Состав пиролизного газа древесины

Пиролиз древесины: описание процесса, сырье, состав газа

Большую часть древесины составляют органические соединения. Под воздействием высоких температур в условиях вакуума или минимального притока воздуха они распадаются на твердые, полужидкие и газообразные составляющие. Этот процесс называют сухой перегонкой, смолокурением, пиролизом. Он отличается от горения большей сохранностью разлагаемых компонентов. Химические реакции проходят очень быстро и без образования пламени и дыма.

Технология перегонки появилась в XII веке. Тогда в качестве сырья использовались сосновые и другие хвойные породы. Из них добывали смолу для пропитки деревянных частей судов и канатов, древесный уголь. В XIX веке с помощью деструкции углеродсодержащей массы стали получать уксусную кислоту.

Суть процесса

Обычное горение древесины с участием кислорода приводит к воспламенению и испарению выделяющихся газов, полному разрушению твердых составляющих, превращению их в дым, копоть, золу и пепел. Температура пламени при этом достигает 1000°С. Пиролиз — тоже термодеструкция.

Результат этого процесса — образование продуктов распада лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы. Сухая перегонка осуществляется в замкнутом пространстве при постоянной температуре в 250–450°С, образующиеся газы и жидкие выделяемые компоненты сразу отводятся и охлаждаются. Процесс сопровождается большой отдачей тепла, но дым и копоть не образуются.

Полученные остатки затем можно использовать в промышленных целях или домашнем хозяйстве.

Заготовка сырья

В качестве исходного материала применяют малопригодную для других нужд древесину, отходы производства, в том числе опилки. Принято выделять несколько групп сырья:

• твердолиственные: бук, береза, ильм, дуб, граб, клен, ясень;
• мягколиственные: липа, ольха, осина, тополь;
• хвойные: лиственница, сосна, кедр, пихта, ель.

Существует строгий производственный регламент, согласно которому все поступающие на перерабатывающие заводы лесоматериалы распиливаются, нарезаются и собираются в кучи определенной ширины и высоты на специальных складах. Их размещают на ровных участках, обеспечивают доступ воздуха и освещения.

Подготовка к пиролизу предполагает предварительное высушивание. Этот процесс может быть затруднен, особенно в случае работы с массивом осины или тополя, которые при повышенной сырости склонны к поражению грибком и развитию гниения.

Сушка производится на проветриваемой территории складов естественным образом. Для ускорения процесса материал раскалывают на мелкие отрезки. Подходящей для дальнейшей обработки считается древесина воздушно-сухого состояния: около 12–15%.

Иногда применяют быструю сушку: массив измельчают, помещают в печи или обдают сухим горячим воздухом.

Оборудование

Разложение древесины осуществляется в ретортных печах. Корпуса — цилиндрические емкости, сваренные из металла. Толщина их стенок — около 15 мм. у находится загрузочное отверстие, внутри — решетки для размещения сырья, система подачи теплоносителей, отведения и охлаждения выделяемых жидких продуктов, газов и древесного угля, внизу — порт выгрузки получаемых компонентов.

Промышленное оборудование имеет различные размеры. Чаще используют большие печи, камеры сгорания которых около 2–2,5 м в диаметре. Применяют следующие системы разогрева:

• наружная: металлические стенки реторты раскаляются, запуская процесс разложения древесины;
• внутренняя подача тепла: температура поддерживается смесью выделяемых газов, их КПД обычно в несколько раз ниже, чем у нагреваемых извне.

Оборудование бывает непрерывного, полунепрерывного и периодического действия. В первом случае все этапы цикла происходят одновременно. Когда очередная партия древесины поступает внутрь, из выходного отверстия выгружают готовый уголь. У полунепрерывных устройств процесс упорядочен. Сначала полную обработку проходит первая партия сырья, после выгрузки поступает следующая. Вид оборудования влияет на скорость, с которой происходит разложение древесины.

Существуют котлы, сходные с промышленными, но более компактные. Они предназначены для пиролиза в небольших масштабах.

На результат перегонки влияют условия, в которых происходит процесс, и состояние поступающего материала.

Процесс перегонки

Если загружаемая партия древесины недостаточно сухая, после измельчения ее сушат в закрытой камере при температуре 130°С. Этот этап самый энергоемкий, т. к. требует обязательного внешнего источника тепла. Испарение влаги сопровождается первичным распадом некоторых компонентов древесины.

Дальнейшее нагревание до 155–200°С приводит к началу выделения и испарения газообразных веществ.

