121 121 9011 9146 914 и др. 1
Автор Макс.темп. (° C) Скорость нагрева (° C / мин) 62 9012 Время работы (мин) Комментарии
S L G
Burreco et al., 2005 400 NA NA 0 30,0 2,4 Реактор периодического действия со стационарным слоем
500 NA 240 52,7 39,9 3,6
NA 39,1 3,6
700 NA 240 51,3 42,8 4,4
de Marco Rodiguez et al., 2001 40014 400 * 9 24,8 19,3 Автоклав
500 15 62 * 44,8 38,0 17,2
60014 17,2
60014 60014 9014 9014 149014 1 17,5
700 15 75 * 43,7 38,5 17,8
Gonzàlez et al., 2001 400 30121 30121 42,9 2,0 Реактор периодического действия со статическим слоем, образец 4g.
500 30 38,6 55,4 6,0
600 30 37,0 36,7 36,6 26,7
Aylòn et al., 2010 600 NA 40.6 41,5 17,9 Реактор с подвижным слоем, без стали
700 NA 39,0 31,3 29,7
800 27,5 31,5
Kaminsky & Mannerich, 2001 500 230 30 65 5 Реактор с подвижным слоем, имитирующий состав шин
550
220 34 57 9
600 240 40 51 9
Cunliffe & Williams 914 450, 1998 37.4 58,1 4,5 Реактор периодического действия со статическим слоем, загрузка предварительно нагрета до 150 ° C
500 5 160 38,3 56,2 5,5 5 172 38,1 55,4 6,5
600 5 180 38,0 53,1 8,9
200-250 43.9 43,0 13,1 Вращающаяся печь, переработано 50 кг
500 200-250 41,3 45,1 13,6
39,9 44,6 15,5
600 200-250 39,3 42,7 18,0
18,0
6

1,6

1,6 1421 50121 1421 1 0,0 321459 1859,7 21 21 4121 9149 21 914 914 914 914 16 и др. Dì, 2004

59 30 1
Автор Макс.темп. (° C) Соединение (об.%) 2 9121 9128 x CH 4 C 2 H 6 C 2 H 4 C 3 C 4 9014 9298 H 2 S
Burreco et al., 2005 400 2,6 2,5 1,0 0,4 0,3 0,5 3,2 0,0 0,3
14 500
14 500
14 500 1,5 0,7 1,3 2,3 0,0 0,4
550 17,9 1,1 5,6 1,8 0.8 1,5 2,0 0,0 0,3
700 10,1 1,6 5,4 1,6 1,2 1,2 0,5 —
de Marco Rodiguez et al., 2001 400 14,9 4,4 4,5 4,3 8,5 36,9 16,5 7.3 2,6
500 14,2 19,8 9,1 9,4 10,8 21,3 7,6 14 2,8
148
20,0 9,0 9,7 10,6 21,9 7,4 2,5 3,6
700 21,8 20.6 8,1 8,9 7,7 19,8 6,7 2,5 3,9
Gonzàlez et al., 2001 * 400 400
500 19,8 34,4 22,9 15,3 7,614 7,614 7,614 — —
600 16.5 20,4 28,5 28,5 6,1
700 7,11459 7,11459 7,11459 1859,7
Kaminsky & Mannerich, 2001 ** 500 0,1 12,5 3,0 4,6 3.1 10,5 63,2 3,0
550 0,2 7,5 3,8 5,4 5,1 5,1 5,1 1,8
600 0,2 8,7 4,1 5,1 8,0 16,4 55,2 2,2 350 24 3,3 20 29 12 5,7 3 1
450 9 4,3 2 0,2
550 40 3,0 26 20 6 2,8 1,1.1

Таблица 7.

Основные соединения, присутствующие в газе. * Значения экстраполированы (давление 25 атм), где они указаны как моль кг -1 утильных шин. ** Значения рассчитаны в массовых процентах.

Неорганические вещества, H 2 S, CO x и H 2 , связаны с тремя компонентами шины. Соединения серы образуются в процессе вулканизации полимерных компонентов шины.Для повышения эластичности резины используется переменное количество серы. В газах присутствует только сероводород как серосодержащее соединение, никаких органических серосодержащих продуктов не обнаружено. Углекислый газ и окись углерода происходят из двух источников: карбонатов металлов и кислородсодержащих неорганических веществ. Оба они являются добавками в рецептуру шин. Водород — обычный продукт крекинга. То, что происходит в реакторе пиролиза, похоже на термический крекинг на нефтеперерабатывающем заводе.Органические вещества происходят от случайного растрескивания полимеров. Растущее присутствие олефинов вместо их парафиновых эквивалентов связано с рабочей температурой в диапазоне 400-700 ° C, где алкены термодинамически более стабильны, чем алкан.

2.3.2. Конденсируемая фракция (жидкость)

Конденсируемая фракция, также известная как жидкая фракция или пиролизное масло, является наиболее интересным и изученным продуктом. Максимальный выход достигается при температуре пиролиза от 450 до 550 ° C, как показано в таблице 5, он варьируется от 30% до 58% в зависимости от того, учитываются ли стальные корды в расчетах.Цвет тускло-темно-коричневый, имеет неприятный запах. Он имеет сложный состав, который обычно исследуют с помощью газового хроматографа в сочетании с масс-детектором. Идентифицировано огромное количество веществ, более 300, но лишь несколько соединений присутствуют в количестве более 1% (Laresgoiti et al., 2004).

В таблице 8 приведены 12 основных веществ, идентифицированных некоторыми авторами внутри конденсируемой фракции.

9145 31 9 600 21458 9294 4 9149
Автор Макс T (° C) Соединение 1
Соединение
Соединение Стирол 2-Этилтолуол α-метилстирол Лимонен 1H-Инден Нафталин Бензотиазол 1,6-диметил-нафталин 86., 2004 400 0,65 1,00 1,07 0,69 0,36 0,15 3,22 0,17 0,18 0,53 0, 0,18 0,53 0,25 1,00 1,25 0,88 0,40 0,11 1,84 0,32 0,26 0,33 0,30 0,94 600
34 1,00 1,09 1,03 0,16 0,11 1,70 0,34 0,34 0,39 0,36 2,34
2,34
Каталог Запросы: 1226239 Компании: sql
Бытовая электроника и электротехника (144240)
Аудио и видео оборудование, Домашняя техника, Кухонная техника, Источники питания, …
Электронные компоненты и детали (31323)
Электроустановочные компоненты и материалы, Электронные компоненты, Электронные компоненты оборудование, …
Компьютеры, программное обеспечение и периферия (50962)
Устройства хранения данных, Периферийные устройства, Компьютерные аксессуары, Силовые устройства, …
Средства связи / сети / телефонии (47447)
Телефония, Оборудование для проводных сетей, Оборудование для беспроводных сетей, Спутниковое / навигационное оборудование, …
Промышленное оборудование (148134)
Другие промышленные материалы, Другое промышленное оборудование, Запасные части для промышленного оборудования, Металлообрабатывающее оборудование, …
Оргтехника (56945)
Стационарный, Оборудование системы безопасности, Расходные материалы, Офисная мебель, …
Детские товары (55498)
Игрушки, Детская одежда, Детские аксессуары, Детские коляски, …
Транспортные средства, запасные части и аксессуары (85614)
Запчасти и аксессуары для автомобилей, Мото техники, Двигатели и двигатели, Автомобиль, …
Спорт и отдых (82486)
Летние виды спорта, Досуг и развлечения, Туристическая амуниция, Фитнес, …
Одежда, обувь, материалы и аксессуары (380100)
Материалы для пошива и обуви, Повседневная одежда, Другая одежда, Обувь и аксессуары, …
Хозтовары (167378)
Аксессуары для кухни, Мебель и аксессуары для мебели, Дизайн и интерьер, Товары для дома, …
Химические материалы и продукты (26431)
Химические агенты, Пластиковые материалы, Прочие химические продукты, Химические реагенты, …
Медицина и фармацевтика (34261)
Фармацевтические препараты, Медицинское оборудование, Медицинские изделия и материалы, Медицинские инструменты и аксессуары, …
Драгоценности, бижутерия и подарки (68874)
Подарки и подарки, Ювелирные украшения, Бижутерия, …
Галантерея (30167)
Женские сумки, Прочие галантерейные товары, Сумки, Рюкзаки, …
Товары для личного пользования (30243)
Косметические средства, Средства для ухода за волосами, Часы, Прочие личные аксессуары, …
Сырье (12475)
Железная сталь, Продукция из цветных металлов, Другое сырье, Металлы Минералы, …
Ремонт и строительство (131841)
Сантехника, водоснабжение и канализация, Инструменты для билдинга, Металлопрокат, металлоконструкции и ковка, Плитка, мрамор и гранит, …
Оптическое и оптическое оборудование и аксессуары (9486)
Очки, Оптические материалы и аксессуары, Микроскопы, Другое оптическое оборудование, …
Сфера услуг (30330)
Бизнес-услуги, Рекламные услуги, Другие услуги, Издательские услуги, …
Продовольственные товары (61824)
Сельскохозяйственные продукты, свежие или охлажденные, Табак, вино, кофе, чай и напитки, Фрукты, Замороженные продукты, …
Вторичные материалы (963)
Металлические отходы, Текстильные отходы, Прочие переработанные материалы, Макулатура, …
Сельское хозяйство (47248)
Оборудование и материалы для аквакультуры, Экстракт животных, Семена растений, Агрохимикаты, .

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *