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

Пиролизный котел длительного горения своими руками чертежи: Чертежи пиролизных котлов (PDF), устройство и принцип работы

Содержание

Самодельный пиролизный котел своими руками: конструкция и расчет

Поскольку котлы, работающие на твердом топливе, стали пользоваться повышенным спросом, их стоимость начала возрастать. Это касается как классических простых агрегатов, так и пиролизных и пеллетных установок. Один из вариантов уменьшения стоимости – заказывать у мастеров либо самостоятельно изготовить пиролизный котел своими руками.

Чертеж пиролизного котла

Исходные данные для вычислений

Существенное понижение цены самодельного агрегата достигается за счет правильного подбора и закупки материалов и комплектующих. Это можно осуществить как с помощью опытного мастера, так и самостоятельно, имея в своем распоряжении чертеж пиролизного котла. По нему определяется количество и номенклатура материалов с таким расчетом, чтобы не покупать их с большим запасом. Дополнительно сэкономить средства позволяет и самостоятельное выполнение работ, единственное условие – умение производить заготовительные и сварочные работы на высоком уровне.

Водяная рубашка установки представляет собой сосуд, работающий под давлением, поэтому качество сварных швов должно быть высоким.

Перед тем как сделать пиролизный котел, нужно выяснить, какими должны быть его параметры. Главный из них – тепловая мощность, необходимая для отопления дома. Ее можно высчитать по общей площади всех этажей здания по принципу: на каждые 10 м2 потребно 1 кВт тепловой энергии. Полученное значение умножается на коэффициент запаса, согласно нормативной документации он составляет 1.2. В реальной жизни лучше принимать коэффициент не менее 1.5, поскольку дрова разных пород имеет различную теплоту сгорания.

Пиролизные установки работают по одному принципу: газы, выделяющиеся из древесины при горении в топке, дожигаются во вторичной камере. А вот компоновка камер и расположение прочих элементов конструкции может быть разным, примеры конструктивных схем можно увидеть на рисунке.

Схема пиролизного котла

Конструктивные особенности

Чаще всего конструкция пиролизного котла, сделанного своими руками, предполагает устройство верхней топки, под которой находится вторичная камера. Такая компоновка наиболее проста в изготовлении и хорошо зарекомендовала себя на практике. Топка и камера сжигания газов облицованы изнутри огнеупорным кирпичом. Воздух подается принудительно вентилятором – нагнетателем через специальные отверстия, между камерами выполнен щелевидный проем, называемый рабочей форсункой. Габаритные размеры проема определяются мощностью установки.

Пиролизный газогенератор

Факел пламени из форсунки нагревает днище камеры, под которым находится водяная рубашка. Нагретая вода поднимается и омывает дымогарные трубы теплообменника, по которым уходят продукты сгорания. Таким образом, схема пиролизного котла данной конструкции предусматривает двойной подогрев теплоносителя.

Для розжига дров в задней стенке топки устанавливается клапан прямой тяги, открываемый вручную с помощью рукоятки, вынесенной наружу корпуса. После того как топливо разгорелось, заслонку клапана закрывают, включают нагнетатель, и установка переходит в рабочий режим. Чтобы вся система работала устойчиво и эффективно, вначале потребуется сделать расчет пиролизного котла. Исходить надо из потребной тепловой мощности агрегата.

Читайте также полезную статью про принцип работы пиролизного котла.

Выполнение вычислений

Первым делом нужно подобрать размеры проема форсунки. Самый простой способ – приобрести готовое изделие, рассчитанное под определенную мощность, такие имеются в продаже для установок разных производителей, например, ATMOS.

Другой путь несколько труднее, зато гораздо дешевле: изготовить проем необходимого сечения в шамотном кирпиче, который будет уложен на днище топки. Габаритные размеры щелевидного проема для разных значений мощности представлены в таблице 1.

Таблица 1

Потребная мощность, кВт 25 32 50 80 100
Длина проема, мм 120 140 150 200 200
Ширина проема, мм 30 30 30 30 40

Самодельный пиролизный котел длительного горения можно изготавливать с произвольными размерами топки, которые рассчитываются по такой схеме:

  • Теплота сгорания древесины – 2,8 кВт/кг, плотность – 400 кг/м3
    . Чтобы обеспечить мощность 10 кВт, нужно за 1 час сжигать 10 / 2,8 = 3,6 кг дров.
  • Учитывая, что между поленьями в топке остается пустое пространство, нужно принять коэффициент заполнения 0,5. Тогда полезный объем камеры на 1 час работы составит: 3,6 / 400 / 0,5 = 0,018 м3.
  • Приняв длину полена равной 0,6 м, а высоту первичной камеры – 0,5 м, высчитывается ее полезная ширина на 1 час работы: 0,018 / 0,6 / 0,5 = 0,06 м.
  • Чтобы загружать топливо 1 раз в 10 часов, полезный объем должен быть: 0,018 х 10 = 0,18 м3. Тогда при прежних значениях глубины и высоты полезная ширина будет: 0,18 / 0,6 / 0,5 = 0,6 м. Окончательные габариты – 0,6 м х 0,6 м х 0,5 м.

Самодельный пиролизный котел

Следующий шаг – подбор вентилятора – нагнетателя, который устанавливается на самодельные пиролизные котлы и обеспечивает подачу воздуха в обе камеры. Устройства подбираются по производительности, которая зависит от мощности установки, эти данные можно взять по Таблице 2.

Таблица 2

Мощность установки, кВт 25 32 50 80 90 100
Производительность нагнетателя, м3 98,5 195,9 242,2 253,2 284,8 316,5
Полезный объем топки, м3 0,22 0,24 0,35 0,42 0,47 0,52

Дымовые газы, покидающие вторичную камеру, имеют достаточно высокую температуру. Чтобы не выбрасывать это тепло на улицу впустую, применяется жаротрубная схема изготовления пиролизного котла. В соответствии с ней, дымовые газы, проходя через дымогарные трубы теплообменника, охлаждаются до температуры 150–200 ⁰С, отдавая свою теплоту водяной рубашке. Чтобы рассчитать полезную площадь теплового обмена, нужно определить такие исходные данные:

  • температуру теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах t1 и t2;
  • температуру дымовых газов на входе в теплообменник и на выходе из него Т1 и Т2.

Далее, определяется разность температур ∆t= t1 – t2 и ∆Т = Т1 – Т2. После этого можно посчитать величину температурного напора τ, ⁰С:

τ = (∆Т – ∆t) / ln (∆Т / ∆t)

Площадь поверхности теплообмена S(м2) находят по формуле:

S = Q / k / τ

В этой формуле:

  • Q– потребная мощность котельной установки;
  • k – коэффициент передачи теплового потока, принимается 30 Вт/м2 ⁰С.

Проверить результат можно по Таблице 3, в которой представлены укрупненные значения площади поверхности теплообмена в зависимости от мощности агрегата.

Таблица 3

Мощность котла, кВт 25 32 50 80 100
Smin, м2 4,5 6,3 8,5 14,5 16,5
Smax, м2 5,2 7,8 10,2 15,2 16,7

Изготавливая пиролизные котлы длительного горения своими руками, мастера зачастую устанавливают патрубок дымохода «на глазок», в то время как от правильной работы дымоходной трубы зависит КПД самого агрегата. Поэтому площадь сечения трубы, а потом и ее диаметр лучше определить по формуле:

F = L / 3600ϑ

В этой формуле:

  • ϑ – скорость дымовых газов, принимается равной 0,5 м/с;
  • L – расход газов, соответствует производительности вентилятора, м3/ч;
  • F – площадь сечения трубы дымохода, м2.

Через формулу площади круга находят значение диаметра трубы.

Рекомендации по выбору материалов

Чтобы сделать надежный пиролизный котел своими руками, нужно для топки взять легированную жаропрочную сталь толщиной не менее 5 мм, нельзя использовать простой низкоуглеродистый металл, он быстро прогорит. Жаропрочные марки сталей легированы хромом и молибденом, для их сваривания лучше применять соответствующие марки электродов. Чтобы корпус топки служил дольше, в местах с самой высокой температурой его надо облицевать изнутри огнеупорным кирпичом. То же самое делается и во вторичной камере.

Конструкция пиролизного котла

Для водяной рубашки можно брать обычную углеродистую сталь марки СТ 20 толщиной не менее 3 мм.

Между наружной поверхностью топки и внутренней поверхностью водяной рубашки необходимо точечно приваривать ребра жесткости через каждые 15–20 см. Это будет предохранять внешнюю оболочку от разрушения при повышении давления и температуры теплоносителя в экстремальном режиме работы агрегата.

Жаротрубный теплообменник, которым снабжается пиролизный газогенератор, сваривается из нескольких труб, чья площадь наружной поверхности должна соответствовать или быть немного больше расчетной. Материал трубы – углеродистая сталь СТ 20, но если удастся найти жаропрочную, то это будет только лучше. Дверцы обеих камер сваривают двухслойными, закладывая внутрь асбест или другой теплоизоляционный материал, стойкий к высокой температуре.

Качественную сборку котла своими руками лучше производить в заранее подготовленном месте, где сразу можно будет выполнить его испытания. Если в наличии есть компрессор, можно проверить качество сварных соединений без заливки водой. Достаточно создать в рубашке избыточное давление и при этом промазать все швы мыльной пеной.

В противном случае придется залить в рубашку теплоноситель, разжечь котел и внимательно наблюдать за всеми соединениями.

Для управления производительностью вентилятора потребуется приобрести комплект автоматики: контроллер и датчики. С их помощью автоматически регулируется температура теплоносителя в рубашке. Изготавливать и регулировать пиролизные котлы отопления своими руками не столь уж сложно, если есть соответствующие умения и навыки, а экономию средств можно получить значительную.

Делаем пиролизный котел своими руками

Проблема отопления при отсутствии дешевой электроэнергии и угля, как правило, решается с помощью дров. В связи с подорожанием такого природного ресурса, как природный газ, его использование может значительно ударить по семейному бюджету. Люди, которые столкнулись с газификацией своих частных домов, начинают искать альтернативные источники тепла. И на помощь приходит пиролизный котел своими руками сооруженный из доступных материалов – котел на дровах, работающий на максимально дешевом типе топлива.

Содержание

Пиролизный котел предназначен для отопления разных помещений посредством сжигания древесины – прессованных брикетов, поленьев и отходов. По своему устройству газогенераторный котел отличается от классического твердотопливного оборудования, которое также сжигает дрова. Почему выгодно устанавливать пиролизный котел: принцип работы поможет во всем разобраться!

Конструктивная схема и принцип действия пиролизного котла

Топка в пиролизных котлах делиться на две части. В газифицирующей камере или камере загрузки (первая часть) при недостатке кислорода горят и пиролизуются дрова, а выделяющиеся газы догорают в камере сгорания (вторая часть), в которую осуществляется подача вторичного воздуха. Происходит минимизация отвода тепла из камеры загрузки.

[include id=»1″ title=»Реклама в тексте»]

Эти пространства разделяются колосником, на котором находятся брикеты. Первичный воздух сверху вниз проходит сквозь слой древесины. Таким образом, главным отличием газогенерирующих котлов от остальных бытовых аппаратов считается верхнее дутьё.

Топки таких конструкций характеризируются повышенным аэродинамическим сопротивлением, поэтому в большинстве случаев их тяга принудительная. Иногда она реализуется по технологическим соображениям при помощи дымососа, а не за счет дутьевого вентилятора, что более характерно для небольших котлов.

Принцип работы газогенераторного котла ↑

В основе функционирования котла на дровах лежит принцип термического разложения древесины, суть которого кроется в том, что сухая древесина способна разлагаться на твердый остаток (уголь) и летучую часть (газ) под воздействием внешних факторов.

Как работает пиролизный котел

В ходе процесса, который протекает в камере загрузки при условии высокой температуры и нехватки кислорода, из ресурса выделяется генераторный газ. Древесный газ проходит через сопло, смешиваясь с вторичным воздухом и сгорая в камере при температуре близкой к 1200 градусов по Цельсию.  Уходящие газы проходят через конвективную часть теплообменника, отдавая рабочему телу свое тепло, а затем выводятся через дымоход.

Камера загрузки и сгорания пиролизного котла имеют огнеупорную футеровку, что существенно повышает температуру внутри аппарата и создает идеальные условия для эффективного и качественного горения дров.

Котел на дровах – основные преимущества ↑

Для сжигания дров сегодня используют разные устройства: печи теплоакамулирующие, котлы воздушные и водяные. Из всего оборудования пиролизные (газогенераторные) котлы представляют для потребителей наибольший интерес. Главным отличием пиролизных котлов от простых твердотопливных моделей является тот факт, что горят в них не сами дрова, а и образующийся древесный газ. Во время сжигания вообще не образуется сажа, а зола появляется в минимальном количестве, поэтому аппарат реже нуждается в чистке.

Неоспоримым преимуществом пиролизного котла выступает его способность к поддерживанию заданной температуры дольше, чем могут традиционные котлы, благодаря более высокому КПД и увеличенной загрузочной камере. Некоторые конструкции на одной закладке топлива могут работать в течение суток.

Пиролизный котел реже нуждается в чистке

В отработанных газах присутствует меньше канцерогенных веществ. В процессе горения пиролизный газ взаимодействует с активным углеродом, поэтому на выходе дымовые газы по большей части являются смесью водяного пара и углекислого газа.

Ещё одно достоинство газогенераторных котлов состоит в возможности регулирования мощности — 30 — 100%. Пиролизные аппараты способны утилизировать некоторые отходы, почти не загрязняя окружающую среду. К подобным отходам относят резину, пластмассы и полимеры. Но вместе с этим котлы на дровах требовательны к топливу, нуждаются в электропитании и имеют большие габариты.

В чем эффективность пиролизного котла ↑

Время работы котла на дровах измеряется в широких пределах зависимо от многих факторов — температуры на улице, нужной температуры в помещении, утепления дома, влажности и вида топлива, точности проектирования системы отопления. Но бесспорно одно — газогенераторные котлы намного эффективнее традиционных.

В топке пиролизного котла без нанесения вреда атмосфере можно утилизировать резину и полимеры

При сжигании дров, в том числе и влажных, не получиться достичь настолько высоких температур, как при горении полученного из них древесного газа. К тому же для горения газа требуется меньше вторичного воздуха, благодаря чему повышается температура, а поэтому возрастает время и эффективность горения. Помимо этого, процессом сжигания пиролизного газа управлять легче.

О топливе для газогенераторных котлов ↑

Для сжигания применяется древесина, что имеет длину 380 — 450 миллиметров и диаметр от 100 до 250 миллиметров. Топливные брикеты должны иметь такой размер – 30 на 300 миллиметров. Мелкие древесные отходы и опилки можно сжигать одновременно с дровами, но брать их стоит не более 30% от объема загрузочной камеры. Такие котлы могут сжигать древесину, которая отличается влажностью до 40%.

Топливо для пиролизного котла

Пиролизные котлы следует топить более сухой древесиной, только в этом случае обеспечивается работа аппарата на максимальной мощности, а срок службы возрастает. Дерево с 20% содержанием влаги характеризуется теплотой сгорания 4 кВт в час на килограмм дерева, древесина с 50% содержанием воды отличается теплотой сгорания 2 кВт в час на килограмм дров.

[include id=»2″ title=»Реклама в тексте»]

Таким образом, теплотворная способность топлива находится в зависимости от присутствия воды в дровах: полезное энергетическое содержание брикетов значительно снижается с увеличением содержания воды. При этом расход топлива увеличивается в два раза.

Отопительные котлы с пиролизным сжиганием дров в последнее время становятся более популярными, потому что снимается зависимость от нестабильных тарифов на природный газ. Безусловно, на рынке есть хорошие газогенераторные аппараты с неплохими характеристиками, но их стоимость еще достаточно высока, что и смущает покупателей. На последней строительной выставке простой котел отечественного производства стоил не менее одной тысячи долларов. Вот поэтому многие потребители предпочитают делать пиролизные котлы своими руками.

Инструмент для работы ↑

Чтобы самостоятельно сделать котел на дровах, достаточно обладать желанием и необходимым инструментом! Конечно же, придется потратить много усилий. Но все возможно.

Схема движения древесного газа в котле

Для начала стоит собрать максимум информации о данном отопительном приборе и его особенностях. Следует просчитать и решить заранее, какой тип горения будет оптимальным для определенного здания – на колосниках или со щелевой горелкой. Затем стоит посетить специализированный магазин и приобрести нужные детали. Чтобы изготовить пиролизный котел, понадобятся такие материалы:

  • труба из стали толщиной 4 миллиметра;
  • 4-миллиметровый лист стали;
  • несколько профильных труб;
  • электроды;
  • 20-миллиметровый круглый прут;
  • центробежный вентилятор;
  • шамотный кирпич;
  • автоматика, что регулирует температуру;
  • гайки и болты;
  • асбестовый шнур.

Точное количество материала рассчитать можно на основе чертежей. В Интернете по данной тематике есть много платных чертежей и литературы. Если руководствоваться этим материалом, то получится сносный агрегат. Схема пиролизного котла нужна для обозначения топки, теплообменника и места подачи воды. Не стоит стремиться создать схему аппарата на дровах с нуля, лучше использовать принципиальную схему и внести в нее лишь некоторые коррективы и изменения.

Чертеж пиролизного котла на дровах

Изготавливая газогенераторный котел своими руками, за основу можно взять схему отопительного аппарата на 40 кВт, что была разработана конструктором Беляевым, а затем оптимизировать ее под лазерную резку с меньшим количеством используемых деталей. Менять конструкцию прибора можно таким образом, чтобы неизменным остался его внутренний объем.

Вместе с этим желательно, чтобы значительно увеличилась рубашка теплообменника. Далее нужно соединить все детали будущего пиролизного котла, четко следуя чертежу. В данном случае воздух используется в качестве теплоносителя, и он может прогреть помещение без теплопотерь.

Необязательно обеспечивать герметичность труб, потому что для котла на дровах утечки и возможность размерзания отопительной системы нехарактерны. Таким образом, данный прибор считается идеальным решением для установки на даче, где предстоит его топить лишь изредка.