Непосредственное разложение всей массы материала происходит при последующем нагреве до 280–420°С. При этом выделяются и отводятся смолы, уксусная кислота, карбонильные соединения. В это же время образуется древесный уголь.

Финальный этап — прокаливание. Температура внутри реторты поднимается до 500°С и выше. Из древесного остатка удаляются тяжелые смолы, углеродистые соединения. Затем продукты охлаждают и выгружают из камеры.

Количество получаемого материала, скорость процесса и затраты энергии зависят от вида и размера кусков древесины, систем оборудования. Быстрый пиролиз с использованием внешних источников тепла приводит к получению большего количества угля и высокой его чистоте при относительно небольших затратах энергии.

Продукты пиролиза

Главные составляющие, ради которых осуществляют перегонку древесины, — уголь и уксусная кислота.

Уголь

Количество получаемого твердого остатка зависит от породы дерева. У твердолиственных бука и березы выход составляет около 25% от первичного материала. У хвойных пород он несколько выше. Меньше всего угля дают мягколиственные растения. Пиролиз опилок позволяет получать угольную муку. При этом выше выход жидкого остатка.

Качественный уголь не имеет трещин, бурого или белесого налета, горит без дыма. Бракованный продукт получается при нарушении технологии пиролиза: недостаточная температура, проникновение воздуха в печи.

Древесный уголь — экологичный и доступный вид топлива, который используется для промышленных и бытовых печей, домашних каминов. Он выделяет большое количество тепла, при сгорании практически не образует побочных продуктов и запаха, имеет низкую себестоимость. Уголь применяют в металлургической отрасли, сельском хозяйстве, для производства фильтров, пластмассы, красителей, стекла, медицинских препаратов.

Конденсат

Жидкие продукты пиролиза, или конденсат, содержат смолистые соединения, называемые жижкой. Количество ее достигает 50% от всего остатка и зависит от породы и влажности древесины, вида пиролиза. В состав жижки входят кетоны, смолы, альдегиды, спирты, сложные эфиры, вода. В результате многоэтапных реакций из нее образуется уксусная кислота — соединение, используемое в химической, текстильной, фармацевтической, косметологической, пищевой отраслях.

Из жижки получают муравьиную и масляную кислоты, ацетон, метиловый и изопропиловый спирты, формальдегид, смолы.

Газы

Газообразные соединения, выделяющиеся в результате перегонки, образуются в количестве 20–25%. В состав пиролизных газов входят:

• CO: 40–50%;
• CO2: 28–38%;
• CH4: 8–20%;
• H2: 1–2%;
• углеродные примеси: около 1%.

В среднем во время сухой перегонки 1м³ древесины выделяется около 70–80 м³ газообразных соединений.

Перегонка древесины в домашних условиях

Выполнить пиролиз древесины или ее отходов можно и в домашних условиях. При этом удастся получить только уголь.

В качестве реторты используют металлические бочки большого объема. Нельзя брать емкости из-под химикатов. Необходим чистый контейнер с несколькими маленькими отверстиями для выведения газов.

Вначале готовят платформу:

1. На землю кладут большой лист железа.
2. Устанавливают на ребро несколько огнеупорных кирпичей, между которыми раскладывают дрова.
3. Разводят костер.

Бочку наполняют высушенной нарубленной древесиной, герметично закрывают. После этого ее устанавливают на платформу с костром. Когда емкость раскалится и начнется окисление, из отверстий пойдет газ. Процесс может занять несколько часов.

Когда выход газа прекратится, бочку в течение 30 минут оставляют на костре. После остывания снимают крышку и достают готовый древесный уголь. Его можно использовать для растопки бань, домашних печек, каминов. После перегонки опилок полученную муку добавляют в садовый грунт, используют для обработки срезов растений.

Источник: https://derevo-s.ru/material/zashita/piroliz-drevesiny

Процесс пиролиза древесины

Пиролиз древесины представляет собой процесс, который обеспечивает разложение дерева на две составляющие. Одой из них является сухой остаток, который именуют древесный уголь. Вторая представляет собой пиролизный газ. Он является необходимым для того, чтобы обеспечивать процесс функционирования таких устройств, как котлы длительного горения. Такие котлы являются популярными и отлично справляются с задачей поддержания оптимального температурного уровня даже в самую холодную зиму.

Виды пиролизных котлов

Пиролиз древесины — это процесс, который возможен только в определенных условиях. Первым требованием является то, что в камере, которой осуществляется данное действие, не должно быть доступа кислорода. Второе требование заключается в том, что весь процесс происходит при достаточно высоких температурах.

