Твердотопливные котлы пиролизного горения: что такое пиролизный котел,цена, изготовление своими руками, твёрдотопливный котёл,пиролизные твердотопливные котлы.

Принцип работы котлов пиролизного горения. Устройство. Типы

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

Что такое пиролиз?

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

Устройство

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

Принцип работы

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

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

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

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

Схема работы

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

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

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

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

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

Плюсы и минусы

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

Подобное устройства имеет свои минусы, к самым распространенным относят:

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

Типы

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

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

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

• Тяга естественная. Используют мощный, высокий дымоход, при этом стоимость аппарата возрастает. Благодаря высокому дымоходу отпадает необходимость электрозависимости.

• Принудительный наддув и тяга. Появляется необходимость в электрике, и отпадает зависимость от погодных условий. К слову, время работы с максимальным КПД вырастает на 5 часов, по сравнению с котлами при естественной тяге.

Котлы различаются по способу использования:

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

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

Заключение

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

Читайте так же:

Пиролизный котёл на твердом топливе ПК «Ретро»-10 в Москве и Московской области

При выборе отопительного прибора для дома, владельцы стараются приобрести максимально эффективное и экономичное устройство, при этом еще и по доступной цене. Одним из немногих, кто подходит под эти требования это пиролизный котел «Гейзер». Благодаря использованию пиролизной технологии сжигания топлива он способен работать более эффективно чем классические модели.

Пиролизное горение, в отличии от классического способа сжигания топлива, использует его более эффективно. Золы практически на остается, а дымовые газы не содержат вредных примесей и состоят практически полностью из углекислого газа и водяных паров. Это положительно сказывается как на КПД пиролизных котлов, который может достигать 90%, так и на экологичности самого котла.

Производитель твердотопливных котлов «Гейзер», костромская компания ООО «КЗКО», на рынке теплового оборудования уже 10 лет. В процессе производства используются только высококачественные материалы и самые современные технологии, что позволяет добиться высокого качества производимой продукции.

К твердотопливным отопительным пиролизным котлам типа ПК «Ретро»-10 относятся котлы с теплопроизводительностью 10 кВт. Такие котлы подходят для обогрева помещений площадью до 100 кв.м, например загородных домов, складов, производственных помещений, некрупных магазинов, библиотек и т.п. Применение пиролизного способа сжигания обеспечивает высокую производительность котлов ПК «Ретро»-10 при низком расходе топлива (топка 1-2 раза в сутки). Простота и удобство эксплуатации данного типа котлов позволяет производить растопку даже при отсутствии специальных навыков. Кроме того, для установки и использования ПК «Ретро»-10 не требуется организации специального помещения.

Основные характеристики

Преимущества пиролизных твердотопливных котлов:

1. Контролируемый при помощи подачи воздуха процесс сгорания топлива, длящийся около 12 -16 часов при единичной закладке топлива по сравнению с 3 – 4 часами при использовании обычных дровяных котлов.
2. Полное сгорание топлива, которое обеспечивает значительную экономию и отсутствие необходимости очистки дымохода и выемки золы.
3. Сжигание топлива в два этапа для обеспечения низкого количества воздуха в уходящих газах, что также способствует экономии.
4. Управление горением. Автоматизация работы твердотопливного котла по принципу автоматизации газовых или жидкотопливных котлов возможна благодаря широким возможностям управления процессом горения пиролизных газов.
5. Экологичность. При работе котла, количество вредных газов, поступающих в атмосферу, значительно снижено за счет расщепления угарного газа в верхней камере под воздействием высоких температур.
6. Использование сухого топлива и крупных дров большого диаметра. Необходимость отказа от применения влажного топлива способствует экономии и повышению эффективности ведения хозяйства. Твердотопливные пиролизные котлы дают на 4–7 % больше экономии.
7. Использование в качестве топлива практически любых видов древесины влажностью не более 20%, а также возможность разовой подкладки топлива в сутки обеспечивают высокую производительность и экономичность работы пиролизных котлов. Повышенное отделение тепла при минимальном расходе топлива обусловлено высокой температурой сгорания древесного газа, которая в несколько раз превышает температуру сгорания дров и угля.

Лучший выбор пиролизных отечественных и импортных котлов.

При отсутствии магистрального газоснабжения котлы, работающие на
твердом топливе, становятся оптимальным вариантом отопления. Они просты в
обслуживании и достаточно эффективны. Но где купить пиролизные котлы
длительного горения по выгодной цене? Решение этого вопроса доверьте
нам. Наш интернет-магазин Купитькотлы.РФ занимается реализацией отопительного
оборудования не первый год, поэтому предлагает своим клиентам только
лучшие модели котлов. Если Вы проживаете в Санкт-Петербурге или любом
другом городе России, можете выбирать наш интернет-магазин Купитькотлы.РФ. Вас приятно
удивит наш ассортимент. Ваш заказ может быть доставлен в любую точку РФ
удобной вам транспортной компанией.

Преимущества пиролизных котлов

Твердотопливный пиролизный котел прекрасно подойдет как для обогрева
жилого дома, так и для офиса или промышленного сооружения. В качестве
топлива такое оборудование может использовать дрова, древесные отходы,
специальные брикеты и пеллеты. Кроме того, в последнее время
распространение получили пиролизные котлы, работающие на угле и коксе.
Стоит отметить некоторые особенности такого обогревателя, а именно:

• 
  выход оборудования на заявленную производительность занимает от получаса до часа, за это время котел нагревается до 60-90°C и прогревает систему отопления;
• 
  малый расход твердого топлива, по сравнению с котлами прямого горения, экономия до 3 раз;
• 
  увеличенный срок горения на одной закладке до 16 часов;
• 
  котел имеет высокую производительность – до 92%, а благодаря тому, что топливо сгорает полностью, зола отсутствует;
• 
  наличие котлов любых мощностей от 10 кВт до 2,5 мВт;
• 
  благодаря наличию современной автоматики, обогреватель способен
  поддерживать стабильную температуру в течение всего времени работы.

Важно также то, что для корректного функционирования системы необходимо оборудовать правильно дымоход.

Как заказать у нас?

Чтобы приобрести пиролизный котел у нас, достаточно заполнить форму
заказа. Остались вопросы? Не стеснитесь и задавайте их нашим
квалифицированным специалистам по номеру: +7 (812) 947-69-80. Наши
консультанты всегда будут рады помочь Вам определиться с выбором. Также
Вы можете отправить Ваш вопрос на адрес электронной почты или заказать
бесплатный обратный звонок с сайта.

длительного горения, твердотопливные на угле, опилках, дровах, брикетах

Еще совсем недавно при выборе топлива практически для любых котлов всегда отдавалось предпочтение газу, а твердые виды оставались на втором месте. Но технологический прогресс не стоит на месте, и современные технологии позволяют качественно использовать любой вид топлива, в том числе и твердый. Для этого были разработаны специальные пиролизные котлы.

Процесс генерации тепла

Отопительный агрегат работает по принципу, в основе которого заложен пиролиз. Так, в процессе тления происходит распад топлива на две составляющие: уголь и газ. Медленное горение обеспечивается за счет ограничения подачи воздуха в печи. Продукты распада в виде газа улавливаются для участия в дальнейших тепловых процессах.

Пиролизный газ разбавляется воздухом и сжигается при более высоких температурах. В результате такого взаимодействия происходит веделение тепла.

Требования к горючему веществу

В зависимости от качества топлива, которое сжигается, определяется тип отопительного оборудования.

Существует два вида пиролизных печей:

• энергонезависимые;
• утилизаторы отходов.

Они различаются между собой качеством горючего, которое в них сжигают.

Энергонезависимые газогенераторы

Для них необходимо использовать топливо с минимальной влажностью. Это обеспечит длительный срок эксплуатации. Максимальное значение не должно превышать 25%.

Использование качественной древесины позволяет получать 4 кВт/час при тлении 1 кг горючего. Это отличный вариант для отопления дома.

Утилизаторы отходов

Пиролизные котлы длительного горения этого типа не слишком привередливы к топливу. Использоваться могут и торф, и отходы древесины, а также некачественные сорта угля. Требования к влажности не так высоки, как в предыдущем варианте — допускается влажность до 50%.

Но сырая древесина (отходы) снижают мощность дровяного котла в 2 раза. Это связано с тем, что влажное топливо плохо горит и выделяет много дыма.

Виды используемого топлива

Древесина и ее отходы могут использоваться в различной форме:

• бруски размерами 250×450;
• опилки различной величины;
• брикеты, сформированные из остатков переработки.

Дрова производятся в основном из древесины лиственных пород, но применяются и хвойные. Кроме древесины могут использоваться различные виды угля. Выбор топлива зависит от времени его сгорания. Этот показатель имеет разные значения:

• черный уголь – 10 часов;
• бурый концентрат – до 8 часов;
• мягкое дерево – 5 часов;
• древесина твердая – 6 часов.

Устройство газогенераторов

Характерной особенностью конструкции является наличие двух камер в топке. Верхняя камера предназначена для загрузки дров и первичного процесса тления. В нижней камере происходит сгорания смеси газов и выделение тепла. Между собой они разделены газифицирующей форсункой. Чаще всего ее изготавливают из огнеупорного бетона. Топка является основным элементом, но кроме нее в конструкции предусмотрены и следующие узлы:

• дымосос;
• трубы и патрубки дымохода;
• система подачи и вывода воды;
• всевозможные регуляторы;
• корпус.

Принцип работы

Конструкции котлов могут быть разными, но существенных отличий в принципе работы у них нет. Он обозначен несколькими операциями:

1. устанавливается режим горения;
2. производится загрузка верхней камеры дровами;
3. разжигается топливо;
4. достигается необходимая температура в топке;
5. ограничивается поступление кислорода, и регулятор переводится в режим тления, в процессе которого образуется пиролизный газ;
6. затем он поступает в форсунку, где происходит его смешивание с воздухом;
7. полученная газовая смесь перегоняется в нижнюю камеру, где происходит его сгорание и выброс тепла, которое расходуется на обогрев дома.

Весь рабочий цикл теплогенератора можно определить двумя основными этапами:

• образование газа в загрузочной камере при температуре 200–800 ºС;
• сжигание пиролизной газовой смеси в отсеке сгорания при нагреве до 1200 ºС.

Выделяющееся в процессе тепло нагревает воздух. Применение механизма пиролиза ставит газогенератор на ступеньку выше дровяного котла прямого сгорания.

Процесс запуска

Если котел правильно работает, то горящее пламя будет желтовато-белого цвета. Чтобы достичь этого, необходимо правильно запустить оборудование: перед закладкой угля или другого горючего следует нагреть загрузочную камеру до температуры 600–800ºС.

После загрузки топлива происходит его возгорание, и теперь можно переключать оборудование на пиролизный цикл. Также необходимо включить дополнительную тягу, которую обеспечивает дымосос. Придерживаясь простых правил, можно обеспечить медленное бескислородное сгорание угля с полезным выделением тепла.

Преимущества

Весь процесс сгорания и получения тепла автоматизирован в отличие от печей прямого сгорания. Также оборудование позволяет регулировать мощность в пределах 50–100%. Кроме этих параметров их эксплуатация связана с рядом плюсов:

• не требуется регулярная чистка от сажи и пепла, потому что топливо сгорает практически полностью;
• быстрый прогрев дома — повышение температуры на 20ºС происходит за полчаса;
• экономия горючего за счет увеличенного цикла сгорания одной закладки;
• коэффициент полезного действия в зависимости от модели составляет 80–85%;
• безопасность, простота и удобство в управлении.

При отсутствии доступа к газовой магистрали пиролизные твердотопливные котлы – это оптимальный вариант отопительного оборудования.

Недостатки использования газогенераторов

Большой перечень преимуществ может быть немного омрачен рядом минусов. Прежде чем остановить свой выбор на таком отопительном агрегате следует изучить и недостатки:

• высокие требования к используемой древесине, как к виду топлива;
• отсутствие автоматизированного режима загрузки;
• использование принудительной тяги требует расхода электроэнергии, а это дополнительные затраты;
• отсутствие возможности нагрева воды, что связано с тем, что во всех моделях предусмотрена только одноконтурная система;
• высокая стоимость.

Область применения

Используются пиролизные котлы длительного горения как в гражданских, так и промышленных помещениях. Если речь идет о больших площадях, выбор такого источника тепла будет оптимальным вариантом. Установка же генератора в маленьком доме нецелесообразна и не оправдывает себя.

Главной проблемой твердотопливных печей, всегда было выделение дыма, газа. Кроме запаха в воздух попадали и токсические испарения. Процесс пиролиза решил эту проблему полным сгоранием топлива, поэтому побочные эффекты сведены к минимуму.

Экологический фактор становится все более приоритетным при выборе источника обогрева. Очень часто печи используют на предприятиях деревообрабатывающей и легкой промышленности. С их же помощью утилизируются отходы, и генерируется достаточное количество тепла для обогрева дома.

Пиролизные котлы с каждым годом пользуются все большей популярностью при установке системы отопления. Хотя они и имеют несколько недостатков, такие параметры, как высокая эффективность и экологичность вполне их компенсируют. Газогенераторы имеют высокую стоимость, которая в 1,5 раза превышает классический вариант. Но они окупятся в кратчайшие сроки за счет снижения расхода топлива.

PPT — ТЕРМОХИМИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА — Процессы пиролиза, газификации и сжигания биомассы и отходов. PowerPoint Presentation

.

PPT — ТЕРМОХИМИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА — Процессы пиролиза, газификации и сжигания биомассы и отходов PowerPoint Presentation

.

PPT — Advanced Boiler Control for Biomass / Solid Fuel Boilers PowerPoint Presentation

.

Пластик для топливных технологий — нефтегазовый портал

Автор: Мауро Капочелли, научный сотрудник, Университет UCBM — Рим (Италия)

1. Описание темы

Рост экономики и потребления в сочетании с современными моделями производства привел к постоянному увеличению количества отходов пластика. Мировое производство твердых бытовых отходов (ТБО) превысило значение 3 · 10 ⁶ т / сутки и должно почти удвоиться к 2025 году [1].Пластиковые отходы (PSW) составляют более 10% в промышленно развитых, а также в менее развитых странах ( см. Диаграмму 1 ). Производство пластика в 2007 году превысило 200 миллионов тонн и растет со скоростью 5% в год [2]. Самый высокий процент приходится на тару, упаковку, безалкогольные напитки, обычно синтезируемые с использованием невозобновляемых ресурсов. В этом контексте переработка пластика представляет собой проблему, а также прекрасную возможность с целью сохранения земли (используемой для утилизации) и уменьшения воздействия на производство, т.е.е. использование сырья и выбросы парниковых газов. В настоящее время все больше усилий уделяется развитию методов переработки и комплексных стратегий. В 2012 году жители Северной Америки произвели около 251 миллиона тонн мусора и переработали (и / или компостировали) почти 35% из них [3] . Существующие пути рециркуляции представлены на Рисунке 1; каждый из них обладает уникальными преимуществами, которые делают его подходящим для конкретных приложений, мест и требований. Механическая переработка (первичная путем повторной экструзии выбранных материалов и вторичная из смешанного сырья) включает физическую обработку, направленную на повторное включение материалов в производственный цикл с низким энергопотреблением и практически нулевым выбросом загрязняющих веществ.Методы термохимического преобразования включают полное или частичное окисление материала с образованием тепла, энергии и / или газообразного топлива, масел и угля. Такой вид обработки приводит к образованию побочных продуктов, которые необходимо обрабатывать и / или утилизировать. Методы преобразования пластиковых отходов в топливо (третичное) зависят от типов пластмасс, которые будут использоваться, и обычно реализуются с помощью технологических схем, включающих газификацию и пиролиз. Как правило, переработка пластиковых отходов в топливо требует использования безопасного и горючего сырья.В этой области метод сжигания с рекуперацией энергии (четвертичный) является основным конкурентом, обеспечивающим наилучшую эффективность с, в первую очередь, серьезным воздействием на окружающую среду из-за выброса вредных газов, таких как диоксины, хлористый водород, твердые частицы и углерод. диоксид. В процессе термохимической конверсии также возможно комбинировать различные виды сырья в гибридных схемах, используя ценность низкокачественного топлива.

Рисунок 1 — Состав твердых бытовых отходов в 2012 г. по регионам [4]

Рисунок 2 — Схема переработки твердых пластиковых отходов (адаптировано из Panda et al., 2010) [5]

Доступные консолидированные методы конверсии пластмасс в жидкое топливо в основном основаны на процессах пиролиза и / или газификации с образованием трех различных фаз: твердой фазы (полукокс, 5–25 мас.%), Жидкой фазы (смола, 10–10%). 45 мас.%) И газовой фазы [6]. Первоначально производимые углеводороды C20 – C50 подвергаются крекингу в газовой фазе для получения более легких углеводородов, таких как этан и пропен, которые нестабильны при высоких температурах и реагируют с образованием ароматических соединений, таких как бензол или толуол.Более высокие температуры (выше 500 ° C) и более длительное время пребывания препятствуют образованию смол и увеличивают образование кокса, метана и водорода. Содержание хлоридов в сырье и гидродинамика являются основными параметрами, которые необходимо контролировать. Масла, произведенные из пластмасс, имеют высокую теплотворную способность, сравнимую с теплотворной способностью газойля, полученного из нефти (см. Таблицу 1, извлеченную из соответствующего Бюллетеня Королевского химического общества [7]).

Таблица 1 — Топливные свойства масел, полученных в результате пиролиза различных отходов

2.Приложения

Применение термохимического преобразования может быть представлено схемой, предложенной Mastellone et al., 1999 [8]. Пиролиз представляет собой термическое разложение в среде инертного газа, такого как азот; типичная схема представлена ​​на рисунке 3. Пластиковые материалы вводятся в реактор, где они разлагаются при 400–600 ° C; основным продуктом процесса является маслянистая смесь жидких углеводородов, полученная в результате конденсации разложившихся паров.Выпаренное масло также можно дополнительно подвергнуть крекингу с использованием катализатора. Температура кипения добываемой нефти регулируется условиями работы реактора, типом реактора и наличием катализатора. Обычно углеводороды с высокими температурами кипения, такие как дизельное топливо, керосин и бензин, затем фракционируют посредством фракционной перегонки. Две основные проблемы, связанные с термическим крекингом, — это пределы конверсии и большое распределение молекулярной массы в продукте пиролиза, что приводит к ограниченной рыночной стоимости.В этом контексте использование катализаторов позволяет снизить температуру крекинга и / или увеличить скорость реакции, а также повысить селективность и, следовательно, качество продукта. Основные преимущества каталитического процесса приведены в таблице 2, а основным недостатком является потеря активности катализатора из-за образования кокса.