Принципиальная схема пиролизного котла

После сбора котла по схеме, можно приступать к его установке и дальнейшим испытаниям. Правильно изготовленный газогенераторный котел должен на необходимый режим выходить быстро, а отопительная система должна прогреваться максимум за тридцать минут. При этом температура в помещении обычно поднимается очень быстро.

Котел Blago разработан изобретателем Благодаровым Ю.П., который заявил о преимуществах своего творения. По длительности горения дров при максимальной теплотворной способности газогенерирующий аппарат Blago превосходит остальные котлы.

В данной модели колосниковые решётки полностью перекрывают низ топливных бункеров. Поэтому при естественной тяге наблюдается высокая теплота сгорания топлива и более длительный период горения за счёт компоновки топливных бункеров, что дают возможность увеличить объём топливных бункеров, не принося ущерб для КПД.

Конструкция котла Blago

Устройство пиролизного котла позволяет топливу гореть в одной из двух камер сгорания, а в третьей газиться. Аппарат Blago энергонезависим и требуемую мощность выдаёт всегда. Осуществляется полное горение соединений фенольных групп — деготь, смолы, спирты, эфирные масла.

Установленные рельсы в камере сгорания выступают хорошими накопителями тепла. В пиролизном котле можно сжигать торфобрикеты, опилки и уголь. В период низких температур подкладывать в топочную камеру топливо можно постоянно, поддерживая в помещении оптимальную температуру.

Таким образом, не смотря на то, что на дворе 21-й век, люди по-прежнему обращаются к дровам как к природному ресурсу для отопления. Теперь понятно, почему из всех твердотопливных аппаратов пиролизные котлы для населения представляют наибольший интерес.

Пиролизные котлы длительного горения своими руками: чертежи, видео

Владельцы домов предпочитают изготавливать пиролизные котлы своими руками, так как заводской вариант стоит довольно дорого. Котел длительного горения значительно превосходит по эффективности дровяные печи, и не вызывает температурных перепадов. Изготовить самостоятельно устройство не так просто, однако чертежи, видео и фото значительно упрощают задачу.

Пиролизный котел своими руками: принцип работы

Пиролизная печь – это сложное устройство, для работы которого в качестве топлива требуются дрова, брикеты или отходы кусковой древесины. Однако самым ценным веществом для эффективной работы котла является не горящие дрова, а пиролизный газ. В котле, изготовленном своими руками, идет скорее не горение, а медленное тление топлива, в результате образуется газ и древесный кокс. Учитывая принцип работы котла, часто используется другое название – газогенератор.   

На фото пиролизная печь

Пиролиз – это сложный термический процесс разложения сухого топлива на составляющие. Этот процесс проходит в первой камере котла. Важный аспект для образования газа – это низкое содержание кислорода, иначе пиролиз не начнется. В традиционных печах пиролизный газ свободно выводится через дымоход. Во время пиролиза древесины, кроме газа, выделяется огромное количество горючих веществ, а именно:

  • смола;
  • ацетон;
  • древесный уголь;
  • метиловый спирт.

Как известно, все перечисленные вещества отлично горят и выделяют большое количество энергии при разрушении огнем. Это происходит в специальной камере, где газ смешивается с кислородом и при очень высокой температуре начинается процесс горения смеси.

Важная особенность пиролизного котла – наличие принудительной тяги. Это достигается при использовании дымососа или верхнего вентилятора. Направление тяги – сверху вниз. Проходя через множество дымовых каналов, горячий газ нагревает воду, которая используется для обогрева здания.

Как сделать пиролизный котел в домашних условиях, видео

Для изготовления пиролизного котла своими руками необходимы различные инструменты и расходные материалы, а именно:

  1. Электродуговая сварка.
  2. Дрель и болгарка.
  3. Отрезные и шлифовальные круги.
  4. Стандартный слесарный инструмент.

Из основных материалов необходимо купить листовой металл толщиной от 4 мм, металлические трубы диаметром 6 см, огнеупорный кирпич, вентилятор и датчик температуры. Размеры котла следует определить заранее и чем он больше, тем большее помещение можно отопить. Чтобы избежать ошибок при проектировании, опытные мастера используют проверенные, готовые чертежи.

Чертеж пиролизного котла для изготовления своими руками:

Видео об изготовлении пиролизного котла длительного горения:

Решили для экономии денег изготовить пиролизные котлы длительного горения своими руками? Это непростая задача, и справится с ней далеко не каждый человек. Чертежи и видео значительно упростят эту задачу. Стоит внимательно изучить устройство пиролизной печи и принцип ее работы, чтобы сделать все правильно. Только в этом случае процесс газогенерации будет протекать верно.

 

котел попова длительного горения своими руками чертежи,установка

 Использование эффекта пиролиза – причина появления нового типа котлов длительного горения. Внешне они схожи с традиционными твердотопливными моделями, за исключением наличия дополнительной камеры сгорания. Один из примеров усовершенствования отопительного оборудования – пиролизный котел Попова, работающий на древесном топливе.

Особенности конструкции, характеристики

Суть пиролиза заключается в разложении органических веществ во время тления, при минимальном доступе кислорода. В результате формируются летучие горючие газы с высоким показателем теплотворности – водород, окись углерода, этилен, метанол. Они же являются основным источником тепла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Базовая конструкция котла Попова включает в себя такие элементы:

  • Топливная камера, расположенная в передней части. Загрузка осуществляется через верхний люк, розжиг – через небольшую боковую дверцу. Возможно увеличение объема топлива за счет установки дополнительного блока.
  • Камера дожига. Она имеет Г-образную форму, вход в нее расположена под топливным отсеком, за колосниками. Основная область горения – в задней части конструкции.
  • Заслонка, регулирующая объем притока воздуха. Она соединена с механическим термостатом.
  • Теплообменник. Имеет спиралевидную форму, находится сзади.
  • Патрубок для подключения дымохода.

Котел Попова в разрезе не отличается сложностью. Его конструкция схожа с традиционными «шахтными» моделями. Инновационные решения – возможность увеличения топливной камеры, спиралевидный теплообменник. В некоторых моделях можно подключить бак косвенного нагрева.

 

Для контроля процесса горения в конструкции предусмотрены такие компоненты:

  • Трубы окислителей. Необходимы для контроля притока воздуха в камеру дожига. Регулировка происходит за счет изменения положения нижней заслонки.
  • Верхний шибер. Ограничивает отвод угарных газов через дымоход.
  • Шиберы-заглушки. Предназначены для обслуживания оборудования, предотвращают попадание продуктов горения в помещение.

Это основные особенности, которыми обладает твердотопливный котел Попова. Дополнительная информация – зона горения газов сделана из жаропрочной стали толщиной 10 мм. Это влияет на стоимость в сторону повышения, но значительно увеличивает энергоресурс оборудования.

Принцип работы, нюансы настройки

В отличие от стандартных твердотопливных моделей нужно знать, как правильно топить котел Попова. Рекомендуется применять сыпучее топливо – опилки, древесную стружку. Их масса создает требуемое давление на зону пиролиза, плотность не позволяет газу подниматься вверх.

На дно топливной закладки рекомендуется положить поленья диаметром 10-15 см. Высота слоя – до 20 см. Поверх них засыпается мелкофракционное топливо. Эффективное отопление пиролизным котлом возможно по такой схеме.

  1. Загрузка топлива, проверка герметичности верхней крышки.
  2. Розжиг поленьев, нижняя заслонка максимально открыта.
  3. После формирования пламени ограничивают доступ воздуха в топливную камеру.
  4. В процессе сгорания пиролизных газов контролируется температура воды в теплообменнике.

На первом этапе важно обеспечить хорошую тягу. Верхний шибер должен быть открыт полностью. После 20-30 минут работы его можно частично закрыть. Если в котельную попадают продукты сгорания – шибер снова открывают.

Правила монтажа, базовые требования

Корректная установка пиролизного котла Попова начинается с выбора места монтажа. Рекомендуется обустроить котельную, правила изложены в СНиП 42-01-2002. Делают естественную и принудительную вентиляцию, материал отделки стен и пола в зоне установки отопительного оборудования не горюч. Топливо хранится в отдельном помещении.

Дополнительно учитываются специфические требования:

  • Утепленный дымоход для котла Попова. Причина – температура угарных газов на выходе низкая – до +140°С. Это становится причиной появления конденсата и его стекания в камеру дожига. Рекомендуется использовать сэндвич-дымоходы, между оцинкованными стенками которых установлена базальтовая вата.
  • Длина дымохода – от 4 м. Это нужно для формирования тяги.
  • Обслуживание. Требуется периодическая чистка теплообменника, удаление сажи с внутренней поверхности зоны сгорания газов. Дверцы расположены в задней части корпуса. Доступ к ним должен быть свободным.

При подключении бака косвенного нагрева длина магистралей минимальная. Это снизит тепловые потери при транспортировке теплоносителя.

Трудности самостоятельного изготовления

Высокая стоимость отопительного оборудования один из отрицательных факторов. Можно попытаться сделать котел попова длительного горения своими руками – чертежи и порядок сборки частично есть в Сети. На практике это проблематично – нет точных схем с размерами компонентов оборудования. Известно лишь марка и толщина используемой стали.

В процессе проектирования и изготовления можно столкнуться со следующим проблемами:

  • Из-за высокой температуры пиролизных газов стенки камеры дожига делают из огнеупорной стали толщиной 10 мм. Сварить подобную конструкцию в домашних условиях с обеспечением герметичности сложно.
  • Размеры канала для отвода газов относительно объема топливного блока. Они напрямую влияют на мощность, но правильное соотношение знает только разработчик оборудования.
  • Змеевидный теплообменник. Для его изготовления требуется согнуть стальные трубы, что может привести к утончению стенок. При длительном температурном воздействии это станет причиной разгерметизации.

Для самостоятельного изготовления можно рассмотреть альтернативные варианты пиролизных котлов. В качестве примера часто используют схему модели НЕУС-Т. Она характеризуется простотой сборки, наличием турбины для контроля подачи воздуха.

 

 

 

 

 

 

варианты своими руками, длительного горения и другие

На чтение 8 мин Просмотров 153 Опубликовано Обновлено

Котел на твердом топливе – это популярный обогреватель, который заменил устаревшие печки. Владельцы загородных домов, в которых нет централизованной системы отопления, используют именно такие устройства для обогрева помещения. Выбрать подходящий котел можно, зная основные характеристики и свойства отопительных приборов. Также можно сделать самодельное устройство по схемам и чертежам.

Разновидности твердотопливных котлов

Классический стальной твердотопливный котел

Чтобы купить подходящий для дома отопительный твердотопливный котел, нужно разобраться с тем, какие разновидности бывают. По функциональности устройства можно разделить на две категории:

  • Двухконтурные. Это приборы, способные обогревать помещение и воду. Водогрейные модели активно используются в частных домах с постоянной электросетью.
  • Одноконтурные. Только выдают тепло для обогрева комнат.

Также все приборы, работающие на твердом топливе, можно разделить на 4 вида – традиционные, пеллетные, длительного горения, пиролизные.

Классические твердотопливные котлы

Это устройства, внешне напоминающие обычную печку с окном для закладки в него угля или дров. Основная часть конструкции – теплообменник, который передает энергию теплоносителю. По материалу выделяют чугунные и стальные твердотельные котлы.

К положительным сторонам относят стабильность работы, неприхотливость, долговечность и дешевизну. В котлах нет систем автоматизации, которые часто ломаются, что позволяет сэкономить на обслуживании. Может простоять без подкладывания дров около 8 часов.

Пеллетные котлы

Конструкция пеллетного котла

По сравнению с классическими моделями в пеллетных имеется специальный бункер и автоматика, которая подает топливо. Заправлять такой котел нужно специальным сырьем, которое изготовлено из древесных отходов. Они дают больше тепла и стоят дешевле, чем уголь. Основные преимущества:

  • Высокий КПД. Достигает 85%.
  • Неприхотливость. Не требуется постоянно следить за котлом и тратить средства на его обслуживание.
  • Длительность работы зависит только от размеров бункера для подачи топлива.
  • Наличие датчика температуры и регулятора. Позволяет отслеживать и регулировать температурный режим внутри устройства.

Стоимость таких приборов выше, чем у классических котлов.

Котлы длительного горения

ТТ котел длительного горения

Эта разновидность твердотопливных котлов также называется приборами верхнего горения. В них воздух подается таким образом, что топливо сгорает только в верхней части. Благодаря такой технологии можно загружать большой объем дров, которые будут прогорать постепенно, увеличивая время работы.

Производством приборов занимаются разные бренды. Популярностью пользуются твердотопливные котлы Зота, Буредус, Лемакс и другие компании России, Украины и Европы. Основные производства ТТ печей находятся в российских городах Псков, Москва, Череповец.

Пиролизные (газогенераторные) котлы

Пиролизный котел

Работа приборов производится в несколько стадий:

  • Сушка древесины.
  • Дегазация. Во время процесса 85% веществ переводится в горючее газообразное состояние, а 15% — в уголь.
  • Сгорание. Температура в печи достигает 600°С. Газы окисляются, в результате чего образуется слой угля. При достижении 900°С низкие газы насыщаются кислородом и выдерживают температурный режим, способствующий разложению древесного угля.

В конструкции есть вентилятор, направляющий пламя вниз. Это дает возможность управлять процессом горения. КПД таких устройств выше, чем у традиционных котлов.

Выбор материала теплообменника

Чугунная модель

Ассортимент котлов от различных производителей представлен моделями с теплообменником из чугуна или стали. Каждый из материалов имеет свои плюсы и минусы, поэтому сложно с уверенностью сказать, какая разновидность лучше.

Изделия с чугунным теплообменником представляют собой секционную конструкцию. При поломке любую часть можно легко заменить. Подобные варианты удобны в использовании в частных домах при перевозке и в случае ремонта. Чугун медленнее подвергается влажной коррозии, поэтому ТЭН можно чистить реже. Тепловая инертность выше, чугунные котлы дольше греются и медленнее остывают, поэтому считаются экономными. Приборы неустойчивы к резкой смене температурного режима. При попадании холодной жидкости в горячий теплообменник может образоваться термический удар, вызывающий появление трещин.

Теплообменник из стали представляет собой цельный моноблок, который сварен в промышленных условиях. С чисткой и обслуживанием могут возникнуть проблемы, так как разобрать котел невозможно. Стальное устройство не боится скачков температуры благодаря своей эластичности. Быстро греется и быстро остывает.

Топливо для котла

Выбор модели по топливу так же важен, как и по материалу. При проблемах с поставкой или хранением дров нет смысла брать дровяную печь, лучше отдать предпочтение прибору с другим сырьем – например, с углем или топливными брикетами.

Все типы сырья имеют разные показатели мощности и времени работы. Производитель оборудования в инструкции прописывает, какое топливо рекомендуется использовать в качестве основного и дополнительного и как выполнять подключение. При соблюдении этих рекомендаций возрастает срок службы котла.

Ручная и автоматическая загрузка топлива в котел

Шнековая автоподача топлива

Механизм укладки сырья бывает двух видов – ручной и автоматический. Котлы с разными способами загрузки имеют различную конструкцию.

Модели с автоматической погрузкой состоят из основной части и особого бункера, в который помещается топливо. К сырью предъявляются требования по размерам. Например, при работе от угля частицы должны быть меньше 25 мм. Одной загрузки топлива хватает на 3-5 дней, благодаря чему пользователю не нужно постоянно подкладывать сырье. Это делает работу с нагревателем простой и удобной. Размеры бункеров бывают разные, выбор зависит только от предпочтений владельца. Топливо подается либо с помощью шнека, либо с использованием поршня.

Ручная загрузка считается более привычным способом для людей. Камеру нужно заполнять самостоятельно. Печь с ручной погрузкой имеет большие размеры, чем автоматический котел, поэтому их не рекомендуется ставить дома.

Автоматический котел – это более экономичный, стабильный и удобный для применения в домашних условиях вариант.

Определение мощности котла

Рекомендуемая мощность котла в зависимости от площади помещения

Мощность – один из главных критериев выбора отопительного оборудования. От нее зависит комфортная температура в помещении. Для расчета мощности самостоятельно нужно знать следующие параметры:

  • Площадь отапливаемого помещения. Чем она выше, тем больше нагрузки потребуется.
  • Удельная мощность обогревателя.
  • Климатические условия региона.
  • Наличие утепления.

Если дом имеет качественную теплоизоляцию, а высота потолков ниже трех метров, на обогрев 10 кв.м. нужно примерно 1,2 кВт мощности. К этому показателю добавляется около 20% запаса для быстрого нагрева. Таким образом, для обогрева площади 100-200 кв. м. потребуется до 25 кВт. Более точные расчеты можно получить, воспользовавшись помощью специалиста. Он просчитает все дополнительные факторы, влияющие на характеристики, и поможет определить нагрузку.

Полезный объем загрузочной камеры

Количество топлива, которое можно использовать за один раз, зависит от полезного камерного объема. Эта характеристика показывает соотношение объема сырья к мощности. Для чугунных моделей этот показатель составляет 1,1 литров топлива на 1,4 кВт мощности. Для стальных устройств 1,6 литров на 2,6 кВт.

Котлы с верхней загрузкой имеют больший полезный объем, чем другие виды. К тому же в них удобнее укладывать сырье.

Пиролизные котлы способны работать в течение 6-10 часов от одной закладки дров. КПД достигает 90%. Размер камеры больше, чем у традиционных, но это влияет на цену. Чем дольше продолжительность автономной работы печи, тем дороже она будет стоить. Агрегат с маленькой камерой подойдет для обогрева небольшой комнаты.

Потребление электроэнергии

Энергозависимые котлы отличаются расширенным функционалом

Котлы бывают двух видов по способу питания.

  • Энергонезависимые. Это устройства, в которых нет потребности в циркуляционном насосе, так как процесс происходит естественным путем. К энергонезависимым относятся классические агрегаты и некоторые приборы длительного горения.
  • Энергозависимые. Модели, содержащие в своей конструкции вентилятор. Он направляет потоки воздуха в камеру. Также приборы с автоматизацией работают от электричества.

Энергонезависимые котлы лучше ставить в домах, где нет стабильного электропитания. Они могут выступать в качестве основного и дополнительного источника тепла.