В качестве сырья, чтобы получить пиролизный газ, используют лиственные породы дерева.

В качестве конструкции, в которой осуществляется данной действие, выступает реторт. Он имеет замкнутую форму, а уровень содержания кислорода в нем крайне низкий. Имеет оснащение патрубком, через который происходит отвод образовавшегося газа. В дальнейшем, пиролизный газ поддается сгоранию и обеспечивает работу котла длительного горения.

• 1 Стадии процесса
• 2 Продукты пиролиза

Стадии процесса

Пиролизное топливо образуется вследствие череды процессов, последовательность которых нельзя нарушать. Если пренебречь хотя бы одним из них, то вся проделанная работа не принесет никаких результатов. Стоит выделить основные этапы данного процесса:

1. Сушка. На данном этапе древесина лишается полностью всего содержания влаги. Данное действие осуществляется при температуре от 0 до 150ºC.
2. Сам пиролизный процесс. Именно на этом этапе происходит выделение газа и образование отходов производства. Данная стадия колеблется в температурных показателях от 150 до 350ºС. При температуре в 280ºС наблюдается наиболее эффективная стадия, при которой образуется более половины всего сырья.
3. Прокалка. На этой стадии более четко происходит отделение смол, от древесного угля. Кроме того, происходит выделение определенных газов, которые ранее были не подвластны температурным показателям. Данная стадия протекает в два этапа, а температурный показатель составляет 350-550ºС.

Сама древесина представляет собой достаточной сложный компонент, который содержит огромное количество различных веществ. Пиролизный процесс позволяет произвести их разделение и получить каждый в чистом виде.

Каждая температурная стадия характеризуется выделением определенного вещества. Именно поэтому, чтобы получить абсолютно все компоненты в чистом виде, необходимо осуществлять пиролизный процесс от начала и до конца.

Пиролиз древесины

Пиролиз древесины еще называют сухой перегонкой. Этот процесс представляет собой разложение древесины в условиях высокой температуры в пределах 450 °C без доступа кислорода. Вследствие такого процесса получаются газообразные и жидкие (в том числе древесная смола) продукты, а также твердый материал — древесный уголь.

Технология пиролиза древесины

Пиролиз является одним из первых технологических химических процессов, которые известны человечеству. Еще в середине XII века этой технологией активно пользовались для получения сосновой смолы, которую применяли для пропитки канатов и просмолки деревянных кораблей. Этот процесс тогда называли смолокурением.

С началом развития металлургической отрасли, возник иной промысел, основанный на сухом пиролизе лесоматериалов, — углежжение. В этом процессе конечным материалом являлся древесный уголь. Началом распространения промышленного использования пиролиза дерева можно называть XIX век. Основным продуктом пиролиза в те времена была уксусная кислота. Сырьем служили лишь лесоматериалы лиственных сортов.

Процесс пиролиза основывается на разных свободно-радикальных реакциях термодеструкции целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз. Эти реакции происходят в условиях температур от 200 до 400°C. Пиролиз древесины является экзотермическим процессом, в ходе которого получается большой объем тепла (примерно 1150кДж/кг).

Технологическая схема пиролиза лесоматериалов состоит из таких этапов:

• измельчение древесины
• высушивание измельченной древесины
• пиролиз
• охлаждение и стабилизация угля, чтобы предотвратить самовозгорания
• процесс конденсации паров летучих продуктов.

Наиболее длительной и энергозатратной стадией можно назвать сушку древесины до уровня влажности 15%. Сушка осуществляется в условиях температуры 130-155°C при помощи подвода внешнего тепла. При этом из лесоматериалов удаляется вода, а также меняются некоторые компоненты древесины.

После этого древесина уже начинает разлагаться. Происходит это в пределах температуры от 155 до 280°С. На этой стадии распадаются наименее стойкие ее составные части. При этом выделяются углекислый газ, окись углерода, уксусная кислота.

Далее температура поднимается до отметки 280-455°С. В этих условиях начинается испарение и образование основного объема продуктов разложения лесоматериалов. При этом происходит активное высвобождение тепла (экзотермический процесс) с выделением большого количества CO2, СО, CH4, эфиров, карбонильных соединений, углеводородов, уксусной кислоты, ее гомологов и метанола. В самом конце удаляется смола.