Рисунок 2 — Схема процесса термолиза твердых пластиковых отходов [9]

Таблица 2 — Сравнение термического и каталитического крекинга [10]

Одна из первых широко распространенных технологий пиролиза появилась в 1978 году под названием PYROPLEQ.Он основан на пиролизе при температуре около 500 ° C во вращающемся барабане с внешним обогревом и сжигании газа при 1200 ° C. Система была объединена с циклом когенеративного ранкина (2,2 МВт) и финансировалась за счет PSW. Процесс BP состоит из псевдоожиженного слоя, нагретого до 500 ° C в отсутствие воздуха; при разложении образуются пары углеводородов с высоким содержанием мономеров и относительно низким процентным содержанием метана, а также такие загрязнители, как HCl, которые необходимо нейтрализовать адсорбцией извести. Выход при производстве жидкого топлива составляет 85%, в то время как производимые твердые частицы обычно до 0.2 кг / кг общего количества твердых веществ. Система была создана в Шотландии с производительностью 25 000 тонн в год после серии пилотных испытаний. Процесс BASF начался в 1994 году с пилотной установки мощностью 15 000 т / год в Германии. Он состоит из стадии предварительной обработки (измельчение и разделение) и многоступенчатого процесса плавления и восстановления. HCl перерабатывается на заводе по производству соляной кислоты. Процесс NKT реализует термическую конверсию смесей отходов в реакторе при низком давлении (2–3 бара) и умеренной температуре (375 ° C) и доказал свою эффективность для обработки PSW, особенно для кабелей из ПВХ [11].

Газификация достигается путем реакции при высокой температуре (600-800 ° C) с контролируемым количеством кислорода и / или пара (газифицирующий агент). Фактор воздуха обычно составляет 20-40% от количества воздуха, необходимого для сгорания PSW. [12] В процессе окисляется углеводородное сырье для генерирования тепла эндотермической деполимеризации и получения (первичной) газообразной смеси монооксида углерода и водорода с незначительным процентным содержанием газообразных углеводородов. Полученный синтез-газ можно использовать в качестве источника энергии для процессов горения или в качестве источника химических строительных блоков, из которых можно производить химические вещества.Процесс Texaco, схематически изображенный на Рисунке 4, представляет собой один из основных промышленных примеров газификации PSW. Впервые он был испытан в пилотном масштабе в США (10 т / день) в 1997 году. На стадии сжижения пластмассовые отходы подвергаются крекингу (деполимеризация в мягких условиях) на синтетическую тяжелую нефть и газовые фракции. На втором этапе нефть и конденсированный газ нагнетаются в увлеченный газификатор с кислородом и водяным паром при 1200-1500 ºC. Давление газификации можно отрегулировать в соответствии с давлением технологического процесса ниже по потоку.Синтез-газ содержит небольшие количества CH ₄ , CO ₂ и инертный, помимо основных компонентов CO и H ₂ , и обрабатывается для удаления HCl и HF и. В последние годы интенсивно проводится газификация пластмасс, что дало полезные результаты. Многие исследования сосредоточены на псевдоожиженном слое, совместной газификации [13] и двухступенчатой ​​газификации с целью преодоления связанных технологических проблем: обращения с исходным сырьем, изменчивости физических характеристик сырья, низкой теплотворной способности и образования смол.

Рисунок 3 — Аппарат для пиролиза отработанных полимеров

(1. Транспортировка, 2. Выборочный сбор, 3. измельчение, 4. Промывка, 5. Сушка, 6. Хранение отходов, 7. Хранение катализатора, 8. Реактор, 9. Хранение отопительного газа, 10. Блок разделения, 11 Фильтр катализатора) [14] .