Наличие буферной емкости

Схема отопления котлом с буферной емкостью

Есть домашние котлы на твердом топливе для отопления частного дома с теплоизолированным баком с водой, который выполняет роль буфера. Он устанавливается между котлом и отопительной системой и выполняет следующие функции:

  • Защита. Сохраняет отопительный контур от перегрева.
  • Аккумуляция тепла. Собирает и запасает энергию от котла и поставляет в систему по необходимости.
  • Связь в одну цепь нескольких видов котлов (электрических, водяных, газовых). Позволяет им функционировать в пределах одной системы.

Буфер улучшает температурные характеристики, повышает КПД, уменьшает расход сырья и частоту укладки топлива. При выборе буфера емкость рассчитывается с учетом того, что на 1 кВт требуется примерно 25 литров.

Самостоятельная сборка котла

Можно собрать котел длительного горения своими руками. Чертежи, видео и фото сборки представлены в интернете. В схеме должны находиться следующие элементы:

  • В нижней части располагается зольник с поддувалом.
  • Надо зольником ставится чугунная колосниковая решетка.
  • В дно топки встраивается решетка. На камере обязательно должна быть надежная дверца.
  • Над зоной топки делается рабочая часть теплообменника.
  • Далее устанавливается труба дымохода.

Перед началом работы следует выполнить расчеты конструкции, определиться со схемой и нарисовать чертеж готового изделия. Котел своими руками дает возможность создания прибора под свои индивидуальные требования.

Котел твердотопливный своими руками чертежи. Чертежи твердотопливных котлов длительного горения

Котел твердотопливный своими руками чертежи. Чертежи твердотопливных котлов длительного горения

Продолжительную работу устройства с теплообменником на одной партии дров обеспечивает специальная конструкция:

  • увеличенная емкость топливной камеры – вмещает в 2 раза больший объем закладки;
  • нестандартное направление разжигания – дрова прогорают вертикально вниз.

Огонь охватывает верхний слой топлива. За счет дозированной подачи воздушного потока образуется ровное, несильное пламя. Нижний объем закладки постепенно нагреваются по мере прогорания дров.

Классический

В стандартных чертежах устанавливают тепловой генератор в форме цилиндра . Прямоугольный корпус для классических котлов длительного горения не подходит.

Оборудование работает следующим образом:

  • топочную камеру наполняют дровами и разжигают сверху;
  • в процессе прогорания топлива посредством телескопической трубы на него опускается груз с отверстием для циркуляции воздуха;
  • кислород через дымоход поступает в топку под воздействием естественной тяги или вентилятора;
  • теплообменника в классической схеме нет , вода для отопления нагревается напрямую.

Помимо дров для растопки используют торф или кокс.

Фото 1. Классический твердотопливный котел длительного горения с дровами в топочной камере и отсутствием теплообменника.

Пиролизный

В газогенераторных приборах дрова тлеют медленнее. Происходит выделение горючего дыма, который поступает в отдельную зону и вырабатывает дополнительную тепловую энергию. Конструкция включает:

  • Загрузочную камеру. В ней происходит процесс пиролизного сжигания топлива.
  • Отсек дожига. Здесь сгорает газ.
  • Теплообменник. Выполняют в виде «рубашки». Внутри теплообменника нагревается вода для последующего выхода в сеть.
  • Устройство подачи воздуха. Обеспечивает поступление первичного (в топку) и вторичного (в камеру дожига) потока.
  • Дроссельная заслонка. Для регулировки скорости и объема кислорода на этапе первого розжига топлива.
  • Приспособления для управления температурой и мощностью оборудования.

Две камеры разделяет огнестойкое перекрытие с форсункой и отверстиями. От вторичного воздушного потока зависит скорость нагрева воды внутри теплообменника.

Фото 2. Пиролизный котел, оснащенный загрузочной камерой, теплообменником, камеры разделены огнестойким перекрытием.

Шахтный

Устройства, работающие по принципу обычного сжигания топлива , проще пиролизных. Конструкция включает:

  • Топку. Эта зона занимает от 50% объема оборудования и чаще имеет прямоугольную форму. Ее высота незначительно меньше длины целой конструкции.
  • Люк для загрузки топлива. Его устанавливают сверху или сбоку относительно топки.
  • Зольник. Камера, куда естественным путем попадает зола с остатками углей. Ее оборудуют под топкой.
  • Колосник. Выполняет функцию разделительной решетки между внутренними секциями котла.
  • Дверца. Размеры подбирают с учетом возможности одновременного доступа и к зольной, и к нижней части топочной камеры. Чтобы регулировать объем воздуха, на дверцу устанавливают шибер.
  • Секция с теплообменником. В проектах шахтных котлов используют конструкции водяного или жаротрубного типов. В камере теплообменника выполняют отверстие для поступления угарных газов.
  • Дымоходная труба из металла или кирпича с заслонкой.

После загрузки и розжига топливо выделяет горючие газы. Через отверстие они поступают в камеру с теплообменником, нагревая последний. Дым отдает энергию и выходит наружу через трубу, а горячая вода поступает в отопительную сеть.

Фото 3. Котел длительного горения шахтного типа с теплообменником, в котором топливо выделяет горючие газы после розжига.

Шахтный котел длительного горения своими руками чертежи. Описание оборудования

Шахтные котлы длительного горения — это эффективная техника, которая характеризуется максимально возможной продолжительностью горения топлива и уникальными особенностями конструкции. Наличие топливной камеры с увеличенными размерами избавляет от необходимости частой загрузки, а благодаря специальной конструкции поддувала обеспечивается медленное горение с выделением большого количества тепла.

Наибольшее распространение сегодня получили две конструкции шахтных котлов:

  1. Пиролизные.
  2. С обычным горением.

Обе этих схемы исполнения имеют две камеры, в одной из которых устроен теплообменник, а вторая используется для сжигания топлива. Котел шахтного типа с нижним горением отличается простотой конструкции и имеет топку высотой на весь агрегат, что позволяет существенно упростить загрузку. Топочное отделение напоминает по своему виду шахту, что послужило названием для отопительного оборудования данного типа.

В данном

Камера теплообменника выполняется по классической жаротрубной технологии. Внутри этого отсека проложены многочисленные трубы, по которым циркулирует теплообменник, нагреваемый горячим воздухом, поступающим из топливника. Дымоход может выполняться как в виде вертикальной трубы, так и коаксиального типа, который выводится через ближайшую стену на улицу.

Шахтные котлы длительного нижнего горения на дровах получили видоизменённую конструкцию, что позволило обеспечить максимально длительное горение. Такой котёл дополнен следующими элементами:

  1. В дополнительных камерах, которые располагаются под теплообменником, происходит сжигание угарного газа, что позволяет обеспечить улучшение показателей КПД котла.
  2. В пиролизную камеру проведены трубы с многочисленными мелкими отверстиями, что позволяет подавать воздух, необходимый для сгорания угарного газа.
  3. Непосредственно над пиролизной камерой располагается задвижка, которая позволяет уменьшать и увеличивать интенсивность горения топлива.

Принцип действия такого пиролизного шахтного котла основывается на ограничении поступления в топочное отделение воздуха. Соответственно, дрова горят крайне медленно, что приводит к образованию большого количества угарного газа. Подобная конструкция позволяет обеспечить эффективность оборудования на уровне в 90%.

Котлы на твердом топливе длительного горения своими руками чертежи. Чертеж простого котла длительного горения

Такая конструкция твердотопливного котла довольно проста. Теплообменник может быть выполнен из листовой стали в виде «водяной рубашки». Для максимальной эффективности теплоотдачи и увеличения площади контакта с пламенем и горячими газами ее конструкция предусматривает наличие двух отражателей (выступов вовнутрь).

Чертеж простого твердотоплевного котла

В данной конструкции теплообменник представляет собой комбинирование «водяной рубашки» вокруг камеры сгорания и дополнительного щелевидного регистра из листового металла в верхней ее части.

Схема-чертеж котла с теплообменником щелевого типа

1 — дымовая труба; 2 — водяная рубашка; 3 — щелевой теплообменник; 4 — загрузочная дверка; 5 — дрова; 6 — нижняя дверка для поджига и чистки; 7 — колосники; 8 — дверка для регулирования подачи воздуха и чистки зольника.

  • Как подключить котел длительного горения своими руками
  • Сбросной клапан для отопления
  • Термодатчики для котлов отопления

В данных вариантах «водяная рубашка» дополнена теплообменными регистрами из труб в верхней части камеры сгорания. Кроме того, такие агрегаты рассчитаны на приготовление на них пищи. Вариант 4 большей мощности и с верхней загрузочной дверкой.

Рис. 3 Конструкции твердотопливных котлов с дополнительными регистрами и варочной поверхностью

1 — топливник; 2 — регистр из труб; 5 — труба обратки; 6 — подающая труба; 7 -верхняя загрузочная дверка; 8 — нижняя дверка для поджига и подачи воздуха; 9 — загрузочная дверка; 10 — дымовая труба; 13 — колосниковая решетка; 14,15,16 — отражатели; 17 — заслонка; 19 — водяная рубашка; 20 — зольник; 21 — варочная поверхность.

Источник: https://remont.ru-best.com/dizayn/sdelat-kotel-na-tverdom-toplive-svoimi-rukami-vidy-tvyordogo-topliva-dlya-kotlov-otopleniya

Видео твердотопливный котел своими руками

Пиролиз становится персональным — Характеристики

Адам Дакетт посещает мастерскую Ника Спенсера, чтобы больше узнать о пиролизной установке, которая позволяет домам и предприятиям перерабатывать отходы в газ для отопления

От Heru к нулю: система стремится устранить «отходы»

ПРЕДСТАВЬТЕ мир, в котором вместо того, чтобы вывозить домашний мусор на свалку или в центр переработки, вы просто «сжигали» его в домашнем устройстве для нагрева воды.

Это будущее может быть ближе, чем вы думаете, после Ника Спенсера, который после десятилетий работы в индустрии вторичной переработки задумал разработать пиролизный агрегат, названный HERU, который так же прост в использовании, как мусорный бак, и предназначен для коммерческого использования. запуск позже в этом году.

Помашите на прощание своим отходам. Попрощайтесь с мусоровозом, доставляющим ваши отходы на свалку. На самом деле, почему бы вообще не попрощаться со словом «отходы»?

Два блока технической оценки уже использовались в фермерском магазине и в местном муниципальном кафе недалеко от мастерской Ника в сельской местности Вустершира в Великобритании.И когда мы перейдем к печати, третий блок находится в стадии строительства недалеко от штаб-квартиры IChemE в Регби, где жители местной системы защищенного жилья используют его для переработки своих бытовых отходов в тепло.

Концепция, частично профинансированная правительством Великобритании в 2017 году, привлекательно проста: установка для получения энергии из отходов, подключенная к бойлеру, резервуару для горячей воды и вашей канализации. Откройте крышку устройства. Выбрось свой мусор. Это может быть что угодно, от испорченной еды и скошенной травы до использованных подгузников и пластиковой упаковки. Закройте крышку. Нажмите кнопку «вкл». Уходи.

Помашите на прощание своим отходам. Попрощайтесь с мусоровозом, доставляющим ваши отходы на свалку. На самом деле, почему бы вообще не попрощаться со словом «отходы»? Ваши бытовые «отходы» теперь являются ценным ресурсом, который вы можете использовать для обогрева дома.

От скаковых лошадей к ненужным мусоровозам

Для тех, кто не знаком с пиролизом, Ник описывает его как естественный, ускоренный процесс. Проще говоря: закопайте динозавра или дерево в землю из-за недостатка кислорода и подождите миллионы лет, пока тепло земли преобразует его в углеводороды.

«HERU делает точно такой же процесс, но сокращает его с 5–9 миллионов лет до 5 часов пиролиза», — говорит Ник.

Конечно, технология, лежащая в основе этой концепции, гораздо менее проста. Но прежде чем мы перейдем к этому, стоит узнать, как Ник изобрел такое устройство.

Он изучал животноводство и сельскохозяйственную инженерию, а после окончания учебы основал бизнес по превращению использованных газет в подстилку для скаковых лошадей. Преимущество бумаги перед соломой в том, что лошади ее не едят, поэтому тренеры могут лучше контролировать их рацион.Бизнес стал развиваться так быстро, что Нику понадобилась еще одна, чтобы заполучить больше бывших в употреблении газет. «По чистой случайности я стал первой компанией по переработке вторсырья в Великобритании».

Это переросло бизнес по продаже постельных принадлежностей, и у него оказалось больше газет, чем он мог обработать.

«Я начал продавать газеты бумажным фабрикам в Великобритании и Европе, а в последнее время — бумажным фабрикам по всему миру».

Он продал бизнес по переработке вторсырья и сохранил бизнес по торговле товарами. Отсюда он инвестировал в 180 мусоровозов и сдал их в аренду местным властям, у которых не было средств на покупку собственных.Ник продолжал создавать и продавать ряд предприятий и предприятий по переработке отходов, прежде чем он понял, что это «безумие» — ездить на ископаемых грузовиках в дома и из домов, собирая топливо для заводов по переработке отходов в энергию, а затем отправляя энергию обратно в дома людей. . Он спросил: «Почему бы нам просто не убрать всю эту углеродную инфраструктуру и просто не поставить машину дома?»

Его путешествие по разработке подразделения HERU уже началось.

Мыслить внутри коробки

«Я знал, что сжигать нельзя, и много лет интересовался пиролизом.Мне это показалось действительно увлекательным, потому что это такой естественный процесс, и с природой редко можно спорить ».

Ник хотел сконструировать устройство, которое можно было бы использовать так же просто, как мусорное ведро: просто откройте крышку, бросьте мусор и уходите.

Профессор, занимавшийся исследованиями пиролиза, сказал ему, что создание такой простой операции было бы невозможным, потому что сырье необходимо было предварительно обработать, чтобы высушить, измельчить и закачать в машину. Ник признает, что начало было обескураживающим.

Но затем его представили Хусаму Джухара, эксперту по теплообмену и исследователю из Лондонского университета Брунеля, который вывел Ника на след термосифонов. Проще говоря, это герметичные трубы, используемые для передачи тепла — в данном случае к пиролизируемому ресурсу. Они содержат рабочую жидкость, которая циркулирует конвекцией, а не насосом.

«Если бы мы могли использовать их, это направило бы всю энергию в середину камеры… так что нам не нужно делать предварительную обработку.”

Другие пытались разместить нагревательные элементы снаружи, но это сгорало неравномерно. Устройство может газифицировать материал вблизи стенок камеры, но, двигаясь внутрь, вы можете получить высокотемпературный пиролиз, низкотемпературный пиролиз, а затем никакого эффекта в центре.

«Значит, если подгузник упадет в центр камеры, с ним ничего не случится».

Nik вместо этого создал устройство, в котором нагревательные элементы — четыре запатентованных термосифона — выступают в центр камеры.

«Неважно, куда вы бросите подгузник; вы получите идеально однородные 300 ° C. Для нас это был большой прорыв ».

Вид изнутри: Четыре внутренних термосифона обеспечивают равномерный нагрев

Три этапа работы

Пользователь кладет мусор — но давайте теперь назовем это «ресурсом», закручивает крышку, чтобы она была герметичной, и с помощью сенсорного экрана включала ее. Далее следует трехступенчатый процесс: сушка, пиролиз, сжигание.

Элемент мощностью 3 кВт нагревает воду в термосифоне, находящемся под вакуумом, поэтому температура кипения составляет 45 ° C. Он поднимается до конца термосифонной трубки, и его тепло рассеивается в камере; Затем он конденсируется и течет обратно к нагревательному элементу и продолжает свое движение.

Ник объясняет, что городские отходы в среднем содержат около 35% влаги: продукты питания составляют около 70%; садовая обрезка 55%; и картон 10%. HERU нагревает ресурс, выпаривая его влагу.Образовавшийся пар проходит через два теплообменника, конденсируется. и вода стекает в канализацию. Уловленное тепло используется для нагрева воды в подключенном резервуаре для горячей воды.

После удаления влаги и температуры в камере около 220 ° C начинается пиролиз. Высушенный органический материал начинает разлагаться в отсутствие кислорода при повышении температуры в камере до 300 ° C. Он производит очень небольшое количество масляного пара, который проходит через теплообменники и конденсируется. Масло (в среднем около 5%) вместе с хлором смывается с поверхности теплообменников с помощью моющего средства и смывается в канализацию, подобно тому, как ваша посудомоечная машина избавляется от масла, смытого с грязной сковороды.Удаление хлора на этой стадии позволяет избежать образования диоксинов на стадии сгорания.

Синтез-газ, выходящий из нагретого материала, очищается через водяной сетчатый фильтр, проходит через циклон для отделения влаги, через фильтр 5 мкм и компрессор, а затем в резервуар для хранения объемом 25 л до тех пор, пока он не понадобится котлу.

Сейчас около пяти часов; газ и нефть разобраны, и все, что остается от ресурса, — это полукокс с температурой 300 ° C. Машина открывает клапан, который вводит воздух для сжигания полукокса, образуя газ, богатый монооксидом углерода и оксидами азота.

«Выхлоп проходит через теплообменники, мы извлекаем энергию и направляем ее в систему горячего водоснабжения».

Затем выхлопные газы проходят через водяной сетчатый фильтр, в котором используется щелочной раствор для очистки от оксидов азота и оставшихся масляных паров.

«Мы превращаем их в нитрат и бросаем в воду. Затем эта вода используется в процессе стирки ».

Отработанный газ затем проходит в резервуар для хранения, при этом любой оксид углерода в потоке полностью сгорает, когда попадает в котел.Как и в любом котле, образовавшийся CO 2 удаляется, но Ник отмечает, что он не приближается к превышению нормативных пределов.

Ник говорит, что среднее сочетание ресурсов дает около 2 кВтч на каждый вложенный 1 кВтч, и компания, которая лицензировала технологию для производства коммерческих единиц, работает над дальнейшим повышением энергоэффективности.

Демо: Техническая оценка блока HERU, встроенного в трейлер

Фатберги боевые

«Значит, на дне камеры остается пепел.В какой-то момент я подумал, что это будет действительно неэлегантно, потому что нам придется вручную извлекать золу из машины ».