Затем начинается прокаливание древесного остатка. Температура поднимается более 500°С. Во время этого процесса выделяется и удаляется тяжелая смола, а также СО2, Н2, СО и углеводороды. Это и есть окончание пиролиза, а полученный остаток является древесным углем.

Объем полученных продуктов пиролиза древесины очень различается, все зависит от размера кусков лесоматериалов, температуры процесса, его длительности, а также уровня влажности сырья.

Устройства для осуществления пиролиза

Этот процесс протекает в ретортах. Реторта – это цельносварной металлический сосуд цилиндрической формы. Внутри он имеет диаметр от 2,5 до 2,9 м, а толщина стенок составляет 15 мм.

Вверху аппарата есть загрузочное устройство для сырья, а снизу располагается конусная часть и выгрузочное устройство для угля. Реторта имеет высоту около 25 м. Реторта оборудована четырьмя патрубками.

Через верхний патрубок выводится парогазовая смесь, через второй вводится теплоноситель, третий отводит нагретые газы из области охлаждения угля, а по четвертому, самому нижнему, вводятся холодные газы, которые охлаждают уголь.

Реторты бывают:

• непрерывного действия
• периодического действия
• полунепрерывного действия.

Кроме этого по принципу обогрева бывают:

• устройства с внутренним обогревом. В таких аппаратах тепло подается к лесоматериалам от теплоносителя в ходе прямого контакта. В качестве теплоносителя выступают горячие топочные газы, которые принудительно загружаются в устройство. В таком случае процесс пиролиза осуществляется более мягко, но объем продуктов разложения примерно в 7-10 раз меньше
• устройства с наружным обогревом. В таких аппаратах тепло подводится посредством металлических стенок реторт, которые обогреваются горячими дымовыми газами.

Самыми распространенными являются устройства полунепрерывного действия. В них древесина загружается периодически, малыми количествами через равные отрезки времени. Парогазовая смесь отбирается непрерывно, а выгрузка угля происходит периодически, порционно.

В устройствах непрерывного действия все стадии процесса происходят одновременно: в верхней части происходит сушка, далее — лесоматериалы прогреваются до температуры разложения, в средней части древесина разлагается, а в нижней — прокаливается и охлаждается уголь.

Быстрый пиролиз древесины

Довольно распространенной разновидностью пиролиза можно назвать быстрый пиролиз, в ходе которого тепловая энергия подводится к исходной смеси на высокой скорости. Весь процесс протекает без доступа кислорода.

Процесс медленного пиролиза сравним доведением воды до точки кипения, а вот метод быстрого пиролиза можно сравнить с попаданием в раскаленное масло капли воды, которое иначе называется взрывное вскипание.

Главные особенности быстрого пиролиза лесоматериалов:

• возможность формирования замкнутого непрерывно текущего технологического производственного процесса
• значительная «чистота» конечных продуктов пиролиза, которая достигается вследствие отсутствия стадии осмоления
• низкая энергоемкость подобного процесса, по сравнению с прочими видами пиролиза
• в этой процессе выделяется большое количество тепловой энергии (экзотермические реакции при быстром пиролизе превосходят эндотермические).

Продукты пиролиза древесины

Сегодня для реализации процесса пиролиза лесоматериалов чаще всего используют лиственные сорта, однако иногда, в ходе комплексной переработки сырья, применяется и древесина хвойных сортов. Конечные продукты пиролиза и их количество зависит от вида древесины. К примеру, из березы можно получить:

• 24-25% древесного угля
• 50-55% жидких отходов (жижки) 
• 22-23% газообразных продуктов. 

Чем крупнее куски лесоматериалов, тем больше получается твердого остатка.

В ходе переработки жижки, осуществляется отстаивание древесной смолы, ее около 7-10%. В это же время происходят разнообразные превращения компонентов. Из смолы выделяют большое количество ценных продуктов. Чаще всего, это уксусная кислота. Ее получают методом экстракции, с дальнейшей ректификацией и тщательной химической очисткой. После этих действий получается пищевой продукт.

Среди газообразных продуктов пиролиза:

• 45-55% диоксида углерода CO2 
• 28-32% оксида углерода CO 
• 1-2% водорода H2
• 8-21% метана CH4 
• 1,5-3,0% прочих углеводородов.

Технологии пиролиза древесины довольно разнообразны. Тем не менее, большая часть применяемых в мировой практике аппаратов полностью устарела и не отвечает всем современным требованиям. Помимо этого, необходимость в пиролизе лесоматериалов все время снижается, потому что уничтожать столь экологичное сырье довольно расточительно. В тоже время сегодня набирает популярность технология пиролиза опилок.