Рисунок 4 — Принципиальная схема процесса газификации Texaco [15]

Метод химической конверсии также может рассчитывать на процесс гидрирования .Он представляет собой потенциальную альтернативу разрыву длинных полимерных цепей с образованием высоконасыщенных продуктов и предотвращению присутствия олефинов в жидких фракциях. Более того, по сравнению с другими видами обработки водород способствует удалению Cl, N и S. Основные недостатки связаны с подачей водорода и необходимостью использования катализатора и / или работы при более высоком давлении. Основная технология, применяемая при переработке PSW с помощью технологии гидрогенизации, основана на процессе Veba, рожденном в области технологий сжижения угля.Комбинированный крекинг Veba [16] (VCC ™) — это процесс гидрирования в суспензионной фазе с интегрированным гидрокрекингом для преобразования нефтяных остатков с очень высокими степенями конверсии (> 95 мас.%, 524 ºC). Процесс, описанный в отчете Veba [17], преобразует твердые углеводороды в легкие дистилляты путем добавления водорода через двухступенчатые реакторы, отделенные горячим сепаратором, который извлекает непрореагировавший высококипящий материал и добавку; нижний продукт подают в вакуумную перегонку для извлечения растворенных дистиллятов из остатка.Извлеченные продукты подают на стадию дистилляции вместе с верхними продуктами горячего сепаратора и, следовательно, направляют на вторую стадию гидроочистки / гидрокрекинга в каталитическом реакторе с неподвижным слоем (см. Фиг.5).

Следует упомянуть проект «Преобразование пластиковых отходов в топливо» Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) [18]. ЮНЕП также составила в 2009 году перечень промышленных предприятий, появившихся в этой области, с подробным списком поставщиков технологий.Список технологий вместе с соответствующими основными характеристиками был взят из сборника ЮНЕП [19] и представлен в таблице 3.

Рисунок 5 — Схема технологического процесса VCC ™ [20]

Таблица 3 — Установки по производству топлива

_______________________________

[1] http://siteresources.worldbank.org/INTURBANDEVELOPMENT/Resources/336387-1334852610766/Chap3.pdf

[2] Patni et al., 2013. ISRN Renewable Energy http://dx.doi.org/10.1155/2013/902053

[3] http://www.epa.gov/epawaste/nonhaz/municipal/

[4] http://www.proparco.fr/jahia/webdav/site/proparco/shared/PORTAILS/Secteur_prive_developpement/PDF/SPD15/SPD15_key_data_uk.pdf

[5] А.К. Panda et al. / Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики 14 (2010) 233–248

[6] С. Al-Salem et al., 2009_Waste Management 29. 2625–2643

[7] Королевское химическое общество, Группа химии окружающей среды, 2012.ISSN 1758-6224 (печатный) 2040-1469 (онлайн)

[8] Мастеллоне М.Л., 1999. Термическая обработка пластиковых отходов с помощью реакторов с псевдоожиженным слоем. Кандидат наук. Диссертация, факультет химического машиностроения, Второй университет Неаполя, Италия

[9] С. Al-Salem et al., 2009_Waste Management 29. 2625–2643

[10] Butlet et al., 2011_ Waste Biomass Valor

[11] С.М. Al-Salem et al., 2009_Waste Management 29. 2625–2643

[12] A. Brems et al. / Естественные науки 5 (2013) 695-704

[13] Brachi et al., 2014. Топливо 128. 88–98

[14] Н. Miskolczi et al., 2009. Технология переработки топлива 90. 1032–1040

[15] A. Brems et al. / Естественные науки 5 (2013) 695-704

[16] http://www.kbr.com/Technologies/Refining/Veba-Combi-Cracking/

[17] http://www.kbr.com/Newsroom/Publications/Brochures/Veba-Combi-Cracking-Technology.pdf

[18] http://www.unep.org/ietc/OurWork/WasteManagement/Projects/wastePlasticsProject/tabid/79203/Default.aspx

[19] Программа ООН по окружающей среде.Отдел технологий, промышленности и экономики. Международный центр экологических технологий, Осака / Сига, Япония. Преобразование пластиковых отходов в ресурс. Сборник технологий

[20] http://www.kbr.com/Technologies/Refining/Veba-Combi-Cracking/

.