Ник работал с Университетом Брунеля, чтобы проверить золу, и обнаружил, что она содержит твердое вещество, называемое щелочью. Это помогает очистить канализацию — как это было, когда викторианцы смывали золу от сгоревших отходов в канализацию — и поскольку она щелочная, она помогает нейтрализовать серную кислоту, сливаемую в канализацию современными котлами, что подавляет бактерии, используемые при очистке воды растения.

Итак, на заключительном этапе HERU просто промывает свои внутренности под давлением, чтобы смыть золу в канализацию.

«Компании по очистке сточных вод любят щелок, потому что HERU берет жировой элемент и превращает его в энергию … Наша система устранит жирберги и отправит компании по очистке сточных вод продукт, который очистит стоки».

«Вот и все. Машина должна остыть до температуры ниже 40 ° C, прежде чем ее можно будет снова открыть. Как стиральная машина, она должна завершить свой цикл ».

Затем он говорит: «Вы доливаете и снова идете.”

Отвечая на вопрос о преодоленных проблемах безопасности, Ник отмечает, что термосифон представляет собой сосуд высокого давления, поэтому в нем есть разрывная мембрана и есть УФ-датчик, который проверяет, включен ли котел до того, как в него пойдет какой-либо газ. Он также протестировал машину, добавляя материалы, которые он не хотел бы использовать, например, батарейки и полные аэрозольные баллончики. HERU не поврежден, батареи выходят целыми, сопла и содержимое аэрозольных баллонов подвергается пиролизу и сгоранию, а на переработку остается только металлический контейнер.

Проблемы с упаковкой

Nik оптимистично оценивает дополнительные преимущества, говоря, что система также может улучшить материалы, которые мы отправляем на переработку. Добавьте к HERU стекло и металл, и они останутся чистыми. Этикетки и любые следы еды удаляются, но температура не становится достаточно высокой, чтобы изменить металл или стекло. Пользователь может просто вынуть его из HERU и положить в мусорную корзину.

Пользователи могут помочь улучшить переработку, также пиролизируя макулатуру.По мере роста опасений по поводу кражи личных данных люди начали измельчать свою макулатуру перед тем, как выбросить ее в мусорное ведро. Это создает проблему на предприятиях по переработке смешанных отходов, где стекло разбивается и пропускается через сита, чтобы отделить его, а также протягивается через измельченные полоски бумаги, загрязняя поток.

Если бы HERU получил широкое распространение и в мусорные баки добавляли только стекло и металл, это значительно облегчило бы работу переработчиков.

«Металл и стекло можно смешивать вместе, и их очень просто разделить с помощью магнита и вихревого тока.”

Он также может помочь справиться со сложной упаковкой, такой как ламинированные саше для кормов для домашних животных и тюбики Pringles, сочетание материалов которых делает их переработку огромной проблемой.

«В контейнере Pringles много чего происходит. У вас есть сталь внизу, алюминиевая фольга [покрывающая трубку] картонную трубку, ламинат сверху и пластиковую крышку ».

HERU пиролизирует все, кроме металла, который затем можно отправить на переработку.

На вопрос о его недостатках Ник откровенно отвечает: «стоимость».

«Он сделан из нержавеющей стали 316L, что дорого. Вам нужно разобраться с этим, потому что он должен иметь дело с элементом хлора ».

Текущая система встроена в трейлер, поэтому ее можно перемещать для демонстрации. Мое первое впечатление — это то, что он выглядит довольно грубым, его электрические линии хаотично пересекают пространство. Это кажется незаконченным, потому что это так. Baxi, котельная, с которой он работает, Нику посоветовали избегать изготовления печатной платы до тех пор, пока не пройдет как минимум восемь месяцев без модификации программного обеспечения.

После полной разработки бытовая единица была бы размером со стандартную посудомоечную машину. Пользователи могут установить его на кухне, в гараже или на улице, хотя Ник предупреждает, что из-за экономических соображений может пройти некоторое время, прежде чем вы сможете заглянуть в местный магазин электротоваров и купить его. Первоначальное внимание уделяется продажам предприятиям.

«Коммерческое развертывание должно стать ближайшим приоритетом — это не значит, что мы не будем стремиться делать внутреннее развертывание для клиентов, которым они нужны.

Большое количество домашних хозяйств, вероятно, будет зависеть от стимулов для клиентов, таких как возврат местными властями части налога, уплаченного за сбор бытовых отходов.

Нет проблем с Pringles: HERU оставляет после себя только металл для вторичной переработки

Держится за HERU

Три существующих демонстрационных блока имеют емкость 19 л. Nik передал лицензию на эту технологию компании James Clark Technologies, которая сейчас разрабатывает прототип блока объемом 240 л для коммерческого использования.Затем десять из этих единиц будут изготовлены для первых пользователей, включая гостиницу, кинотеатр, больницу и дом престарелых, которые, как ожидается, будут доставлены в третьем квартале этого года. Эти единицы стоят приблизительно 30 000 фунтов стерлингов (39 000 долларов США). Стоимость будет снижаться по мере увеличения производства, но на данный момент он ожидает, что окупаемость инвестиций составит около пяти лет.

«В домах престарелых есть прокладки от недержания и постельные принадлежности, и их дорого утилизировать, поэтому окупаемость инвестиций будет еще быстрее».

Гостиницы также должны увидеть более быструю окупаемость, поскольку они производят много «отходов» и потребляют много энергии, — объясняет Ник.

Итак, что насчет промышленности? Есть ли планы по увеличению масштабов?

«Есть, да. Я подписываю соглашение о конфиденциальности, но ведутся переговоры о строительстве 6-метрового дома, способного выдерживать до 200 тонн за раз. Я не могу сказать слишком много об этом ».

Ник говорит, что его видение проекта HERU заключается в том, чтобы каждый дом и бизнес мог управлять своими ценными ресурсами у источника.

«Мы будем следить за первыми десятью коммерческими установками раннего внедрения: 100, затем 1000, а затем полное производство, чтобы гарантировать качество; домашние HERU пошли по тому же пути, начав с новостроек.”

Обсуждения ведутся для трех заводов в США, и Nik также хочет производить продукцию в Азии.

«Генри Форд создал Ford Model T из-за ужаса, увидев конский навоз в Нью-Йорке. У нас сегодня та же проблема, но она спрятана в CO 2 и закопана в ямах «вне поля зрения, вне памяти», где до недавнего времени мы наблюдаем доказательства этого загрязнения наших океанов и ужасных пожаров в Австралии. Представьте, если бы мы могли увидеть это сегодня на улицах, как бы это выглядело? »

Подходит ли это вам?

Зима наступает каждый год.Иногда бывает довольно мягко, в то время как в других случаях снег, дождь и мокрый снег действительно могут дуть — а это значит, что вам понадобится достаточно эффективное тепло, чтобы согреться и уютно вашей семье во время шторма.

Что такое уличная дровяная печь?

Уличная дровяная печь — это центральный обогреватель, работающий на дровах. Дровяные котлы для установки вне помещений существуют уже много лет. Они представляют собой энергоэффективный и экологически чистый способ обогрева вашего дома.

Как это работает

Газификация — причудливое название для преобразования древесины в энергию — это химия, которая заставляет уличную дровяную печь творить чудеса, обогревая ваш дом, гараж, бассейн, хозяйственные постройки и многое другое.В уличной печи тепло расщепляет древесину на синтез-газ, газ, богатый водородом и углеродом, который затем сжигается для нагрева воды. Нагретая вода отправляется в обменные пункты в вашем доме, чтобы обеспечить тепло там, где оно вам нужно.

Плюсы и преимущества уличного дровяного котла

Для тех, у кого есть готовый доступ к запасу дров, уличная дровяная печь — отличный вариант.

Энергетическая независимость

Во-первых, и часто наиболее важно для людей, ищущих альтернативы, это то, что вы не зависите от нефтяных, электрических, пропановых или газовых компаний.Все под вашим контролем. Независимо от того, рубите ли вы дрова сами или покупаете дрова у местного парня, вы будете обеспечивать теплый дом и горячую воду. Хотя бесконечный горячий душ может стоить вам пары бревен, в конце концов, все в ваших руках.

прочный

Одним из важнейших факторов, которые следует учитывать при выборе котла для наружного применения, является тип стали, используемой в производстве. HeatMaster ss изготавливает наши наружные котлы из усиленной титаном нержавеющей стали 409, которая устойчива к коррозии и выдерживает постоянно высокие температуры.Он также передает больше тепла, не трескается и не деформируется. При правильном уходе качественный уличный котел может прослужить всю жизнь.

Чистое горение

Печи для газификации производят гораздо меньше выбросов при более продолжительном сжигании. С новой технологией уличный котел может сжигать все виды дров, и вам нужно только подпитывать свою печь один или два раза в день. При хорошо выдержанной древесине и надлежащем сжигании древесное топливо выделяет такое же количество углерода, что и разлагающееся биоматериал, что делает его углеродно нейтральным. Древесина как возобновляемый ресурс экологически безвредна, экономична и эффективна. И растет почти везде.

Меньше беспорядка в доме

Поскольку уличный котел находится на улице, вам не нужно беспокоиться о листьях, коре, насекомых и грязи в вашем доме. (Поверьте нам, ваша жена поблагодарит вас.) Печи серии G HeatMasterss внесены в списки UL и одобрены CSA для установки в гараже, магазине или другой хозяйственной постройке, чтобы вы могли избежать непогоды и при этом сохранить беспорядок на улице.

Экономия времени, денег и труда

Отопление дома не обязательно требует больших затрат на кошелек или жизнь. Уличные печи HeatMaster ss могут регулировать мощность в БТЕ в периоды низкой потребности в тепле, поэтому вы можете наслаждаться горячей водой в неограниченном количестве или добавить гидромассажную ванну. Благодаря топке большой емкости и домашнему мониторингу вам не нужно постоянно следить за своей печью.

Минусы уличных дровяных печей

Первое препятствие, которое вы должны преодолеть, — это доступ к древесине или топливу. Если у вас нет доступа к дровам, то уличная дровяная печь может быть не лучшим выбором.

Это все еще требует времени и труда

Если вы ищете быстрое решение, не требующее усилий, уличная печь вам не подойдет. Это все еще требует некоторых усилий. Вам нужно будет загружать свою печь не реже одного раза в день, а может быть, и два раза. Дерево не режется само по себе, поэтому вам нужно будет потратить время на планирование, рубку и укладку дров (это отличное семейное занятие).Также необходимо некоторое базовое обслуживание, чтобы он работал с максимальной эффективностью.

Требуется хорошо выдержанная древесина

Наружные печи лучше всего работают с хорошо выдержанной древесиной. Но для хорошо выдержанной древесины нужно время. Древесина с содержанием воды более 25% может быть сожжена, но это вызовет скопление креозота, что потребует более частой очистки. Чтобы древесина была выдержана должным образом, ей необходимо уделять время, соответствующее ее свойствам. В то время как некоторые виды древесины могут правильно приправляться в течение года, для других может потребоваться гораздо больше времени.Единственный способ убедиться в этом — проверить древесину влагомером. (который идет в комплекте с печью).

Требуется место для хранения дров

Правильное хранение древесины как во время выдержки, так и после нее требует места. При добавлении приправы штабель должен иметь воздушный поток, чтобы древесина не высыхала. В идеале, ваше пространство будет защищать древесину от дождя и снега, поскольку стоячая влага создает места для гниения и плесени.

Требуются дополнительные инструменты

Конечно, вы можете купить древесину у местного жителя и при этом сэкономить деньги, но если вы хотите сделать это самостоятельно, это потребует некоторых инвестиций.Для валки деревьев, колки и перемещения древесины требуются дополнительные инструменты, такие как бензопилы и дровоколы. Эти дополнительные инструменты могут быть простыми — например, топором и бруском для колки — или вы можете придумать что-то необычное — например, гидравлический дровокол. Каким бы способом вы это ни выбрали, вам потребуются некоторый опыт и силы, чтобы добыть дрова, которые вам понадобятся на зиму.

HeatMaster

SS Advantage

Уличная печь — это долгосрочное вложение в безопасность и комфорт вас и вашей семьи. Печи HeatMaster ss разработаны с учетом особенностей, преимуществ и преимуществ, которые подходят вам, вашему образу жизни и вашей независимости.

Мы предлагаем инновационные функции, которые сэкономят ваше время и избавят от лишних хлопот. Команда HeatMaster ss постоянно ищет способы улучшить наши уличные печи, чтобы вы могли жить в комфорте и свободе. Наши наружные печи оснащены автоматически регулируемыми элементами управления, которые помогают увеличить время горения, уменьшить креозот и обеспечить оптимальную производительность в любых условиях. Мы разработали нашу ручку EZ Clean Handle, чтобы упростить поддержание чистоты теплообменных трубок, чтобы вам не приходилось думать о каких-либо дополнительных инструментах. HeatMaster ss G Series одобрен для установки в гараже или надворной постройке, поэтому вам не придется бросать вызов погоде.

Обсудите с нашей командой преимущества уличной дровяной печи, чтобы понять, подходит ли она вам и вашей семье — найдите ближайшего к вам местного дилера HeatMaster ss .

Вернуться ко всем сообщениям

Очистка воздуха: требования к наружным дровяным котлам | Статьи

Фото отдела VT.охраны окружающей среды.

Том Пауэрс, технический сержант ВВС в отставке и член городского совета Перу, следит за широким кругом вопросов, которые затрагивают этот северо-восточный город Нью-Йорка, — проблемами зонирования, местным водоснабжением, содержанием дорог. За последние пару лет одним из главных вопросов в его повестке дня были клубы дыма, поднимающиеся от дюжины деревянных котлов на заднем дворе города.

Пара таких дровяных котлов находится прямо в деревне Перу, около 750 домов, расположенных на берегу реки Литтл-Аусабл. Остальные разбросаны по городу, на участке площадью 80 квадратных миль, состоящем из холмистых лесов, ферм и яблоневых садов, примерно в 10 милях к югу от Платтсбурга. В холодный матово-серый день ранее этой зимой все они, казалось, работали, и дым лениво поднимался в опускающиеся облака.

Эти наружные котлы сжигают дрова — и почти все остальное — и обычно обеспечивают теплом одно или несколько зданий с гораздо меньшими затратами, чем отопление дома, сарая или теплицы мазутом или пропаном. нефть идет вверх.

Однако дым — очень серьезная проблема. Большинство уличных дровяных котлов примитивны с инженерной точки зрения — это просто металлические коробки, окруженные небольшой водяной рубашкой. Древесина горит в ящике и нагревает воду, которая циркулирует в здании. Если владельцу неудобно ухаживать за котлом, он или она может загружать его топливом каждые 12–24 часа или около того и настраивать термостат так, чтобы он подавал постоянную струйку тепла в течение всего дня.

Горящий таким образом огонь просто тлеет на протяжении большей части своего цикла горения, выбрасывая дым из трубы.Стены обычно довольно короткие, примерно на половину высоты крыши двухэтажного дома, а это означает, что дым может образовывать завесу у земли. Если поблизости есть соседи, в их дома может попасть дым. Проблема усугубляется, когда операторы сжигают зеленую или мокрую древесину или, что еще хуже, такие вещи, как мусор или старые шины, что некоторые из них и делают.

В то же время наружные котлы потенциально являются очень рентабельным способом использования дров, которых существует огромное количество, особенно в густо засаженных деревьями районах северного яруса Соединенных Штатов.Кроме того, сжигание древесины в качестве топлива является экологически безопасным, поскольку древесина, в отличие от угля или нефти, является возобновляемым ресурсом. Замена этих видов топлива древесиной снижает «углеродный след» пользователя и тем самым снижает глобальное потепление. И эти котлы можно заставить гореть чисто. Некоторые производители разработали котлы со значительно сниженными выбросами и повышенной эффективностью сжигания. Их установка дороже, но экономия за счет более эффективного использования топлива помогает окупить первоначальные вложения.

Эти факторы — угроза от низколежащего древесного дыма, перспектива большой финансовой экономии и потенциальные выгоды для окружающей среды — в совокупности сформировали весьма спорную общественную проблему.Некоторые штаты, в том числе Вермонт и Мэн, а на западе — Мичиган и Вашингтон, ввели строгие ограничения на выбросы котлов. Нью-Йорк в настоящее время разрабатывает правила для штата. Между тем, многие городские власти, особенно в Нью-Йорке и Массачусетсе, самостоятельно перешли к регулированию уличных котлов.

В ответ промышленность по производству дровяных котлов развернула агрессивную кампанию по защите своего права на продолжение производства котлов всех типов, включая плохо спроектированные и более дымящие агрегаты.

Отопление дровами

Для процесса, корни которого уходят в доисторические времена, сжигание древесины для выработки тепла может быть удивительно сложным. В этой стране мы начали с каминов, где большая часть тепла уходила прямо в дымоход, а затем перешли к различным типам домашних печей. Поколение дровяных печей, появившееся в середине 1960-х годов, было ненамного эффективнее каминов. Тот факт, что они могли быть демпфированы — лишены полного притока воздуха — означал, что домовладелец мог загрузить их, перекрыть поток воздуха, а затем получить более или менее постоянный поток тепла в течение нескольких часов.

Однако перекрытие подачи воздуха является неэффективным способом отвода тепла от топлива, а также очень грязным: эти печи производили много дыма и загрязняли окружающую среду, и это было серьезной проблемой. В таком городе, как Уотербери, штат Вермонт, который расположен в холмах вдоль реки Винуски, инверсия температуры зимой может улавливать дым у земли и сделать город почти непригодным для проживания.

Фото VT Департамента охраны окружающей среды

В ответ на общественный резонанс по этому поводу Федеральное агентство по охране окружающей среды (EPA) издало в 1988 году правила, которые вынудили производителей дровяных печей улучшить свою продукцию.Более старые печи, прошедшие предварительную сертификацию EPA, обычно выбрасывали в воздух от 40 до 60 граммов мелких частиц каждый час. После того, как производители были обязаны соблюдать стандарты EPA, допустимый предел был сначала установлен на уровне 8,5 граммов в час; в 1990 году этот предел был снижен до 7,5 граммов в час (4,1 грамма для каталитических плит). Поэтому, чтобы оставаться в бизнесе, производители полностью модернизировали дровяные печи с каталитическими нейтрализаторами или улучшили поток воздуха, чтобы сжигать древесину эффективно и чисто.