Выход продуктов термораспада

СырьеПродукты термораспада, масс. % от массы а. с. д.угольсмолылегколетучиекомпонентыгазывода

Ель	древесина	37,9	15,3	6,3	18,2	22,3
кора	42,5	18,4	1,9	19,8	17,4
Сосна	древесина	38,0	16,7	6,2	17,7	21,4
кора	40,5	18,2	5,7	19,7	15,9
Береза	древесина	33,6	14,3	12,3	17,0	22,8
кора	37,9	24,0	4,7	18,6	14,8
Осина	древесина	33,0	16,0	7,3	20,4	23,3

Источник: http://wood-prom.ru/clauses/derevoobrabotka/piroliz-drevesiny

Сага про дровяные пиролизные котлы

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

Термин «пиролизные котлы»

Сам термин «пиролизные котлы» надуман, как и весь народный эпический сленг, поскольку пиролизным котлом можно назвать любой отопительный агрегат, использующий твёрдое или жидкое органическое топливо (соляр, уголь, дрова). А всё от того, что напрямую ни уголь ни соляр, ни дрова не горят.

Горят только газообразные продукты их термического разложения – пиролиза. Это летучие углеводороды. Знаю, такое утверждение для многих покажется странным, но это действительно так. Тем не менее, «пиролизными» называют не все котлы подряд, а конкретный вид дровяного отопительного оборудования.

Что такое пиролизные котлы

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

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

Пиролиз древесины

Пиролиз древесины – это её термическое разложениеПиролиз древесины – это разложение древесинного вещества под воздействием температуры. Древесинное вещество – это материал стенок клеток древесины, твердая древесная масса без пустот, плотность которой приинята 1540 кг/м3 для древесины всех пород. Пиролиз древесины – изотермический процесс, который идёт с выделением тепла. В результате своего пиролиза, древесина разлагается на древесный уголь и летучие углеводороды. Продукты пиролиза древесины – это горючие вещества.

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

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

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

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

Обычное горение древесиныПри обычном горении древесины, в едином объёме костра или иного очага одновременно и неразрывно протекают два процесса: пиролиз (термическое разложение) древесины и горение полученных продуктов пиролиза

Пиролизное горение древесиныПиролизное горение древесины – это сложный искусственный процесс, созданный и управляемый человеком.При пиролизном горении древесины, её пиролиз и горение полученных продуктов пиролиза – полностью или частично разнесены в разные объёмы (камеры)При пиролизном горении, в одной камере идёт процесс пиролиза древесины и горит её твёрдая горючая составляющая – древесный уголь). А, газовая горючая составляющая древесины отводится из камеры пиролиза и горит отдельно, в специальной газовой горелке – сопле.При этом, к пиролизному газу подмешивают дополнительный (вторичный) воздух для более качественного сгорания летучих углеводородов и угарного газа, который образуется от неполного сгорания древесного угля (углерода).Зачем нужно пиролизное (раздельное) горение древесины?Разделение процессов горения топлива (древесины) позволяет более полно сжигать дрова, повысить КПД отопительного агрегата и уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу. Раздельное (пиролизное) горение древесины было реализовано с появлением специальных отопительных агрегатов – дровяных пиролизных котлов…с этого момента начинается рассказ про дровяные пиролизные котлы –удивительный продукт человеческого разума.

Что такое дровяной пиролизный котёл

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

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

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

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

Несмотря на то, что пиролиз древесины и добыча древесного угля известны, лет эдак с 1000, пиролизные котлы – популярная и новомодная фишка. В пиролизном котле используется принцип газогенерации горючего газа из топлива и последующего его горения в отдельной камере. Поэтому, наличие двухкамерной конструкции – непременное условие для пиролизного котла.

В пиролизном котле, термическое разложение (пиролиз, газогенерация) топлива и горение продуктов пиролиза – разнесены в разные камеры. Иными словами, сначала топливо (древесина, органика) – в одной камере пиролизного котла превращается в горючий газ (пиролизный газ), а потом, во второй камере пиролизного котла – этот газ горит, как обычный природный газ.

Топливо для пиролизного котла

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

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

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

Чем пиролизный котёл отличается от газогенераторного?

На уровне отопительной техники – пиролизные котлы ничем не отличаются от газогенераторных. Это второе, народное название пиролизных котлов. Но. Иногда, в исключительных случаях, специалисты делают различие между ними, основываясь на принципиальном различии терминов.