Эти правила, однако, исключили дровяные приборы центрального отопления, в том числе дровяные котлы на открытом воздухе.Когда производители недавно начали наращивать производство этих устройств, многие из них использовали ту же старую неэффективную коробчатую технологию запрещенных дровяных печей для дома, которую проще и дешевле изготавливать — и она такая же дымная, как и запрещенные дровяные печи.

Даже самая чистая дровяная печь выделяет некоторые загрязнители, в том числе сажу, летучую золу, креозот и тяжелые металлы. Эти химические вещества могут быть очень опасными сами по себе, но, возможно, самая большая опасность от древесного дыма заключается в том, что образующиеся частицы могут быть очень маленькими, менее 2.5 мкм. Микрон составляет одну миллионную метра, а 2,5 микрона составляют примерно одну 20-ю диаметра человеческого волоса. Когда человек вдыхает эти крошечные частицы, они проникают глубоко в легкие, минуя обычные защитные структуры дыхательных путей, которые захватывают более крупные частицы. Любые частицы размером менее одного микрона не только попадают в самые глубокие части легких, но и попадают прямо в кровоток. Растущее количество медицинских исследований показывает, что эти частицы канцерогены и опасны для здоровья человека.

Проверенная технология

Так не должно быть. На рынке есть наружные котлы, которые могут сжигать древесину с незначительными выбросами и минимальной опасностью для здоровья населения, производя дым даже чище, чем у более новых, сертифицированных EPA домашних дровяных печей. Один из них — бойлер Garn, произведенный корпорацией Dectra в Сент-Энтони, Миннесота. Гарн, который на открытом воздухе напоминает миниатюрную железнодорожную цистерну, построен из тяжелой стали и хорошо изолирован.Основная камера сгорания представляет собой довольно маленькую коробку, которая находится внутри большого бассейна с водой, который действует как теплоотвод.

Воздух засасывается в агрегат постоянно вращающимся вентилятором и делится на два потока перед тем, как попасть в изолированную камеру сгорания. Нижний поток проходит прямо через горящие бревна и порождает очень горячий огонь. Второй поток проходит через верхнюю часть камеры сгорания и собирает летучие газы, выделяемые горящими поленьями. Этот поток поступает во вторичную камеру сгорания, где эти газы сжигаются.Остающийся выхлоп, большая часть которого состоит из водяного пара, затем проходит через змеевидную выхлопную систему, проходящую через бассейн с водой, которая выжимает из него еще больше тепла.

Этот тип котла с газификацией древесины решает проблему выбросов за счет решения фундаментальной проблемы физики, а именно того, что сжигание древесины и накопление тепла должны осуществляться в два отдельных этапа. Для эффективного сжигания древесины требуется хорошо изолированная топка с большим потоком воздуха для достижения высокотемпературного горения.Для эффективного использования получаемого тепла требуется большой резервуар для хранения тепла между обжигами. Поэтому вместо того, чтобы тлеть, гарн горит сильнее (и реже), чем низкотехнологичные дымовые котлы, конструкция которых предусматривает размещение небольшого резервуара с холодной водой прямо напротив топки.

Небольшая высота дымохода (по сравнению с дымоходом в доме) и тлеющее дерево создают серьезное загрязнение воздуха. Иллюстрация основана на материале Дым попадает в легкие: Дровяные котлы на открытом воздухе в штате Нью-Йорк .Бюро по охране окружающей среды Генерального прокурора штата Нью-Йорк, 2005 г. Иллюстрация Сьюзан Марголис.

Для сравнения, резервуар для воды в котлах Garn варьируется от 1400 до 3200 галлонов, в зависимости от модели. Те, что в дымном, варьируются от 140 до 400 галлонов. Показатели эффективности двух типов котлов подтверждают подход Гарна. По данным Департамента охраны окружающей среды штата Нью-Йорк, эффективность старых дровяных котлов, работающих в настоящее время в штате Нью-Йорк, колеблется от 28 до 50 процентов, в среднем 43 процента.Это означает, что из каждых двух поленьев, которые вы кладете в огонь, тепло, по крайней мере, от одного полного бревна поднимается в дымоход. Дровяные печи, сертифицированные Агентством по охране окружающей среды, напротив, работают с 68 до 72 процентов, что явно намного лучше. Между тем, эффективность наружного котла Garn превышает стандарт EPA для дровяных печей.

Руб, конечно, цена. По словам Эрика Джонсона, редактора журнала Northern Logger и модератора онлайн-дискуссионного форума по дровяным котлам, цены на древесные газификаторы варьируются от менее 5000 долларов США до более чем 10 000 долларов США за Garn.«Имейте в виду, что установка этих котлов требует значительных затрат, а также относительно высокой начальной закупочной цены», — сказал Джонсон. «Вы должны принять во внимание такие вещи, как трубопроводы, дымоход или облицовка дымохода, дополнительный накопитель горячей воды, теплообменники и другое оборудование и детали, необходимые для соединения газогенератора древесины с существующей системой отопления дома». Джонсон добавил, что накопитель горячей воды уже включен в проект Garn.

Установки стандартов

С 1970-х годов отделы качества воздуха шести штатов Новой Англии, а также Нью-Йорка и Нью-Джерси работали вместе как группа над решениями проблем с выбросами.Эта группа под названием NESCAUM (Северо-восточные штаты по координированному управлению использованием воздуха) обратила свое внимание на дровяные котлы и разработала типовое правило, которое она рекомендует любому правительственному органу, пытающемуся регулировать котлы на открытом воздухе.

По сути, правило направлено на то, чтобы сделать котлы примерно такими же экологически чистыми, как и домашние дровяные печи, одобренные Агентством по охране окружающей среды. Однако эти устройства не совсем сопоставимы, и NESCAUM и другие компании, заинтересованные в производстве дровяных котлов для установки вне помещений, разработали другой набор стандартов: выбросы из дровяных печей в помещении измеряются в граммах мелких твердых частиц в час, а котлы для наружного применения оцениваются в фунтов твердых частиц на один миллион британских тепловых единиц тепла, производимого внутри котла.

Стандарт выбросов NESCAUM был установлен на уровне 0,44 фунта твердых частиц на один миллион БТЕ, произведенных в котле (не доставленных в дом). EPA установило норму (в отличие от стандарта, директива не имеет юридической силы) для наружных котлов в размере 0,60 фунта на миллион БТЕ. В большинстве действующих или принимаемых в регионе нормативных актов используется одно из этих двух чисел. К 2010 году модель NESCAUM также требует принятия еще более жесткого стандарта: 0,32 фунта на миллион БТЕ.

Эти положения об уровне выбросов являются центральными и спорными, потому что, будучи принятыми государством, они вынудят производителя традиционных дымовых котлов либо перепроектировать свои агрегаты, либо отказаться от этой области.

Другие положения, которые рекомендует NESCAUM, включают стандарты для отступов от дорог и соседей, руководящие принципы непрозрачности дыма (еще один показатель чистоты работы котла) и минимальную высоту дымовой трубы для защиты от выбросов твердых частиц.Низкая высота дымовой трубы была особенно неприятной проблемой, поскольку, в отличие от домашних дровяных печей, дымоходы которых должны быть выше окружающей крыши, а верхние части обычно находятся на высоте 20-30 футов над землей, типичный уличный котел имеет дымовую трубу, расположенную в большей степени. Диапазон высоты от 10 до 12 футов.

Какими бы важными ни были эти ограничения NESCAUM, не менее важным положением типового правила является то, что оно применяется к производителям, а не к лицам, которые покупают и эксплуатируют котлы.Как и в случае с дровяными печами, никто не ожидает, что какой-нибудь государственный служащий будет проверять количество дыма, выходящего из трубы на заднем дворе. Правило предусматривает, что правительства будут создавать системы сертификации, которые производители должны будут соблюдать, чтобы продавать свои подразделения в этой юрисдикции.

Правило, включающее большую часть модели NESCAUM, вступает в силу в Вермонте 31 марта 2008 года. Норма выбросов составит 0,44 фунта твердых частиц на миллион БТЕ и улучшится до 0.32 фунта в 2010 году. В то же время вступает в силу закон штата Мэн, но с использованием стандарта EPA на выбросы 0,60 фунта, а не 0,44. Весной 2010 года штат Мэн также упадет до 0,32 фунта. В обоих штатах есть положения о понижении и высоте штабеля.

Между тем, многие города в других штатах на северо-востоке вводят собственные ограничения; они сильно различаются по деталям и эффективности. По крайней мере, 20 городов в Массачусетсе ввели хоть какой-то контроль. Несколько городов в восточном Адирондаке входят в число более чем 50 сообществ Нью-Йорка, которые либо сделали это, либо рассматривают его.В начале января 2008 года, например, город Эссекс, штат Нью-Йорк, принял строгий, многоаспектный закон для своего сообщества.

Рон Джексон, городской администратор в Эссексе, сказал, что этот вопрос был очень спорным, но после нескольких публичных обсуждений был достигнут твердый консенсус в отношении того, что что-то нужно делать. Последнее постановление было одним из самых строгих, принятых отдельной общиной.

В сельской местности любой новый котел должен соответствовать норме 0,44 фунта на миллион БТЕ.Это устранит многие устройства, которые в настоящее время представлены на рынке. Оператору придется сжигать выдержанную древесину или другое высококачественное топливо, такое как кукуруза, пшеница, соевые бобы или древесные гранулы. В историческом районе, деревушке, окружающей паромный причал на озере Шамплейн, котлы полностью запрещены; Причина, по словам Джексона, в том, что дома расположены очень близко друг к другу и на небольшой высоте, поэтому температурные инверсии заставляют дым оседать между домами.

В остальной части поселка и вдоль береговой линии к северу и югу от паромного причала существуют требования к отступлению.Любой сосед в пределах 500 футов от предлагаемого котла должен дать письменное согласие не возражать. Наконец, в этом районе — между открытыми сельхозугодьями и историческим районом, в основном прямо на берегу озера — работа котла будет запрещена с мая по сентябрь.

Другие города все еще пытаются решить эту проблему. В Джее, небольшом городке на вершинах Адирондакса, Рэнди Дуглас, городской администратор, сказал, что его община провела публичные слушания по этому вопросу, но еще не решила, что делать.Они создали комитет для поиска компромисса между сторонниками и противниками регулирования.

«Одна из проблем — это то, что люди горят в них», — сказал Дуглас о котлах. «Вы должны сжигать сухие дрова … Я своими глазами видел, как черный дым выходит прямо из них, и это наводит меня на мысль, что они сжигали что-то кроме дерева — строительный мусор, мусор или что-то еще. Люди в отчаянии », — продолжил он. «Мазут стоит дорого, и люди сжигают все, что могут, чтобы печи работали.”

Однако факт в том, что разработка нормативных актов на местном уровне является особенно жесткой с социальной и политической точек зрения. Том Пауэрс из Перу, штат Нью-Йорк, остро осознает это каждый день. В 2007 году в городе было полдюжины котлов, когда Перу ввело мораторий на использование уличных котлов и учредило комитет для работы над этим.

«Я не верю, что город хочет их запретить», — сказал он. «Я бы не хотел видеть их в деревне, но если бы они были в глухом лесу, это не имело бы значения.”

Члены городского совета знают всех жителей, которые работают с котлами в городе, в том числе в деревне. В маленьком городке трудно отказать друзьям и соседям. Это правда, даже несмотря на то, что в Перу необычно то, что местный закон требует от любого жителя Перу получить городское разрешение перед установкой любого отопительного прибора, даже в доме. Из десятка котлов, находящихся сейчас в городе, такое разрешение есть только у одного. Будет ли городской совет действовать против этих незаконных котлов? Пауэрс просто не знает.

Битва накаляется

По оценкам, количество котлов, работающих по всей стране, составляет от 150 000 до 200 000, с очень быстрым ростом. Есть десятки производителей, многие из которых представлены национальной торговой ассоциацией, Ассоциацией очага, патио и барбекю, которая решительно защищает право своих членов продолжать производить и продавать даже самые дымовые котлы. Сторонники регулирования, утверждают они, просто пытаются помешать людям топить дровами.

Крупнейшим производителем в США является Central Boiler, Inc., Гринбуш, Миннесота. Рик Кезар, директор по продажам и маркетингу Central, отказался раскрыть данные о выбросах для классических котлов компании, одного из самых популярных агрегатов на рынке, но он категорически отрицал, что они были проблемой. Однако он также признал, что котлы Central Classic не могут соответствовать стандартам выбросов Вермонта или Мэна 2008 года.

Сторонники регулирования делают ставку на то, что ужесточение стандартов приведет к очень резкому обновлению технологий и что качество воздуха от этого только выиграет.Фактически, Дик Валентинетти, директор отдела контроля загрязнения воздуха Департамента охраны окружающей среды штата Вермонт, отмечает, что компания Central Boiler разработала котел, который может пройти сертификацию в соответствии с новым законом штата Вермонт. Однако в то время, когда эта история была опубликована в печати, существовал некоторый вопрос о том, были ли еще доступны для покупки модели Central Boiler «E-Classics».

Валентинетти сказал, что не думает, что правительство предпримет какие-либо шаги по устранению уже существующих старых курильщиков.Вместо этого, они были бы «дедушками». Адам Шерман, аналитик Центра ресурсов биомассы (BERC) в Монпелье, штат Вермонт, говорит, что он беспокоится о том, что производители сбросят как можно больше своих ранних котлов на потребителей до того, как правила вступят в силу.

Фил Эттер, экологический аналитик Управления по контролю за загрязнением воздуха штата Вермонт, сказал, что существует ряд технических проблем, связанных с испытаниями выбросов и эффективности дровяных котлов для установки вне помещений, но они находятся на пути к разрешению.По его словам, как только эти проблемы будут решены, не возникнет проблем с тем, чтобы отличить высококачественные котлы с передовыми технологиями от старых курильщиков.

Общинный котел

Алан Кейтт питает дровяной котел Garn на улице Кобб Хилл в Хартленде, штат Вермонт. Фото Фила Райса

Одна из самых ярких демонстраций того, что с помощью дровяного котла можно устойчиво и чисто генерировать тепло, можно найти в месте под названием Кобб Хилл в Хартленде, штат Вермонт, на ферме площадью 270 акров, лежащей на холмах в нескольких милях к западу. реки Коннектикут.Cobb Hill — это совместный жилой комплекс, в котором проживают около 20 семей, в которых проживает около 40 взрослых и 20 детей. На дне долины жители управляют фермой, которая производит овощи, индеек, мясо цыплят, мед, кленовый сироп и стадо коров Джерси, которое поддерживает процветающий сырный бизнес. Также на сайте находится Институт устойчивого развития, который занимается исследованиями по системным вопросам.

Жители живут в цепочке домов, которые поднимаются по крутому гребню холма Кобб к северо-западу от дна долины.Организация и дух, которыми руководствуется группа, отражают видение покойной Донеллы Медоуз, системного аналитика из Дартмутского колледжа, которая была одним из соучредителей проекта.

Примерно на полпути к холму, примерно в середине жилых домов, как дуплексов, так и домов на одну семью, находится невысокое здание, в котором находится уличный дровяной котел Garn и 60 шнуров дров. Этот котел обеспечивает 85 процентов годовой потребности в тепле и горячей воде для 19 частных домов, трех квартир и общего дома для общины.Остальное тепло доставляется пропаном. Подсчеты показывают, что ежегодные затраты составляют около 400 долларов на семью. Напротив, по оценкам Федерального агентства по энергетической информации, типичная стоимость отопления на семью на северо-востоке зимой 2008 года превысит 2 000 долларов. Пятая часть стоимости, и, конечно же, Гарн производит минимальные выбросы.

Котел Cobb Hill требует социальных затрат, которые не могут быть покрыты обычным оператором бытового котла. Группа совместного проживания поручает жителю контролировать потребности в техническом обслуживании машины, проверять такие вещи, как ее прокладки и другие механические детали, а также следить за расходом топлива.Текущий наблюдатель — врач на пенсии Алан Кейтт; его поддерживает его предшественник Фил Райс, аналитик Института устойчивого развития.

В очень холодную погоду жители Кобб-Хилла добавляют топливо в котел каждый час в течение 19 из 24 часов в сутки, что является частью общих обязанностей. Однако загрузить котел очень просто. Откройте дверь, бросьте два или три куска 30-дюймовых дров на уголь, закройте дверь, и все готово. А один котел отапливает 23 семейных квартиры.

«Мы могли бы купить пеллетный котел (с автоматической подачей)», — сказала Райс. «Но кусок древесины является местным, и в нем гораздо меньше энергии, чем в древесных гранулах. Вы должны обращать внимание на то, что делаете, — продолжил он. «Если вы просто хотите включить термостат, не топите дровами. Когда вы обращаетесь с деревом, отапливающим ваш дом, он замыкает круговорот в вашей голове. Люди, которые переезжают сюда из города, теперь понимают, как работает вся система отопления. Я думаю, это очень важно.

Райс сказала, что получает пять-пятерку.М. смена обогащает его жизнь. «Пришло время увидеть Орион, великое зимнее созвездие. Я вижу его ночью, когда он приближается, а потом, в 5 утра. Я вижу, как он идет вниз. Я смогу увидеть некоторые замечательные вещи ».

Увидит ли сама промышленность по производству дровяных котлов такие же замечательные вещи, остается открытым вопросом. В ближайшие несколько лет все больше и больше штатов и городов будут принимать правила, а производители будут выпускать новые модели, пытаясь соответствовать этим правилам. Уличные дровяные котлы еще могут стать правильным ответом на вопрос, как лучше отапливать дом на северо-востоке — регионе, где эти дома окружены топливом, которое их нагревает.

Гамильтон Э. Дэвис — писатель из Берлингтона, штат Вермонт.