В самом начале написания статьи я откопал в Интернете интересное мнение. Оказывается, что пиролиз и газогенерация – это не одно и то же. Несмотр на созвучность понятий. Немного поразмыслив, я согласился с автором и выложил его утверждение здесь.

Повторяю – мнение не моё, но я с ним согласен:

Как было уже сказано – в основу работы ПИРОЛИЗНОГОГО КОТЛА положен принцип пиролизного (раздельного) сжигания топлива. При этом, топливо (древесина) горит (тлеет) в загрузочной камере. Для поддержания этого горения (тления) в загрузочную камеру подаётся первичный воздух. При горении (тлении) дров происходит его термическое разложение (пиролиз), плюс химический процесс соединения окислителя (кислорода из воздуха) с горючими элементами топлива. К горючим элементам топлива относятся, в первую очередь, углерод (С) и водород (Н). Потом, основная часть горючих элементов топлива в виде горючих газов переходит в камеру сгорания для дожигания этих самых газов. Туда же подается вторичный воздух, необходимый для полного окисления горючего вещества. Потом, все это дело горит и удаляется через дымовую трубу.Для полноты картины, нужно отметить, что неполное сгорание древесного угля в пиролизном котле сопровождается обильным образованием угарного газа (СО). Горение древесного угля не имеет отношения к физическому процессу пиролиза древесины, поскольку происходит уже после оного.

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

Что такое газогенератор

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

В основу работы газогенератора положен принцип газогенерации (сухой возгонки) топлива. Как правило, газогенератор – это полностью изолированная ёмкость ретортной или в купольной конструкции, нагреваемая или охлаждаемая снаружи. Первичный воздух для горения топлива в газогенератор не подаётся.

При этом, древесный уголь считается побочным продуктом газогенерации и выгружается из прибора в конце процесса.

Что такое газогенераторный котёл

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

Если соединить газогенератор для получения пиролизного газа и газовый котел для его последующего сжигания – получится газогенераторный отопительный котёл. Газогенераторный отопительный котел – ужасно сложная вещь, поскольку он будет образован от слияния двух, невероятно сложных механизмов.

Если газогенератор установлен непосредственно на отопительном котле, то возможно дожигание  древесного угля прямо на месте, в конце процесса газогенерации При этом, предварительно: нужно отсечь газовую горелку, подать воздух в камеру газогенерации и перенапрвить раскалённые дымовые газы непосредственно в теплообменник.

Работу такого сложного механизма трудно представить на бытовом уровне. Может быть, лет эдак через 300…

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

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

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

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

Вернёмся-же к нашему предмету – пиролизному котлу

и рассмотрим детальней его конструкцию и принцип работы.

Конструкция пиролизного котла

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

Принцип работы пиролизного котла

Футеровка пиролизного котла

Преимущества пиролизных котлов

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

Вот то, что удалось собрать и систематизировать автору:

Источник: http://tehnopost.kiev.ua/drevesina/24-saga-o-piroliznih-kotlah.html

Применяем пиролиз опилок в домашних условиях для получения топлива

Любые древесные отходы можно использовать для получения горючего пиролизного газа.

По соотношению объем/выделение тепла пиролизный газ уступает природному газу (разница в 25–50 % в пользу природного), поэтому его можно использовать в обычных котлах, но в большем объеме.

Кроме того, пиролизный газ можно использовать в качестве топлива для автомобильных двигателей, однако мощность будет ниже на:

• 20–40% по сравнению со сжиженным природным газом (пропан, метан, бутан);
• 30–50% по сравнению с бензином.

Тем не менее, машина будет ехать, а затраты на горючее окажутся существенно ниже. Ведь при езде в обычных режимах мотор никогда не используют на полную мощность.

Единственным минусом использования пиролизного газа окажется меньшее ускорение во время разгона, то есть сложней будет обгонять машины на трассе.

В статье мы расскажем о том:

• что такое пиролиз;
• какое оборудование используют для пиролиза;
• как очищают пиролизные газы;
• как применяют пиролизные газы.

Что такое пиролиз?

Пиролиз – это термическое разложение древесины, в результате которого целлюлоза распадается на:

• водород;
• угарный газ (СО);
• азот;
• водяной пар;
• углекислый газ (СО2).

Пиролиз начинается при температуре 300–400 градусов и протекает при отсутствии кислорода.

Однако для самоподдерживающей реакции необходимо небольшое количество кислорода, чтобы часть древесины горела и поддерживала высокую температуру. Поэтому в пиролизных установках процесс протекает при сильном дефиците кислорода (15–30 % от необходимого).

Если же подать больше кислорода, то пиролизные газы сгорят прямо в установке.

В процессе пиролиза древесина распадается на различные газы и небольшое количество неорганических остатков, поэтому образование золы в пиролизных установках в десятки раз меньше, чем при обычном сжигании отходов древесины.

Поэтому отходы древесины предварительно сушат в специальных установках, о которых вы можете прочитать в статье Оборудование для переработки древесины.

Процесс пиролиза может протекать в любой органике, однако чаще всего для получения газа используют древесные отходы, ветки и другой аналогичный материал.

На теплотворную способность готового топлива влияют плотность и влажность исходного материала, причем под плотностью подразумевают именно удельный вес древесины.

Чем влажней топливо, тем больше энергии будет расходоваться на поддержание процесса пиролиза и тем выше окажется содержание водяного пара на выходе.

Вместе с опилками в газогенератор можно загружать стружку и щепу из здоровой или больной древесины, а также любые отходы обработки и переработки древесины в сухом виде.

Кроме того, в качестве топлива можно использовать даже опавшую листву и древесную кору, однако их теплотворная способность гораздо ниже, чем у здоровой древесины, поэтому время работы газогенератора на одной закладке топлива будет гораздо меньше.

Газогенераторные установки

Аппараты и устройства для получения пиролизного газа называют газогенераторными установками.

Они представляют собой герметичную печь с регулируемой подачей воздуха и возможностью перекрытия дымохода.

Чтобы снизить требования к дымоходу, воздух в них подают принудительно, используя для этого центробежные насосы.

Причем либо используют насос с изменяемой производительностью (это делают с помощью частотного преобразователя), либо устанавливают несколько насосов, чтобы обеспечить максимальную подачу воздуха в режиме розжига.

В результате из установки начинает выходить густой черный дым, который содержит несгоревший углерод (сажу) и пиролизные газы.

Сразу использовать этот газ нельзя из-за большого количества сажи, поэтому его очищают с помощью различных устройств, наиболее популярные из которых циклоны.

Собранную циклоном сажу можно или загружать вместе с отходами древесины в газогенераторную установку или продавать производителям шин. Ведь сажа – один из основных компонентов, доля которого доходит до 30 %.

Кроме того, из пиролизного газа удаляют водяной пар, что повышает температуру его сгорания. Для этого газ проводят через охладитель, где водяной пар конденсируется в виде капелек воды.

По мере накопления воды ее сливают через специальный кран, расположенный внизу охладителя.

После этого газ подают в фильтр тонкой очистки, в качестве которого используют электростатические устройства, картонные картриджи и емкость с водой.

Электростатические устройства работают за счет различной электрической емкости газа и любых твердых частиц.

Под воздействием статического электричества твердые частицы прилипают к положительному или отрицательному электроду (зависит от электрического потенциала частицы), а газ проходит без препятствий.

Картонные фильтры работают по принципу сетки – они пропускают через себя газы и твердые частицы, которые меньше размера пор, пронизывающих весь картридж, поэтому его приходится регулярно менять, что обходится недешево.

Вода в емкости не задерживает газ, но улавливает мельчайшие твердые частицы сажи. По мере загрязнения воду сливают и заливают новую. Слитую воду выпаривают, чтобы получить сажу, которую затем либо отправляют в газогенераторную установку, либо продают производителям покрышек.

Несмотря на то, что опилки – это тоже древесина и основные принципы получения газа из них такие же, для их переработки нельзя использовать обычные газогенераторы.

Это связано с особенностями движения воздуха через массив топлива.

Крупные древесные отходы прилегают друг ко другу неплотно, поэтому воздух между ними легко проходит в любую сторону.

Поэтому в установках, предназначенных для получения пиролизного газа из опилок и стружки, воздух подается в нескольких местах, а отверстие для выхода газа расположено сверху.

Собираясь покупать газогенератор, не забудьте уточнить, предназначен ли он для работы на опилках и стружке. Ведь генераторы, предназначенные для переработки крупных отходов, плохо работают с мелкими, а предназначенные для мелких отходов могут перерабатывать и крупные.

Стоимость газификаторов

Мы подготовили таблицу, в которую включили наиболее популярные модели газогенераторных установок.

Большинство из них предназначены для совместного использования с отопительными котлами, однако их можно приспособить и для других целей.

Кроме того, в список мы включили полупромышленный газогенератор для автомобиля. Чтобы уточнить его параметры и подобрать наиболее подходящий для вашего автомобиля, необходимо связаться с поставщиком по ссылке, которая указана в таблице.

Модель	Дополнительные функции	Мощность/производительность	Цена тысяч рублей	Сайт продавца или производителя
КДО-1	Газогенератор с камерой сгорания и теплообменником для нагрева воды (котел). Возможна покупка без теплообменника и камеры сгорания	15-100 кВт	169	bmpa.info
КСДО-125	Газогенератор с пультом управления и водяным отопительным котлом. При желании может быть установлен другой котел, а также возможна покупка комплекса без котла	125 кВт	495	tayur-kotly.ru
КХ-100В	Газификатор без дополнительного оборудования	100 м3 газа в час	2700	ooo-smog.promportal.su
УГК	Газогенератор для автомобиля	50-100 кВт	460	belgorod.promportal.su
УДСО-60	Газификатор без дополнительного оборудования	60 кВт	300	pifmaster.ru

Высокая стоимость промышленных и полупромышленных газогенераторов вынуждает многих делать эти устройства самостоятельно. Тем более, ничего особо сложного в этом нет.

Мы подготовили ссылки на тематические форумы, где обсуждают изготовление различных моделей газогенераторов.

Там же вы найдете советы, облегчающие поиск материалов для изготовления этого устройства, а также различные рекомендации, которые помогут выбрать ту или иную модель для самостоятельного изготовления.

Вот ссылки на тематические форумы:

1. Форумхаус – изготовление автомобильного газогенератора.
2. Форум самогонщиков – изготовление газогенератора из пиролизного котла.
3. Вашдом – изготовление газогенератора и обсуждение различных моделей.
4. ОстметаллИнфо – изготовление газогенератора для кузнечного горна и рассуждения о его преимуществах и недостатках.

Способы использования пиролизного газа

Этот газ используют для различных нужд.

К газогенератору можно подключить кухонную печь и огонь на ней будет лишь немногим меньше того, который получают, сжигая пропан или бутан.

К нему можно подключить автоген (потребуется более качественная очистка) и при подаче кислорода температура пламени достигнет двух тысяч градусов.

На таком газе хорошо работают газовые электрогенераторы и автомобильные двигатели.

Бензиновый автомобильный мотор, после небольшой переделки, неплохо работает на газе, вырабатываемом газогенераторной установкой.

Дизельный двигатель также может работать на таком газе, но потребуется более серьезная переделка топливной системы.

Полной мощности от такого двигателя не получить, но от ¼ до ½ он выдаст, если хватит производительности газогенератора.

Однако чаще всего пиролизный газ используют для отопления. Ведь 3–4 килограмма опилок дают ту же тепловую энергию, что и 1 м3 природного газа.

Если есть возможность бесплатно или дешево доставать опилки, то экономия получается весьма ощутимой. Поэтому деревоперерабатывающие предприятия, цеха и пилорамы можно отапливать, не тратя денег на покупку энергоресурсов, ведь стружка, щепа и опилки на таких предприятиях появляются постоянно и в огромных объемах.

Из-за большого содержания азота теплотворная способность пиролизного газа ниже, чем любого природного или сжиженного газа.

Для правильного сгорания и выделения нужного количества тепла необходимо увеличивать подачу газа.

Для этого в кухонных печах и отопительных котлах без электронного управления рассверливают жиклеры.

В котлах с электронным управлением увеличивают диаметр жиклеров и меняют прошивку (программное обеспечение).

В автомобилях необходимо полностью переделывать топливную систему, поэтому проще всего перевести на пиролизный газ карбюраторные машины.

Мы рекомендуем переводить на пиролизный газ лишь недорогую технику, которая не находится на гарантии.

Кроме того, переводить любое оборудование на приролизный газ необходимо только после тщательного изучения форумов, на которых пользователи делятся опытом подобных работ.

Также мы рекомендуем максимально серьезно отнестись к очистке топлива, это не только повысит его теплотворную способность, но и снизит риск засорения топливной системы отопительного прибора.

по теме

О пиролизе отходов переработки древесины смотрите в этом видео:

Заключение

Пиролизный газ, который получают из опилок и других отходов древесины, является эффективным и недорогим топливом.

Поэтому использование пиролизных газогенераторов оправдано в тех случаях, когда есть доступ к очень дешевым или бесплатным отходам древесины.

Источник: https://rcycle.net/drevesina/opilki/kak-toplivo/piroliz-v-domashnih-usloviyah