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Совместное сжигание био-масла быстрого пиролиза, полученного из остатков кофейных зерен и дизельного топлива, в масляной печи

1. Введение

Биомасса — одна из наиболее часто используемых форм возобновляемой энергии во всем мире. Это органический материал на основе углерода, который в основном поступает из растений, таких как сельскохозяйственные культуры и древесина, а также из побочных продуктов, таких как сельскохозяйственные отходы.Биомасса поглощает диоксид углерода из атмосферы во время роста в процессе фотосинтеза и выделяет такое же количество диоксида углерода в атмосферу во время горения. Использование энергии биомассы дает ряд преимуществ по сравнению с ископаемыми видами топлива, особенно те, которые связаны с экологическими аспектами, поскольку биомасса является возобновляемым топливом, а CO 2 — нейтральным топливом [1]. Замена ископаемого топлива экологически чистой биомассой может значительно снизить выбросы SO x и NO x , которые являются предшественниками кислотных дождей, поскольку большинство видов топлива из биомассы имеет низкие уровни содержания серы и азота [2].Пиролиз — это процесс термического разложения органических материалов, который происходит за счет применения сильного тепла в отсутствие кислорода, что приводит к производству биогаза, биомасла и биоугля. Термохимическое преобразование лигноцеллюлозной биомассы в бионефть посредством процесса быстрого пиролиза считается одним из многообещающих путей замены традиционных ископаемых масел [3]. Бионефть быстрого пиролиза (FPBO) получают путем быстрого нагрева органического материала до температур 500–600 ° C для достижения разложения в отсутствие кислорода [4].FPBO — это органическая жидкость черно-коричневого цвета, получаемая путем конденсации газообразных продуктов пиролиза при быстром пиролизе биомассы. Его можно использовать непосредственно в качестве топлива или его можно улучшить для образования жидкости с более высокой плотностью энергии для транспортировки, отопления и производства электроэнергии [5,6,7,8]. В настоящее время FPBO разрабатываются как потенциальные заменители традиционного ископаемого топлива для выработки тепла и электроэнергии в дизельных двигателях, газовых турбинах и котлах, а также в производстве электроэнергии и промышленных процессах [9].Большое внимание было уделено использованию биодизеля в дизельных двигателях [10,11,12,13,14]. Однако относительно мало исследований было выполнено по характеристикам и выбросам загрязняющих веществ дизельных двигателей [15] или промышленных приложений [16], использующих биомасло в качестве топлива. В частности, исследования жидкого биотоплива для использования в печах или котлах довольно редки [17]. Zeb et al. [18] выполнили вычислительный гидродинамический анализ (CFD) поведения сгорания биомасла, полученного из макроводорослей (Saccharina japonica) на коммерческой установке поколения e мощностью 100 МВт.Было обнаружено, что термический КПД биомасла (86,0%) весьма схож с КПД тяжелого жидкого топлива (HFO) (87,1%), что позволяет предположить, что HFO можно полностью заменить биомаслом. Ли и др. [19] исследовали характеристики сгорания бытового водогрейного котла, работающего на смеси с 20% метилового эфира соевых бобов (НЕКОТОРЫЕ) в жидком топливе № 2. Был сделан вывод, что выбросы NO x были весьма схожими, и наблюдалось снижение выбросов SO 2 примерно на 20% по сравнению с использованием чистого No.2 топлива. Zheng et al. [9] исследовали характеристики горения биомасла быстрого пиролиза, полученного из рисовой шелухи, в камере сгорания мощностью 43,5 кВт th (тепловая мощность). Они сообщили, что концентрация CO уменьшалась с увеличением отношения эквивалентности (отношение подаваемого воздуха к необходимому воздуху для полного сгорания), что концентрация NO x немного увеличивалась с увеличением отношения эквивалентности, и что концентрация SO x была очень низкий (менее 30 ppm).Daho et al. [20] исследовали характеристики сжигания топочного мазута и хлопкового масла в модифицированной горелке. Они обнаружили, что выбросы CO, O 2 , CO 2 , NO x , SO 2 и ПАУ (полициклические ароматические углеводороды) были одинаковыми для этих двух видов топлива при оптимизированных условиях распыления и гранулометрии. Park et al. [2] провели CFD-анализ для исследования характеристик горения тяжелого жидкого топлива (HFO) и биожидкости на основе пальм (BL) в котле мощностью 100 МВт e .Они сообщили, что в случае сжигания BL продемонстрировали более низкое излучение и более равномерную температуру в зоне горения по сравнению со случаем сжигания HFO. Также было достигнуто значительное сокращение выбросов NO x и SO x благодаря изначально низкому содержанию серы и азота. Совсем недавно Park et al. [21] выполнили CFD-анализ совместного сжигания BL с HFO на электростанции e мощностью 400 МВт с настенным котлом. Они использовали смесь BL из пальмового масла, его остатков и животного жира с коэффициентом совместного сжигания 20% и сообщили, что более низкое образование сажи снижает излучение на стенке печи при совместном сжигании BL.Развитие возобновляемой биоэнергетики в последнее время привлекло большое внимание, в частности, преобразование биоотходов в энергию вызывает большой интерес [22,23,24,25,26] из-за истощения ископаемых видов топлива и связанного с этим негативного воздействия на окружающую среду. ударов. После заваривания кофе образуется большое количество побочного продукта, называемого отработанной кофейной гущей. Отработанная кофейная гуща является основным побочным продуктом, образующимся при экстракции термальной водой из жареных кофейных зерен [27]. На Тайване потребление кофе постепенно растет.В настоящее время население Тайваня потребляет 2,85 миллиарда чашек кофе (что дает около 34 200 тонн остатков молотого кофе) ежегодно. Подсчитано, что из вышеуказанных остатков молотого кофе можно получить 14 275 кг биомасла в год. Ожидается, что кофейная гуща станет важным источником энергии из-за роста потребления и того факта, что этот продукт имеет более высокую теплотворную способность, чем древесная биомасса [28].

Использование FPBO для полной замены ископаемого топлива имеет некоторые ограничения, поскольку он имеет отрицательные свойства, включая более высокое содержание воды и кислорода, более высокую вязкость, низкую летучесть и низкую теплотворную способность.Однако низкий коэффициент смешивания бионефти для замены масла, полученного из нефти, имеет свои преимущества. Например, его можно легко сжигать в существующих промышленных котлах и печах без каких-либо модификаций. Более того, биотопливо, такое как биодизель, этанол и бутанол, производится из сельскохозяйственных культур, что приводит к проблемам с продовольственной безопасностью и увеличению затрат на энергию. С другой стороны, бионефть, полученная в результате быстрого пиролиза несъедобного сырья (например, остатков кофейных зерен), не вызывает проблемы продовольственной безопасности и роста цен на энергоносители.Таким образом, перспективным решением является частичная замена обычного дизельного топлива биомаслом, а не его полная замена. Однако в литературе все еще имеется ограниченное количество данных, касающихся характеристик сгорания топлива из FPBO и дизельного топлива для использования в печах. Это исследование направлено на изучение характеристик горения и выбросов загрязняющих веществ биомасла совместного сжигания (полученного в процессе быстрого пиролиза остатков кофейных зерен) и дизельного топлива при доле совместного сжигания 5 об.% FPBO в печи, работающей на жидком топливе. .

Термическое преобразование биомассы | SpringerLink

Справочная работа, запись

  • 4 Цитаты
  • Бег 5,4 км Загрузки

Abstract

Биоэнергетика в настоящее время является крупнейшим мировым поставщиком возобновляемых источников энергии.Термическое преобразование биомассы имеет значительный потенциал для расширения производства тепла, электроэнергии и топлива для транспорта. Кроме того, энергия из биомассы может внести значительный вклад в достижение целей сокращения выбросов парниковых газов и решения проблем, связанных с изменением климата. Существует три основных тепловых процесса — сжигание, газификация и пиролиз — для преобразования биомассы в различные энергетические продукты.

Сжигание хорошо зарекомендовало себя и широко применяется на многих примерах специализированных установок и приложений совместного сжигания.В настоящее время совместное сжигание биомассы на современных угольных электростанциях является наиболее экономичным способом использования биомассы для выработки электроэнергии. Из-за проблем с доступностью сырья специализированные установки на биомассе для комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) обычно имеют меньший размер.

Газификация обеспечивает конкурентоспособный способ преобразования разнообразной, высокораспределенной и малоценной лигноцеллюлозной биомассы в синтез-газ для комбинированного производства тепла и электроэнергии, синтеза жидкого топлива и производства водорода (H 2 ).Разработан ряд конфигураций газогенератора. Интегрированные комбинированные циклы газификации биомассы (BIGCC) с использованием черного щелока уже используются. При газификации также может производиться жидкое топливо, и такие передовые технологии в настоящее время исследуются на исследовательских и экспериментальных установках.

Пиролиз — это термическое разрушение биомассы в отсутствие воздуха / кислорода для получения жидкого биомасла, синтез-газа и древесного угля. Быстрый пиролиз для производства жидкого топлива в настоящее время представляет особый интерес, поскольку жидкое топливо может храниться и транспортироваться более легко и с меньшими затратами, чем твердая биомасса.Технология пиролиза в настоящее время находится на стадии демонстрации, а технологии повышения качества биомасла для транспортировки топлива применяются на стадии НИОКР и пилотной стадии.

В этой главе представлен обзор современных знаний о термическом преобразовании биомассы: недавний прорыв в технологии, текущие исследования и разработки, а также проблемы, связанные с ее расширением.

Ключевые слова

Синтез топлива из биомассы Тропш Быстрый пиролиз Газификация биомассы Время пребывания паров

Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами.Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Ссылки

  1. 1.

    Chen G, Andries J, Spliethoff H (2003) Каталитический пиролиз биомассы для производства топливного газа, богатого водородом. Energy Convers Manage 44: 2289–2296

    CrossRefGoogle Scholar
  2. 2.

    Хан А.А., де Йонг В., Янсенс П.Дж. и др. (2009) Сжигание биомассы в котлах с псевдоожиженным слоем: потенциальные проблемы и способы их устранения.Fuel Process Technol 90: 21–50

    CrossRefGoogle Scholar
  3. 3.

    van Loo S (2004) Сжигание биомассы и совместное сжигание [R]. Задача 32, IEA Bioenergy

    Google Scholar
  4. 4.

    Demirbas A (2004) Характеристики горения различных видов топлива из биомассы. Prog Energy Combust Sci 30: 219–230

    CrossRefGoogle Scholar
  5. 5.

    Вертер Дж, Сенгер М., Хартге ЕС и др. (2000) Сжигание сельскохозяйственных остатков. Prog Energy Combust Sci 26: 1–27

    CrossRefGoogle Scholar
  6. 6.

    Дженкинс Б.М., Бакстер Л.Л., Майлз Т.Р. мл. И др. (1998) Горючие свойства биомассы. Fuel Process Technol 54: 17–46

    CrossRefGoogle Scholar
  7. 7.

    van den Broek R, Faaij A, van Wijk A (1995) Технологии производства энергии сжигания биомассы [R]. Энергия из биомассы: оценка двух перспективных систем производства энергии.

    http://www.projects.science.uu.nl/nws/publica/95029.htm
  8. 8.

    Yin CG, Lasse AR, Søren KK (2008) Топка биомассы для производства тепла и электроэнергии .Prog Energy Combust Sci 34: 725–754

    CrossRefGoogle Scholar
  9. 9.

    Яна С. (2004) Технологии биомассы и опыт использования биомассы. Final [R]

    Google Scholar
  10. 10.

    Yu CJ, Qin JG, Xu J et al (2010) Сжигание соломы в циркулирующем псевдоожиженном слое при низкой температуре: преобразование и распределение калия. Can J Chem Eng 88: 875–880

    Google Scholar
  11. 11.

    Demirbas A (2005) Возможные применения возобновляемых источников энергии, проблемы сжигания биомассы в энергетических системах котлов и вопросы окружающей среды, связанные со сжиганием.Prog Energy Combust Sci 31: 171–192

    CrossRefGoogle Scholar
  12. 12.

    Bartels M, Lin WG, Nijenhuis J et al (2008) Агломерация в псевдоожиженных слоях при высоких температурах — механизмы, обнаружение и предотвращение. Prog Energy Combust Sci 34 (5): 633–666

    CrossRefGoogle Scholar
  13. 13.

    Chirone R, Miccio F, Scala F (2006) Механизм и прогноз агломерации в слое при сжигании топлива из биомассы в псевдоожиженном слое: эффект масштаб реактора.J Chem Eng 123 (3): 71–80

    CrossRefGoogle Scholar
  14. 14.

    Элизабет Б., Маркус Ö, Андерс Н. (2005) Механизмы агломерации слоя при сжигании биомассы в псевдоожиженном слое. Energy Fuel 19 (3): 825–832

    CrossRefGoogle Scholar
  15. 15.

    Бакстер Л.Л. (1993) Отложение золы при сжигании биомассы и угля — механистический подход. Biomass Bioenergy 4 (2): 85–102

    CrossRefGoogle Scholar
  16. 16.

    Nielsen HP, Frandsen FJ, Dam-Johansen K et al (2000) Влияние коррозии, связанной с хлором, на работу котлов, работающих на биомассе .Prog Energy Combust Sci 26: 283–293

    CrossRefGoogle Scholar
  17. 17.

    Бакстер Л. (2005) Совместное сжигание биомассы и угля: возможность для доступной возобновляемой энергии. Топливо 84: 1295–1302

    CrossRefGoogle Scholar
  18. 18.

    Тиллман Д.А. (2000) Совместное сжигание биомассы: технология, опыт, последствия сгорания. Биомасса Биоэнергетика 19: 365–384

    CrossRefGoogle Scholar
  19. 19.

    Сами М., Аннамалай К., Вулдридж М. (2001) Совместное сжигание топливных смесей из угля и биомассы.Prog Energy Combust Sci 27: 171–214

    CrossRefGoogle Scholar
  20. 20.

    Chen WY, Gathitu BB (2006) Дизайн смешанного топлива для гетерогенного дожигания. Топливо 85: 1781–1793

    CrossRefGoogle Scholar
  21. 21.

    Demirbas A (2003) Устойчивое совместное сжигание биомассы с углем. Energy Convers Manage 44: 1465–1479

    CrossRefGoogle Scholar
  22. 22.

    van Loo S, Koppejan J (2008) Справочник по сжиганию биомассы и совместному сжиганию [M].Earthscan, Лондон

    Google Scholar
  23. 23.

    Габра М., Петтерссон Э, Бакман Р. и др. (2001) Оценка производительности циклонного газификатора для газификации остатков сахарного тростника — Часть 1: газификация жома. Biomass Bioenergy 21: 351–369

    CrossRefGoogle Scholar
  24. 24.

    Zainal ZA, Rifau A, Quadir GA et al (2002) Экспериментальное исследование газификатора биомассы с нисходящим потоком. Биомасса Биоэнергетика 23: 283–289

    CrossRefGoogle Scholar
  25. 25.

    Rapagna S, Jand N, Kiennemann A et al (2000) Парогазификация биомассы в псевдоожиженном слое частиц оливина. Биомасса Биоэнергетика 19: 187–197

    CrossRefGoogle Scholar
  26. 26.

    Гил Дж., Корелла Дж., Азнар М.П. и др. (1999) Газификация биомассы в атмосферном и барботажном псевдоожиженном слое: влияние типа газифицирующего агента на распределение продукта . Биомасса Биоэнергетика 17: 389–403

    CrossRefGoogle Scholar
  27. 27.

    Knoef HAM (2000) Перечень производителей и установок газификаторов биомассы.Заключительный отчет для Европейской комиссии, контракт DIS / 1734/98-NL. Biomass Technology Group B.V., Университет Твенте, Энсхеде.

    http://www.gasifiers.org/
  28. 28.

    Ван Л.Дж., Веллер К.Л., Джонс Д.Д. и др. (2008) Современные проблемы термической газификации биомассы и ее применения для производства электроэнергии и топлива. Биомасса Биоэнергетика 32: 573–581

    zbMATHCrossRefGoogle Scholar
  29. 29.

    Куркела Э. (2000) PROGAS — программа исследований и разработок газификации и пиролиза 1997–1999.В: Материалы конференции по производству энергии из биомассы III, исследованиям и разработкам в области газификации и пиролиза. VTT, Эспоо, Финляндия

    Google Scholar
  30. 30.

    Knoef H Краткое описание технологии: газификация в неподвижном слое. Задача 33: Термическая газификация биомассы (2001–2003 гг.). Соглашение МЭА по биоэнергетике.

    http://media.godashboard.com/gti/IEA/FixedBedGasificationr.pdf
  31. 31.

    Вальдхайм Л., Моррис М., Леал М. и др. (2001) Производство энергии из биомассы: жмых сахарного тростника и мусор.В: Бриджуотер А.В. (ред.) Прогресс в термохимическом преобразовании биомассы. Blackwell Science, London, pp. 509–523

    Google Scholar
  32. 32.

    Шталь К., Ниргаард М., Ниеминен Дж. (2001) Заключительный отчет: демонстрационная программа Варнамо. В: Бриджуотер А.В. (ред.) Прогресс в термохимическом преобразовании биомассы. Blackwell Science, London, pp. 549–563

    Google Scholar
  33. 33.

    Drift A van der, Boerrigter H, Coda B et al (2004) Газификация биомассы с увлеченным потоком: поведение золы, проблемы с питанием и системный анализ.ECN-C-04-039. ECN, Петтен, Нидерланды

    Google Scholar
  34. 34.

    Venderbosch RH, Prins W (1998) Газификация бионефти для получения синтез-газа с увлеченным потоком. BTG Biomass Technology Group b.v. Университет Твенте, Нидерланды

    Google Scholar
  35. 35.

    Zhao H (2007) Докторская диссертация по экспериментальным и теоретическим исследованиям газификации биомассы с унесенным потоком для получения синтез-газа, Чжэцзянский университет, Китай

    Google Scholar
  36. 36 .

    Van RR, Oudhuis ABJ, Faaij A (1995) Моделирование системы интегрированного газогенератора / комбинированного цикла (BIG-CC) с помощью программы моделирования технологической схемы Aspen-plus. Нидерландский фонд энергетических исследований ECN, Петтен, Нидерланды

    Google Scholar
  37. 37.

    Ма Л., Верелст Х., Барон Г. В. (2005) Комплексная высокотемпературная очистка газа: удаление смол при газификации биомассы с помощью каталитического фильтра. Catal Today 105: 729–734

    CrossRefGoogle Scholar
  38. 38.

    Dayton D (2002) Обзор литературы по каталитическому разрушению смол биомассы. Отчет № NREL / TP-510-32815. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, Голден.

    http://www.osti.gov/bridge
  39. 39.

    Hasler P, Nussbaumer T (1999) Очистка газов для двигателей внутреннего сгорания от газификации биомассы с неподвижным слоем. Биомасса Биоэнергетика 16: 385–395

    CrossRefGoogle Scholar
  40. 40.

    Boerrigter H (2005) Технология удаления смол «OLGA». Центр энергетических исследований Нидерландов, ECN-C-05-009

    Google Scholar
  41. 41.

    Hasler XX (1997) Оценка технологий очистки газа для малых газификаторов биомассы. Швейцарское федеральное управление энергетики и Швейцарское федеральное управление образования и науки, Цюрих

    Google Scholar
  42. 42.

    Паасен С.В.Б., Рабу Л. (2004) Удаление смол влажным ЭЦН: параметрическое исследование. В: Вторая всемирная конференция и выставка технологий по биомассе для энергетики, промышленности и защиты климата, Рим, стр. 205–210

    Google Scholar
  43. 43.

    Zhang XD (2003) Механизм крекинга смолы с помощью катализатора и газификации биомассы.Диссертация Чжэцзянского университета, Китай

    Google Scholar
  44. 44.

    Карлссон Г., Экстрём К. (1994) Разработка процесса IGCC биомассы для производства электроэнергии и тепла. В: Материалы восьмой Европейской конференции по биомассе для энергетики, окружающей среды, сельского хозяйства и промышленности, Вена

    Google Scholar
  45. 45.

    Brown RC, Liu Q, Norton G (2000) Каталитические эффекты, наблюдаемые во время совместной газификации уголь и просо. Биомасса Биоэнергетика 18: 499–506

    CrossRefGoogle Scholar
  46. 46.

    Кумар В.А., Анил К.В., Пант К.К. (1997) Калийсодержащие катализаторы на основе алюмината кальция для пиролиза н-гептана. Appl Catal A Gen 162: 193–200

    CrossRefGoogle Scholar
  47. 47.

    Elliott DC, Baker EG (1986) Влияние катализа на состав смолы при газификации древесины. Биомасса 9: 195–203

    CrossRefGoogle Scholar
  48. 48.

    Томишиге К., Асадулла М., Кунимори К. (2005) Новый катализатор с высокой стойкостью к сере для очистки горячего газа при низкой температуре путем частичного окисления смолы, полученной из биомассы.Catal Commun 6: 37–40

    CrossRefGoogle Scholar
  49. 49.

    Li J, Xiao B, Liang DT et al (2008) Разработка Nano-NiO / Al

    2

    O

    3

    катализатора для использоваться для удаления смол при газификации биомассы. Environ Sci Technol 42: 6224–6229

    CrossRefGoogle Scholar
  50. 50.

    Heesch BEJM, Paasen SV (2000) Установка для крекинга гудрона с импульсным коронным разрядом. IEEE Trans Plasma Sci 28: 1571–1575

    CrossRefGoogle Scholar
  51. 51.

    Арвелакис С., Германн Х, Бекман М. и др. (2002) Влияние выщелачивания на поведение золы оливковых остатков во время газификации в псевдоожиженном слое. Биомасса Биоэнергетика 22: 55–69

    CrossRefGoogle Scholar
  52. 52.

    Арвелакис С., Кукиос Э.Г. (2002) Физико-химическая модернизация агроотходов в качестве сырья для производства энергии с помощью методов термохимического преобразования. Biomass Bioenergy 22: 331–348

    CrossRefGoogle Scholar
  53. 53.

    Arvelakis S, Gehrmann H, Beckmann M. и др. (2005) Предварительные результаты по поведению золы косточек персика во время газификации в псевдоожиженном слое: оценка фракционирования и выщелачивания как предварительные процедуры.Биомасса Биоэнергетика 28: 331–338

    CrossRefGoogle Scholar
  54. 54.

    Бриджуотер А.В., Бинакерс AACM, Спила К. и др. (1999) Оценка возможностей передачи европейской технологии газификации биомассы в Китай. Европейское сообщество, Бельгия

    Google Scholar
  55. 55.

    Miccio F (1999) Газификация двух видов топлива из биомассы в кипящем псевдоожиженном слое. В: Материалы 15-й международной конференции по сжиганию в псевдоожиженном слое, Саванна, стр. 16–19

    Google Scholar
  56. 56.

    Рейнхард Р. (2002) Газификация биомассы для производства синтез-газа для топливных элементов, жидкого топлива и химикатов. Задача 33: Термическая газификация биомассы (2001–2003 гг.). Соглашение МЭА по биоэнергетике.

    http://media.godashboard.com/gti/IEA/TechnologybriefSynthesisGas.pdf
  57. 57.

    Graham R, Bergougnou M, Overend R (1984) Быстрый пиролиз биомассы. J Anal Appl Pyrol 6 (2): 95–135

    CrossRefGoogle Scholar
  58. 58.

    Zhang Q, Chang J, Wang T et al (2007) Обзор свойств пиролизного масла биомассы и исследований по усовершенствованию.Energy Convers Manage 48 (1): 87–92

    CrossRefGoogle Scholar
  59. 59.

    Гарсия-Перес М., Чаала А., Пакдел Х и др. (2007) Характеристика бионефти в химических семействах. Биомасса Биоэнергетика 31 (4): 222–242

    CrossRefGoogle Scholar
  60. 60.

    Xu J, Jiang J, Sun Y et al (2008) Повышение качества бионефти путем производства этилового эфира реактивной дистилляцией для удаления воды и для улучшения хранения и характеристик топлива. Биомасса Биоэнергетика 32 (11): 1056–1061

    CrossRefGoogle Scholar
  61. 61.

    Балат М, Балат Х (2009) Последние тенденции в мировом производстве и использовании топлива на основе биоэтанола. Appl Energy 86 (11): 2273–2282

    CrossRefGoogle Scholar
  62. 62.

    Peláez-Samaniego M, Garcia-Perez M, Cortez L et al (2008) Улучшения бразильской индустрии карбонизации как часть создания глобального экономика биомассы. Renew Sust Energy Rev 12 (4): 1063–1086

    CrossRefGoogle Scholar
  63. 63.

    Bridgwater A, Meier D, Radlein D (1999) Обзор быстрого пиролиза биомассы.Org Geochem 30: 1479–1493

    CrossRefGoogle Scholar
  64. 64.

    Huber GW, Iborra S, Corma A (2006) Синтез транспортного топлива из биомассы: химия, катализаторы и инженерия. Chem Rev 106 (9): 4044–4098

    CrossRefGoogle Scholar
  65. 65.

    Mohan D, Pittman C, Steele P (2006) Пиролиз древесины / биомассы для получения биомассы: критический обзор. Energy Fuels 20 (3): 848–889

    CrossRefGoogle Scholar
  66. 66.

    Luo Z, Wang S, Liao Y et al (2004) Исследование быстрого пиролиза биомассы для жидкого топлива.Биомасса Биоэнергетика 26 (5): 455–462

    CrossRefGoogle Scholar
  67. 67.

    Park H, Park Y, Kim J (2008) Влияние условий реакции и системы отделения угля на производство бионефти из радиационной сосны опилки быстрым пиролизом. Fuel Process Technol 89: 797–802

    CrossRefGoogle Scholar
  68. 68.

    Zheng J (2007) Бионефть из быстрого пиролиза рисовой шелухи: выходы и связанные свойства и улучшение системы пиролиза. J Anal Appl Pyrol 80 (1): 30–35

    CrossRefGoogle Scholar
  69. 69.

    Zheng J, Yi W, Wang N (2008) Производство биомасла из стеблей хлопка. Energy Convers Manage 49 (6): 1724–1730

    CrossRefGoogle Scholar
  70. 70.

    Miao X, Wu Q, Yang C (2004) Быстрый пиролиз микроводорослей для производства возобновляемого топлива. J Anal Appl Pyrol 71 (2): 855–863

    CrossRefGoogle Scholar
  71. 71.

    Bridgwater A (2003) Возобновляемые виды топлива и химикаты путем термической обработки биомассы. Chem Eng J 91: 87–102

    CrossRefGoogle Scholar
  72. 72.

    Bridgwater A (1999) Принципы и практика процессов быстрого пиролиза биомассы для жидкостей. J Anal Appl Pyrol 51: 3–22

    CrossRefGoogle Scholar
  73. 73.

    Новаковски Д., Джонс Дж., Бридсон Р. и др. (2007) Катализ калия в пиролизном поведении зарослей ивы с коротким вращением. Fuel 86: 2389–2402

    CrossRefGoogle Scholar
  74. 74.

    Ван Дж, Чжан М., Чен М. и др. (2006) Каталитическое действие шести неорганических соединений на пиролиз трех видов биомассы.Thermochim Acta 444: 110–114

    CrossRefGoogle Scholar
  75. 75.

    Bridgwater A, Peacocke G (2000) Процессы быстрого пиролиза биомассы. Renew Sust Energy Rev 4: 1–73

    CrossRefGoogle Scholar
  76. 76.

    Lédé J (2003) Сравнение контактного и лучистого абляционного пиролиза биомассы. J Anal Appl Pyrol 70 (2): 601–618

    CrossRefGoogle Scholar
  77. 77.

    Garcìa-Pérez M, Chaala A, Pakdel H et al (2007) Вакуумный пиролиз биомассы древесины хвойных и твердых пород: сравнение выхода продукта и био-масло свойства.J Anal Appl Pyrol 78 (1): 104–116

    CrossRefGoogle Scholar
  78. 78.

    Brown JN (2009) Разработка лабораторного шнекового реактора для быстрого пиролиза биомассы и оптимизации процесса с использованием методологии поверхности отклика. Диссертация на соискание степени магистра, Университет штата Айова, Эймс

    Google Scholar
  79. 79.

    Вагенаар Б.М., Принс В., Ван Свайдж WPM (1994) Пиролиз биомассы во вращающемся конусном реакторе: моделирование и экспериментальное обоснование. Chem Eng Sci 49 (24): 5109–5126

    CrossRefGoogle Scholar
  80. 80.

    Лу Кью, Ли В., Чжу Х (2009) Обзор топливных свойств масел быстрого пиролиза биомассы. Energy Convers Manage 50 (5): 1376–1383

    CrossRefGoogle Scholar
  81. 81.

    Черник С., Бриджуотер А. (2004) Обзор применения масла быстрого пиролиза биомассы. Energy Fuels 18 (2): 590–598

    CrossRefGoogle Scholar
  82. 82.

    Bridgwater A (2004) Быстрый пиролиз биомассы. Therm Sci 8: 21–49

    CrossRefGoogle Scholar
  83. 83.

    Христов Ю.Ю., Стаматов В., Хоннери Д.Р. и др. (2004) Лучистое нагревание капли биомасла: поиск наиболее подходящего и масштабируемого предварительного условия взрыва.В: 15-я Австралазийская конференция по механике жидкостей, Сидней

    Google Scholar
  84. 84.

    Бранка С., ДиБласи С., Элефанте Р. (2006) Удаление летучих веществ из традиционных пиролизных масел, полученных из биомассы и целлюлозы. Energy Fuels 20 (5): 2253–2261

    CrossRefGoogle Scholar
  85. 85.

    Uzun B, Pütün A, Pütün E (2007) Состав продуктов, полученных путем быстрого пиролиза остатков оливкового масла: Влияние температуры пиролиза. J Anal Appl Pyrol 79: 147–153

    CrossRefGoogle Scholar
  86. 86.

    Бранка С., Блази С., Элефанте Р. (2005) Удаление летучих веществ и гетерогенное сжигание древесных масел быстрого пиролиза. Ind Eng Chem Res 44 (4): 799–810

    CrossRefGoogle Scholar
  87. 87.

    Branca C, Giudicicni P, Blasi C (2003) ГХ / МС определение характеристик жидкостей, образующихся при низкотемпературном пиролизе древесины. Ind Eng Chem Res 42: 3190–3202

    CrossRefGoogle Scholar
  88. 88.

    Браммер Дж., Лауэр М., Бриджуотер А. (2006) Возможности получения «биомассы» на европейских рынках тепла и электроэнергии.Energy Policy 34 (17): 2871–2880

    CrossRefGoogle Scholar
  89. 89.

    Chiaramonti D, Bonini M, Fratini E et al (2003) Разработка эмульсий из жидкости пиролиза биомассы и дизельного топлива и их использование в двигателях — Часть 1 : производство эмульсий. Biomass Bioenergy 25 (1): 85–99

    CrossRefGoogle Scholar
  90. 90.

    Chiaramonti D, Bonini M, Fratini E et al (2003) Разработка эмульсий из жидкости пиролиза биомассы и дизельного топлива и их использование в двигателях — Часть 2 : испытания в дизельных двигателях.Биомасса Биоэнергетика 25 (1): 101–111

    CrossRefGoogle Scholar
  91. 91.

    Икура М., Станчулеску М., Хоган Э. (2003) Эмульгирование биомасла пиролиза в дизельном топливе. Biomass Bioenergy 24 (3): 221–232

    CrossRefGoogle Scholar
  92. 92.

    Wang M, Leitch M, Xu C (2009) Синтез фенольных резольных смол с использованием биомасла кукурузного стебля, полученного прямым сжижением в горячем состоянии. сжатый фенол-вода. J Ind Eng Chem 15 (6): 870–875

    CrossRefGoogle Scholar
  93. 93.

    Ван М., Лейтч М., Сюй С. (2009) Синтез фенолформальдегидных резольных смол с использованием органосольвенных лигнинов сосны. Eur Polym J 45 (12): 3380–3388

    CrossRefGoogle Scholar
  94. 94.

    Peterson A, Vogel F, Lachance R et al (2008) Термохимическое производство биотоплива в гидротермальных средах: обзор технологий воды в суб- и сверхкритических условиях . Energy Environ Sci 1: 32–65

    CrossRefGoogle Scholar
  95. 95.

    Furimsky E (2000) Каталитическая гидродеоксигенация.Appl Catal A 199 (2): 147–190

    CrossRefGoogle Scholar
  96. 96.

    Elliott DC (2007) Исторические достижения в области гидрообработки биомасел. Energy Fuels 21 (3): 1792–1815

    CrossRefGoogle Scholar
  97. 97.

    Davis H, Figueroa C, Schaleger L (1982) Водород или окись углерода в ожижении биомассы. В: Всемирная конференция по водородной энергии IV, Пасадена

    Google Scholar
  98. 98.

    Милн Т., Элам С., Эванс Р. (2001) Водород из биомассы: современное состояние и проблемы исследований.NREL IEA / h3 / TR-02/001

    Google Scholar
  99. 99.

    Tamunaidu P, Bhatia S (2007) Каталитический крекинг пальмового масла для производства биотоплива: исследования по оптимизации. Bioresour Technol 98 (18): 3593–3601

    CrossRefGoogle Scholar
  100. 100.

    Онг Y, Bhatia S (2010) Текущее состояние и перспективы производства биотоплива путем каталитического крекинга пищевых и непищевых масел. Энергия 35 (1): 111–119

    CrossRefGoogle Scholar
  101. 101.

    Zhu XF, Lu Q (2010) В: Мэгги Ндомбо Бентеке Момба (ред.) Производство химикатов путем селективного быстрого пиролиза биомассы, биомассы. Sciyo, ISBN: 978-953-307-113-8

    Google Scholar
  102. 102.

    Lu Q, Xiong W, Li W et al (2009) Каталитический пиролиз целлюлозы сульфатированными оксидами металлов: многообещающий метод получения высокий выход легких фурановых соединений. Bioresour Technol 100 (20): 4871–4876

    CrossRefGoogle Scholar
  103. 103.

    Dobele G, Rossinskaja G, Dizhbite T. et al (2005) Применение катализаторов для получения 1,6-ангидросахаридов из целлюлозы и древесины путем быстрого пиролиза .J Anal Appl Pyrol 74 (1-2): 401–405

    CrossRefGoogle Scholar
  104. 104.

    Nishimura M, Iwasaki S, Horio M (2009) Роль карбоната калия в пиролизе целлюлозы. J Taiwan Inst Chem Eng 40 (6): 630–637

    CrossRefGoogle Scholar
  105. 105.

    Шимада Н., Кавамото Х., Сака С. (2008) Различное действие хлоридов щелочных / щелочноземельных металлов на пиролиз целлюлозы. J Anal Appl Pyrol 81 (1): 80–87

    CrossRefGoogle Scholar
  106. 106.

    French R, Czernik S (2009) Каталитический пиролиз биомассы для производства биотоплива. Fuel Process Technol 91 (1): 25–32

    CrossRefGoogle Scholar
  107. 107.

    Fabbri D, Torri C, Baravelli V (2007) Влияние цеолитов и нанопорошковых оксидов металлов на распределение хиральных ангидросахаров, образующихся при пиролизе целлюлозы : Аналитическое исследование. J Anal Appl Pyrol 80 (1): 24–29

    CrossRefGoogle Scholar
  108. 108.

    Zhao M, Florin N, Harris A (2009) Влияние нанесенных никелевых катализаторов на газораспределение продукта и выход h3 во время пиролиза целлюлозы .Appl Catal B 92: 185–193

    CrossRefGoogle Scholar
  109. 109.

    Iojoiu E, Domine M, Davidian T. et al (2007) Производство водорода путем последовательного крекинга пиролизного масла, полученного из биомассы, на катализаторах из благородных металлов, нанесенных на оксид церия. цирконий. Appl Catal A 323: 147–161

    CrossRefGoogle Scholar
  110. 110.

    Bruun EW, Hauqqaard-Nielsen H, Ibrahim N et al (2010) Влияние температуры быстрого пиролиза на лабильную фракцию биоугля и краткосрочную потерю углерода в суглинистая почва.Биомасса Биоэнергетика 35 (3): 1182–1189

    CrossRefGoogle Scholar
  111. 111.

    Чжан В.Л., Ли Г.Х., Гао В.Д. (2009) Влияние древесного угля из биомассы на характер почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. Chin Agric Sci Bull 25 (17): 153–157

    Google Scholar
  112. 112.

    Karhu K et al (2011) Добавление биочара в сельскохозяйственную почву увеличило CH

    4

    поглощение и водоудерживающая способность — Результаты краткосрочное пилотное полевое исследование. Agric Ecosyst, Environ 140: 309–313

    CrossRefGoogle Scholar
  113. 113.

    Юань Дж. Х., Сюй РК (2010) Влияние биоугля на рисовой шелухе, регулирующего кислотность красного паруса и желто-коричневой почвы. J Ecol Rural Environ 26 (5): 472–476

    Google Scholar
  114. 114.

    Song YJ, Gong J (2010) Влияние применения биоугля на функции почвенной экосистемы. Ludong Univ J Nat Sci Ed 26 (4): 361–365

    Google Scholar
  115. 115.

    Diana N, Marco R, Kam-Rigne L et al (2010) Контрастное влияние биоугля и дождевых червей на рост и ресурсы риса размещение в разных почвах.Soil Biol Biochem 42: 1017–1027

    CrossRefGoogle Scholar
  116. 116.

    Люк Б., Эдуардо М.Дж., Хосе LGE (2010) Влияние добавок биоугля и компоста из зеленых отходов на подвижность, биодоступность и токсичность неорганических и органических загрязнителей в многослойной среде. -элементно загрязненная почва. Environ Pollut 158: 2282–2287

    CrossRefGoogle Scholar
  117. 117.

    Люк Б., Марта М. (2011) Иммобилизация и удержание растворимого мышьяка, кадмия и цинка с помощью biochar.Environ Pollut 159: 474–480

    CrossRefGoogle Scholar

Информация об авторских правах

© Springer Science + Business Media, LLC 2012

Авторы и аффилированные лица

  1. 1. Государственная ключевая лаборатория по использованию чистой энергии, Чжэцзянский университет, ХанчжоуP. Р. Китая

Превращение слэша в наличные | MIT Technology Review

Небольшая компания в Оттаве, Канада, заявляет, что разработала экономичный способ превращения огромных запасов лесных отходов в Северной Америке, называемых «косой», в углеродно-нейтральную жидкость для выработки электроэнергии и химического производства.Модульная система пиролиза

Advanced Biorefinery предназначена для использования в лесу. Полная система также включает реактор и конденсатор, которые здесь не показаны. (Фото: Адам Валента)

Его подход основан на модульной, быстро монтируемой пиролизной установке, которая может следовать за лесозаготовительными предприятиями в кусты и напрямую превращать их остатки обрезков в экологически чистое возобновляемое топливо.

Обрезки, также известные как рубки леса, представляют собой нежелательные ветви, верхушки, пни и листья, которые удаляются во время лесозаготовок и обычно сжигаются в кучах на обочинах дорог.

Это огромное количество потраченной впустую энергии. По данным Министерства энергетики США, в одних только Соединенных Штатах 16 процентов древесины, получаемой в результате лесозаготовок, составляют сруб, или 49 миллионов тонн в 2004 году.

Проблема заключалась в том, что вырубка — это громоздкий материал с низкой плотностью, обычно находящийся в отдаленных районах вырубки, — говорит Питер Франшам, президент Advanced Biorefinery. По его словам, сбор и транспортировка этого обильного, практически бесплатного сырья слишком дороги, особенно если ближайший нефтеперерабатывающий завод находится на расстоянии более 60 миль.

«Пройдет немного времени, прежде чем стоимость перевозки грузов превысит стоимость биомассы», — говорит Франшам, который также является инженером и ученым-исследователем. Таким образом, Advanced Biorefinery перевернула проблему с ног на голову. «Мы относим машину к биомассе, а не биомассу к машине», — говорит он.

Эта машина представляет собой передвижную установку для «сухой перегонки», способную перерабатывать 55 сухих тонн опилок в день в смесь, которая включает 60 процентов биомасла и 40 процентов древесного угля, золы и синтетического газа.

Зеленое биомасло, не содержащее диоксида серы и половины оксида азота обычного масла, можно сжигать в котлах, турбинах и дизельных генераторах для производства тепла и электроэнергии. Он также содержит уксусную кислоту, ацетол, глиоксаль и муравьиную кислоту, которые могут использоваться на многих химических рынках, от пищевых продуктов до удобрений.

И, конечно, транспортные расходы значительно снижаются за счет обработки биомассы на месте и преобразования ее в жидкость высокой плотности, которая содержит много энергии в небольшой части объема, — говорит Франшам, который работал над своей системой. на 18 лет.

«Если вы посмотрите на стоимость проезда по шоссе, то [содержимое] грузовика для щепы стоит 1000 долларов, а цистерна с биотопливом стоит около 8000 долларов».

Ключевым нововведением завода Advanced Biorefinery является его модульная и самодостаточная конструкция. Система состоит из шести модулей, каждый примерно восемь футов в высоту, восемь футов в ширину и 20 футов в длину. Их легко транспортировать на грузовике-контейнеровозе, их можно скрепить болтами и ввести в эксплуатацию в течение недели с момента прибытия на объект.

«То, что у них есть в основе, работает очень элегантно», — говорит Рик Уиттакер, вице-президент по инвестициям в Sustainable Development Technology Canada (SDTC), некоммерческой организации, которая обеспечивает финансирование чистых технологий на ранних этапах. компании.

SDTC объявила в июле, что внесет свой вклад в финансирование пилотного проекта с участием Advanced Biorefinery и крупного лесопользователя в северном Онтарио. «Теперь они должны доказать заказчику, что это работает. Они готовы расширить это дело », — говорит Уиттакер.

Процесс быстрого пиролиза, который они используют, знаком. Завод быстро нагревает биомассу до 1000 градусов по Фаренгейту в среде с недостатком кислорода, разрушая ее молекулярную структуру и производя масло вместе с древесным углем и газом.

Франшам говорит, что многие пиролизные установки, в том числе основанные на популярных, но сложных конструкциях с псевдоожиженным слоем, было трудно масштабировать без ущерба для модульности. Он решил разработать более гибкую и простую систему, в которой биомасса почти мгновенно испаряется горячей стальной дробью, которая передает тепло более эффективно, чем другие подходы.

Чтобы сделать процесс более энергоэффективным, стальная дробь циркулирует с помощью шнеков вместо более энергоемких нагнетателей сжатого воздуха. Образовавшийся древесный уголь и газы улавливаются из горячих паров и повторно используются в качестве топлива для питания системы и предварительной сушки косой черты, которая может содержать до 50 процентов воды.

«Компания Франшама пришла к этому довольно рано, и они одни из первых, кто заговорил об этом и начал создавать машины такого типа», — говорит Дэвид Лейзелл, эксперт по биоэнергетике и наукам о растениях в Королевском университете в г. Кингстон, Онтарио.

Layzell, который также является генеральным директором и директором по исследованиям аналитического центра BIOCAP Canada Foundation, говорит, что ранняя работа Франшама начинает вдохновлять других в этой области. «Конкуренция между этими группами, которые все пытаются заставить это работать, — это именно то, что нам нужно», — говорит он.

Эта технология также заинтересовала правительство Онтарио. Два года назад министр природных ресурсов провинции совершил обычный полет над северным Онтарио и был потрясен, увидев клубы дыма, выходящие из скоплений вырубленных лесов, сжигаемых на обочине дороги.«Он думал, что это позор, что все это поднимается в воздух», — говорит Ларри Скинкл, координатор по биомассе лесного отдела министерства. После исследования ряда технологий министерство связалось с Франшемом и попросило его построить прототип для провинции.

Скинкл говорит, что правительство, признавая, что технология может открыть новый поток доходов для испытывающей трудности лесной промышленности, и в то же время достичь экологических целей, надеется, что демонстрационная установка подтолкнет отраслевое тестирование системы.

«Он построен», — говорит он. «Следующим шагом будет транспортировка его в кусты, чтобы продемонстрировать его полную транспортабельность».

Модульная конструкция упрощает транспортировку. Обслуживание и ремонт также менее разрушительны. «Если один из модулей будет поврежден из-за наезда на него вилочного погрузчика, мы могли бы вынуть этот модуль, поставить замену и быстро восстановить работоспособность», — говорит Франшам, добавляя, что обновления могут быть выполнены для отдельных модулей без вывода из строя всего завода.

По оценкам Франшэма, с 2000 его машин, установленных в Онтарио, каждый день можно добывать достаточно «зеленой» нефти для снабжения электроэнергией двух миллионов домов. Но рыночные возможности, конечно же, распространяются на Соединенные Штаты и Канаду, а также на лесохозяйственные операции в Китае и Индии, где распределенное производство топлива и выработка энергии может быть идеальным вариантом для удаленных сообществ.

Чтобы выйти на рынок США, Advanced Biorefinery делится своей интеллектуальной собственностью с Renewable Oil International из Флоренции, штат Алабама, которая пытается создать свой собственный демонстрационный завод в Массачусетсе.

«Канада — недостаточно большой рынок для этих ребят», — говорит Уиттакер из отдела устойчивого развития. «Поэтому мы призываем их, после того как они это доказали, действительно расширяться в глобальном масштабе». Как и тенденция к распределенному производству энергии, Уиттакер считает, что концепция распределенного производства биотоплива имеет аналогичный потенциал. «Это имеет большой экономический смысл».

Queen’s Layzell говорит, что лучшее в преобразовании отходов биомассы, будь то вырубка леса или растительные остатки, в бионефть или этанол, заключается в том, что вы получаете гораздо больше энергии, чем вкладываете.Если выращивание кукурузы для производства этанола дает только 1,5-кратную отдачу энергии, по его оценкам, использование лесных отходов дает как минимум четырехкратную отдачу.

«По мере того, как такие компании, как Advanced Biorefinery и другие, начинают внедрять эти технологии, произойдут улучшения в области энергоэффективности и другие преимущества», — говорит Лейзелл. «Если вы можете получить в четыре [раза больше энергии] сейчас, вы, возможно, сможете получить шесть через 15 лет. Есть возможность доказать это, но мы действительно находимся на начальной стадии.

Торговля шинами: как Запад разжигает кризис отходов в Азии

НАБИПУР, Индия / КУЛАЙ, Малайзия (Рейтер) — Когда в индийской деревне Набипур наступает ночь, печи на заднем дворе оживают, сжигая отработанные шины из Запад, делая воздух густым от едкого дыма, а почву черной от копоти.

ФОТО ФАЙЛА: Рабочий проходит мимо стальной проволоки и шины на заводе по пиролизу шин в Кулаи, Джохор, Малайзия, 7 августа 2019 года. REUTERS / Edgar Su

Не так давно Набипур был тихой фермерской деревней на севере Индии.Теперь в деревне есть по крайней мере дюжина печей, непрерывно сжигающих шины для производства низкокачественной нефти в процессе, известном как пиролиз.

Согласно данным таможни, предоставленным Организации Объединенных Наций, мировая торговля изношенными шинами почти удвоилась за последние пять лет, в основном в развивающиеся страны, такие как Индия и Малайзия.

В настоящее время крупнейшим экспортером является Великобритания, за ней следуют Италия и США. Индия, безусловно, является крупнейшим покупателем, на нее приходилось 32% мирового импорта в прошлом году по сравнению с 7% пять лет назад, когда США.Данные показывают.

Многие шины отправляются на переработку в соответствии с правилами по выбросам и утилизации отходов. Но, по словам местных властей, существует также широкая торговля пиролизом на заднем дворе, которого нет.

В мае агентство Reuters сообщило, что массовое отравление на юге Малайзии было связано с компаниями, занимающимися пиролизом.

Используя неопубликованные данные таможни и интервью с десятками отраслевых источников, Reuters задокументировало рост международной торговли отработанными шинами, которые, по словам местных властей и экспертов в области здравоохранения, загрязняют общины, в которых они находятся.

Для многих развитых стран доставка шин за границу дешевле, чем их переработка внутри страны. Это помогло довести международную торговлю резиновыми отходами почти до 2 миллионов тонн в 2018 году, что эквивалентно 200 миллионам шин, с 1,1 миллиона тонн в 2013 году.

Торговля также подпитывается высоким спросом на топливо для промышленных печей в таких странах, как Индия, появление недорогого китайского пиролизного оборудования и слабое регулирование во всем мире. FACTBOX о торговле шинами:

UNSUSTAINABLE

Шины не определены как опасные в соответствии с Базельской конвенцией, которая регулирует торговлю опасными отходами, а это означает, что существует несколько ограничений на торговлю ими на международном уровне, если это не указано страной-импортером.

В большинстве стран, включая Китай и США, большая часть утильных шин перерабатывается внутри страны и сбрасывается на свалки, перерабатывается или используется в качестве топлива на заводах, производящих такие продукты, как цемент и бумага.

(ГРАФИКА: переработка и повторное использование шин -)

Сторонники пиролиза говорят, что этот процесс может быть относительно чистым способом утилизации шин и превращения их в полезное топливо. Однако контроль выбросов и обработка остатков отходов от сжигания продукта, состоящего из широкого спектра химических веществ, а также синтетического и натурального каучука, являются дорогостоящими, и их трудно сделать прибыльными в массовом масштабе.

Современные установки могут стоить десятки миллионов долларов, тогда как базовое пиролизное оборудование китайского производства доступно в интернет-магазинах всего за 30 000 долларов.

Проведенный правительством Индии аудит показал, что по состоянию на июль 2019 года по всей стране было 637 лицензированных пиролизных заводов, из которых 270 не соответствовали экологическим стандартам, а 116 были остановлены.

По результатам аудита большинство операторов использовали рудиментарное оборудование, которое подвергало рабочих воздействию мелких частиц углерода и приводило к попаданию пыли, масел и загрязненного воздуха на завод и в окружающую среду.Источники в отрасли сообщают, что в Индии работает еще несколько сотен нелицензированных предприятий по пиролизу.

За последнее десятилетие в южном малазийском штате Джохор выросли пиролизные установки, которые поставляют топливо для судов.

На одном заводе, который посетило агентство Рейтер недалеко от города Кулай в Джохоре, бангладешские иммигранты, покрытые углеродной пылью, сгребли шины, импортированные из Австралии и Сингапура, в печь китайского производства. Они жили в хижине рядом с печами.

«Люди не знают, куда уходят старые шины», — сказал владелец, назвавшийся только Сэм. «Но если моей фабрики не будет, куда денутся шины?» Он сказал, что у него есть лицензия на деятельность. Рейтер не смог это проверить.

Воздействие пиролиза на окружающую среду в таких странах, как Индия и Малайзия, заставляет обратить внимание некоторые страны-экспортеры.

Австралия, крупный экспортер шин в Юго-Восточную Азию и Индию, заявила в августе, что запретит экспорт отходов, в том числе шин, хотя не сообщила сроков.

Австралия «знала об утверждениях о нерациональной переработке утильных шин в некоторых странах-импортерах» и не хотела «участвовать в такой практике», — сказал представитель Тревора Эванса, чиновника, курирующего сокращение отходов.

Сжигание шин без надлежащего контроля за выбросами может привести к выбросу в окружающую среду множества токсичных химикатов и газов, а также твердых частиц, сказал Лалит Дандона, глава Индийской инициативы по борьбе с болезнями на уровне штата, группы исследовательских организаций, занимающихся изучением проблем со здоровьем по всей Индии.

(ГРАФИЧЕСКИЙ: Что в шине? -)

Он сказал, что краткосрочные эффекты для тех, кто подвергается воздействию дыма от горящих шин, включают раздражение кожи и инфекции легких, и что продолжительное воздействие может привести к сердечным приступам и раку легких. Другие государственные органы по всему миру, включая Агентство по охране окружающей среды США, сделали аналогичные выводы. В отчете за 1997 год EPA сообщило, что выбросы от горящих шин включают диоксины, оксиды серы и ряд металлов, включая ртуть и мышьяк.

ИЗ БРИТАНИИ В ИНДИЮ

Многие шины, которые попадают в индийские деревни, такие как Набипур, начинают свою жизнь в Великобритании. Импорт изношенных шин в Индию только из Великобритании в 2018 году составил 263000 тонн — 13% от общего объема продаваемых шин во всем мире — по сравнению с 48000 тонн в 2013 году. требуют, чтобы производители и поставщики шин организовали сбор и обработку шин, а это означает, что существует больше местных предприятий по переработке отходов.Однако в Великобритании таких требований нет, а это означает, что небольшие фирмы могут легко получить лицензии на сбор утильных шин и продавать их за границу.

Министерство окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства Великобритании (DEFRA) заявило, что оно полностью соблюдает правила Базельской конвенции, но должно делать больше с утилизированными шинами. DEFRA заявила, что планирует повысить ответственность производителей за старые шины, а также усилить мониторинг поставок.

(ГРАФИЧЕСКИЙ: Страны-лидеры-импортеры шинных отходов -)

Попав в Индию, шины распределяются между переработчиками, которые измельчают их для использования в дорожном строительстве или на спортивных площадках, фирмами, которые сжигают их как дешевое топливо для производства цемента или кирпича и легальные и нелегальные пиролизные заводы, заявили импортеры и экспортеры.

По оценкам Ассоциации производителей автомобильных шин Индии, большинство импортных отработанных шин попадает на пиролизные установки, по словам заместителя директора группы Виная Виджайварджиа.

Столкнувшись с растущей негативной реакцией со стороны экологических групп и жителей, проживающих вблизи пиролизных заводов, Индия рассматривает вопрос о запрете всех операций, кроме самых сложных. Ожидается, что экологический суд страны вынесет решение по предложенному запрету в январе.

МУСОРА

Шесть лет назад в Набипуре, в 70 милях к югу от Нью-Дели, не было пиролизных заводов.Сейчас их 10, и большинство из них работают в ночное время, чтобы избежать проверки, говорят местные жители. Агентство Reuters посетило три небольших завода в деревне.

С одной стороны, шины с тиснением «Сделано в Германии» и «Сделано в США» валялись на полу, а густой ил просачивался из труб, торчащих из бочек для сжигания. Большинство шин, используемых для автомобилей в Индии, производятся внутри страны.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *