Пиролизный теплогенератор: Теплогенератор пиролизный на твердом топливе для воздушного отопления ТГ-90

Содержание

Пиролизный воздушный теплогенератор D-P — воздушного отопления жилья, ферм, теплиц., видео

Воздушный теплогенератор D-P 30-150 кВт- полу-промышленный (бытовой) воздухонагреватель пиролизный предназначен предназначен для экономичного воздушного отопления теплиц, жилых и производственных помещений, гаражей, подвалов, хлевов, кунгов, ферм, сушильных камер, где необходим кратковременный или быстрый нагрев. При этом температура в теплогенераторе без слива воды может опускаться до минусовых значений.

Твердотопливный теплогенератор D-P 30-150 кВт Благодаря высокому качеству, современному дизайну и производной технологии работает очень тихо и с большой производительностью.

В комплект воздушных теплогенераторовD-P входят нагнетательная турбина, электронный блок управления, дымосос продуктов горения

 

По своей конструкции полу-промышленный воздухонагревательD-P в роли стандартного теплоносителя использует горячий воздух. В связи с этим не нужно вкладывать деньги в дорогую систему водяного отопления — трубопроводы, радиаторы, запорной арматуры, систем ХВО, в связи с этим существенно упрощается и удешевляется стоимость отопления. Температура нагретого воздуха который выходит с теплогенератора имеет температуру от 40 до 120 градусов. Воздушный Теплогенератор на твердом топливе имеет высокий КПД — 95% , что позволяет при низких эксплуатационных затратах получать дешевое тепло.


В качестве топлива в Воздухонагревателях с ручной подачей используется дрова, брикеты, торф и другое топливо которое горит. По мощности теплогенераторы выпускаются от 30 до 150 кВт, что позволяет отопить даже жилое помещение или теплицу площадью от 300 до 1700 м.кв.

Области применения Воздушных теплогенераторов

  • Обогрев промышленных помещений (склады, цехи, выставочные залы)
  • Обогрев ферм и теплиц
  • Сушение зерновых. (Горизонтальные стационарные сушилки, вертикальные силосные сушилки
  • Сушение Кукурудзы
  • Сушение сухофруктов, трав, хмеля
  • Сушение древесины (стационарные и транспортабельные камеры сушилки)

Модельный ряд Теплогенераторов

Серийно выпускается 3 модели воздушных теплогенераторов с номинальной мощностью от 30 до 5000 кВт, для отопления теплиц и помещений с максимальной площадью от 300 до 50000 м2 соответственно. Все выпускаемые пиролизные воздухонагреватели объединены общим назначением, принципом действия и применяемым топливом.

 

Основные типы теплогенераторов

  • P — Пиролизного типа (ручная подача дров)
  • R — Ручная подача дров или угля
  • RA — Ручная и автоматическая загрузка топлива (пеллет, угля-семечки, зерна, дров, кускового угля)
  • A — Полностью автоматическая подача топлива (пеллет, угля-семечки, зерна)

Преимущества пиролизных воздушных теплогенераторов серии D-P


  1. Ответственные элементы футеровки выполнены из жаростойкого бетона производства США.
  2. В конструкции теплообменника используется жаропрочная сталь (в-ва Германии, Италии).
  3. Электронная система автоматической поддержки температуры на выходе с цифровой индикацией.
  4. Безопасная конструкция, которая исключает попадание продуктов сгорания в теплоноситель (воздух)

Принципиальная схема воздушного теплогенератора пиролизного D-P 30-150 кВт

Технические характеристики воздушного теплогенератора D-P 30-150 кВт


МОДЕЛЬ:

D-30P

D-50P

D-100P

D-150P

Мощность, кВт:

30

50

100

150

Объем помещения, м3

800

1500

3000

4500

Производительность на выходе, м3/ ч:

1000

1700

4700

5000

Температура воздуха на выходе, ° С:

90

90

65

90

Рабочий цикл, ч

4-8

4-8

4-8

4-8

Расход топлива (при влажности-10%), кг / ч:

9-11

15-20

30-40

40-50

Объем топливного бункера, дм3

130

310

430

600

Максимальная длина поленьев, м:

0,5

1,0

1,0

1,0

Потребление электроэнергии, кВт:

0,55

1,5

4,0

5,5

Напряжение питания, В:

220/380

380

380

380

Вес, кг:

530

1050

1550

2100

Габариты (ВхШхД, мм): (или необходимая площадь, м2)

1900

700

1000

2650

930

1630

2650

970

1890

2960

140

420

Пиролизный теплогенератор (предтопочная камера) для парового котла ДКВР

Пиролизные теплогенераторы это суперсовременная конструкция и новый подход в сжигании твердого топлива.   теплогенератор твердотопливный типа СВДТ спроектирован инженерами с 25 летним опытом в области теплотехнической инженерии и подступает для модернизации парового газомазутного отопительного прибора тип ДКВР.
 Твердотопливные теплогенераторы типа СВДТ с складом для горючего  шнековой подачей твердого топлива  созданы для горения ( опилок, щепы,  шелуха подсолнечника, пеллеты, брикеты, торфа и т.д.) на  производственных и  сельскохозяйственных предприятиях использующих газовые, газомазутные паровые отопительные приборы, а также сушилки зерна и сушилки барабанного типа.
Инновационные пиролизные теплогенераторы (предтопки), дают возможность  применять котлоагрегаты без утраты их теплотехнической мощности. Данный вид обогревателей  помогает устанавливать их на  существующую систему. Чистка золы быть может как в ручном так и в автоматическом режиме в необходимости от зольности горючего. Автоматическая подача твердого топлива и чистки золы разрешают системе работать безпрерывно 24/7, другими словами бесперебойная подача пара.
 
Сжигание твердого топлива происходит в 2 шага, поначалу горения  происходит в основной камере горения и пиролиза  2-ой шаг это  вихревая камера с вторичной подачей кислорода где и  происходит абсолютное горения  пиролизного газа, таковым образом достигается КПД 95%, уменьшаются  вредные выбросы товаров сжигания в атмосферу (наименьшие чем от газовых систем). теплогенератор пиролизный типа СВДТ представляет собой конструкцию, сваренную из  качественной жаростойкой стали S = 6, 8, 10 мм. Обратите внимание на то, что внутренняя часть теплогенератора на твердом топливе вполне футерованная огнеупорным кирпичом, который выдерживает высочайшие температуры до 1600 градусов цельсия.
В пиролизном теплогенераторе применена неповторимая охлаждающая система корпуса, забор кислорода для горения осуществляется по всему периметру с нижней части  теплогенератора пиролизного  проходит верх к пропеллерам и подается в камеру горения  нагретым до температуры 45-50 градусов Цельсия. Решетки, на которых происходит процесс горения, сделанные из шамотного кирпича, что продлевает срок службы предтопка, предотвращает деформацию.
Блок управления, помогает предтопку  работать в автоматическом режиме,  персонал на программаторе лишь  выбирает нужное давление пара. Как опциональная функция, блок управления  комплектуется дистанционным управлением по телефону либо ПК.
Бункер с автоподачи делается персонально в каждом случае, беря во внимание условия расположения конструкции. Опциональной опцией  комплектуется датчиками уровня горючего.
Удаление золы происходит в ручном режиме, для высокозольного твердого топлива комплектуется  автоматизированной шнековой  системой удаления золы.Принципиальным показателем является экономия средств на  топливные ресурсы, которые составляют от 50 до 80% по сопоставлению с газовыми системами. Ниже в таблице приведен пример на 1, 5, 10 тон пара в час. Горючее щепа 35 % влажности 2600 ккал/кг

Назначение Предтопочной камеры

  • Усовершенствование  газовых , газомазутных Паровых котлов ДКВР ( E, КЕ, Loos, Bosch, AVOGADRO и др. )
  • Усовершенствование газовых  Водогрейных котлов
  • Усовершенствование газовых  воздушных зерносушилок, сушилок дерева

Установка  теплогенератора пиролизного
Устройство устанавливается на существующую систему (паровой котлоагрегат) без реконструкции  бойлерной, благодаря персональной разработке для каждого объекта  теплогенератор твердотопливный просто адаптируется к оборудованию.

Используемые отопительные приборы для перехода на био горючее

ТИП котла

МОДЕЛЬ котла

СОСТОЯНИЕ ИЛИ ТЕМПЕРАТУРА ПАРЫ, ° С

Газомазутный паровой котел типа ДКВР

ДКВР- 2,5-13, ДКВР- 4-13, ДКВР-6,5-13,   ДКВР — 10 -13, ДКВР- 20-13-250, ДКВР- 6,5-2,3, ДКВР- 10-23

Насыщенный

*Газомазутные  паровые устройства ДКВР-2,5; 4; 6,5; 10; 20 (Двухбарабанный котел Вертикально — водотрубный Реконструированный) с газомазутными топками созданы для выработки насыщенного либо  перегретого пара, идущего на технологические нужды производственных компаний, в системы отопления, вытяжки и горячего водоснабжения котлоагрегат ДКВР. ДКВР имеет сборную конструкцию, что разрешает  устанавливать его в  бойлерной, не разрушая стенок, и быстро  подключить к уже имеющимся системам.Возможен перевод отопительного прибора с  1-го вида горючего на иной.Возможность перехода отопительного агрегата в водогрейный режим.Суперсовременные отопительные приборы ДКВР оснащаются таковыми горелками, которые разрешают применять фактически все  самые суперсовременные технологии и принципы регулирования почти всех действий горения горючего и работы отопительного агрегата.
Основное Горючее теплогенератора

  •     Щепа
  •     Пеллета
  •     Торфобрикет
  •     Бурый уголь
  •     лузга семечки

Достоинства  теплогенератора пиролизного

  • Срок окупаемости 1-3 месяца
  • 1 год гарантии
  • Срок службы 15 лет
  • Решетки из шамотного кирпича. Решетки изготавливают из шамотного кирпича, что  предотвращает их от прогорания либо деформированию. По мере необходимости их можно просто заменить.
  • Цифровая панель управления
  • КПД 95%
  •  автоматизация процесса подачи и горения твердого топлива.
  • Аварийная защита поврежения шнека. В случае попадания постороннего объекта в бункер что приводит к остановке шнека 2-ой шнек работает продуктивнее чтоб дополнить нехватку горючего. Остановка шнека  устраняется нажатием клавиши РЕВЕРС что выталкивает сторонний объект в бункер.
  • Облицовка внутренней части  теплогенератора пиролизного огнеупорным кирпичем
  • Камера пиролиза газов СО. В  вихревой камере  происходит полное сгорание  пиролизного газа, который  появляется в процессе горения твердого топлива. Таковым образом увеличивается температура газов, уменьшаются  вредные выбросы товаров сжигания в атмосферу. Камеры дожига с вторичной подачей кислорода  изготавливают от 1 МВт.
  • Автоматическое удаление золы (для  высокозольного твердого топлива)
  • Система пожаротушения
  • Размещение склада с фронта  теплогенератора твердотопливного с  правой либо  левой стороны (в необходимости от особенностей монтажа)
  • Воздушное остывание корпуса
  • Установка без реконструкции отопительного агрегата
  • Котловая сталь 6, 8, 10 мм.
  • Дистанционное управление (опциональная функция)
  • Полная сервисная поддержка

Твёрдотопливный теплогенератор

Существует множество видов теплогенераторов. Это газовые, жидкотопливные (дизельные), универсальные (по использованию топлива), электрические и твердотопливные. Теплогенератор на твердом топливе применяется как оборудование для обогрева помещений различных площадей и направлений, таких как сельскохозяйственные помещения, склады и производственные помещения. Твердотопливный теплогенератор работает как на угле, дровах, топливных брикетах, гранулах, так и на отходах деревопереработки — опилках, стружке, щепе, и других. Работает он по принципу принудительного воздухообмена. Различают классический и пиролизный воздушный теплогенератор на твердом топливе.

Пиролизный воздушный теплогенератор

Классический твердотопливный теплогенератор работает по принципу «обычной печи», то есть сгорание топлива происходит в камере сгорания, и выделяется тепло.

При работе пиролизного теплогенератора в камеру загрузки помещается топливо и поджигается. Под воздействием высоких температур вкупе с недостатком воздуха происходит обугливание топлива и выделяется газ. Нагрев газа происходит в камере сгорания, где он, собственно, сгорает, после чего вентилятором прокачивается воздух, нагревается и подается на обогрев воды, воздуха, или другие технические нужды. Происходит более равномерное отапливание помещения за счет направленного движения нагретого воздуха. Такие котлы более удобны и их производительность выше, имеют почти полное сгорание топлива.

Чугунные и стальные тепрогенераторы

Также тепрогенераторы могут быть чугунные и стальные. Чугунные менее чувствительны к качеству воды, долго нагреваются и остывают, конструкция таких котлов позволяет производить чистку реже, и они довольно неприхотливы в эксплуатации. Стальные теплогенераторы, как правило, более компактны и имеют привлекательный внешний вид, быстро нагреваются и более удобны в эксплуатации.

Кроме того, стальные котлы дешевле.

Выбор теплогенератора

Если Вы думаете какой теплогенератор купить, то Вам необходимо узнать о возможностях данного оборудования — теплогенератор на твердом топливе безопаснее и легче в использовании, чем газовые или жидкотопливные, поэтому подходят для использования не только в производственных помещениях, но и в частных домах. Он обладает массой преимуществ:

  • возможность регулирования самого процесса горения топлива, регулируя подачу воздуха;
  • высокая экономичность топлива и горения, в результате чего чистить агрегат следует реже, чем другие;
  • воздушный теплогенератор на твердом топливе экологически чище работает, чем остальные. Это обусловлено экологичностью сырья для топлива, так как при сгорании угля или древесины выбросы токсичных веществ значительно меньше, чем при сгорании газа или нефтепродуктов;
  • Высокая производительность. Сгорает не только топливо, но выделяемый газ, что способствует повышению коэффициента полезного действия и уменьшению отходов;
  • возможность выбора котла нужной мощности;
  • компактные размеры.

 

При выборе теплового оборудования, конечно, встает вопрос: «где теплогенератор купить на твердом топливе?» У нас! Предприятием «Вятские котлы» за последние 17 лет выпущено более 400 единиц теплового оборудования, в десятках регионах России и Белоруссии используются наши котлы. Мы тщательно следим за производством с начальных стадий до готовой продукции, имеем огромный опыт в производстве и гарантируем Вам высокое качество. На сайте нашей компании Вы можете просмотреть нашу продукцию, просмотреть документы на нашу продукцию: патенты, сертификаты, заключения. Узнать стоимость продукции и помочь определиться с вопросом, какой же теплогенератор необходим именно Вам, помогут наши консультанты. Чтобы Вы не ошиблись в том, какой теплогенератор купить на твердом топливе, мы подберем Вам самый лучший и удобный для Вас вариант, поможем определиться с видом, моделью, размерами и энергопотреблением необходимого Вам теплогенератора, в точном соответствии с Вашими пожеланиями и(или) производственными необходимостями.

Вы можете связаться с нами по телефонам и электронной почте, представленным на сайте, или же заказать звонок, и тогда мы сами свяжемся с Вами!

 

  • < Назад
  • Вперёд >

Теплогенератор твердотопливный

Главная \ Теплогенераторы \ Теплогенератор твердотопливный

Теплогенератор 

В теплогенераторах применяется принцип пиролизного котла. Теплогенератор состоит непосредственно из теплогенератора, вентилятора, дымососа. Теплогенератор работает в ручном режиме загрузки топлива — в стандартном комплекте поставки. Энергия, которая возникает в процессе горения (пиролиза) снимается со стенок теплообменника воздухом, который нагнетает вентилятор и подает в отапливаемое помещение. Продукты горения выводятся через дымовую трубу.

Пиролизный котёл — одна из разновидностей твердотопливного котла, в котором топливо (дрова, отходы деревообрабатывающей промышлености) и выходящие из него летучие вещества сгорают раздельно.

Пиролиз (разложение и частичная газификация под действием нагревания) происходит при любом способе сжигания твёрдого органического топлива.

Топливо

Наиболее высокую эффективность пиролизные котлы показывают при использовании топлива с высоким выходом летучих — древесине (дрова, древесные отходы, топливные брикеты и пеллеты).

Конструкция

Топка пиролизного котла разделена на две части. В первой части (газифицирующая камера, или камера загрузки при недостатке кислорода медленно горит и пиролизуется топливо, а выделяющиеся при этом газы догорают во второй части (камера сгорания), куда подаётся вторичный воздух. Потери энергии при отводе тепла минимизируются.

Принцип действия

Дрова (или иное топливо) загружаются в бункер. Их поджигают, дверца закрывается и запускается дымосос. При недостатке воздуха и под действием высокой температуры (200—800 °C и выше) происходит обугливание и выделение древесного газа, то есть собственно пиролиз. Выделившиеся продукты (в основном углеводороды, угарный газ и водород, плюс азот из первичного воздуха) поступают под колосник. Там к продуктам пиролиза подмешивается вторичный воздух, в котором летучие сгорают; часть тепла при этом возвращается к нижнему слою дров и поддерживает пиролиз. Полученное тепло может быть использовано для нагрева теплоносителя — воздуха.

Интересные факты

При полной или частичной замене газовых котлов пиролизными котлами в условиях России – период средний период окупаемости составляет 1-1,5 года.

Схема работы пиролизного котла
  • 1. Топливо
  • 2. Первичный воздух
  • 3. Вторичный воздух
  • 4. Уходящие газы
  • 5 и 6 вход и выход воздуха (теплоноситель).

 

  • А. Камера газификации
  • В. Колосник
  • С. Камера дожигания
  • D. Газоход
  • E. Дымосос

Применение

Теплогенератор предназначен для отопления бытовых, производственных, складских помещений, мастерских площадью от 300 до 15000 м2, а также для сушки древесины, продуктов сельского хозяйства, теплиц и 

Теплогенераторы промышленные технологические для сушилок и пиролизных печей, небольшой обзор.

#Теплогенераторы это оборудование которое создается для получения тепла и направления его на технологические нужды, теплогенераторы могут отдавать тепло дымовых газов.. то есть по сути печка, а дымовые газы идут на технологические нужны того или иного оборудования… Есть теплогенераторы которые тепло дымовых газов передают воздуху и его уже нагнетают допустим в сушилку. Это не реклама и не антиреклама..это просто обзор того что попалось на глаза.. и мои выводы, ну и отзывы тех кто эксплуатирует… Ну и это больше мне нужно  для того чтобы не объяснять каждому заказчику на пальцах..а просто дать ссылку где фото и плюсы, минусы и так далее…

Ну начнем с простого, вот выносной теплогенератор пиролизной печи углежжения, он работает так, с начало разжигается на дровах- тут обзол, горбыль, дымовые горячие газы обогревают реторты в печи, куда заложены березовые дрова… затем как реакция пиролиза пошла в него поступают пиролизные газы и уже тепло сгорающих в теплогенераторе пиролизных газов поддерживают процесс пиролиза. Такой по сути теплогенератор я применяю и на печах по переработки отработанных РТИ в топливо.

Конструкция «трубы» дает довольно хорошую надежность данному теплогенератору, внутри он обложен высокотемпературным кирпичом.

Пиролиз в печи происходит при температуре более 350 градусов… ну и до 650..далее нежелательно… выйдет печь из строя, этот теплогенератор справляется с данной работой, проблем нет.

Ну а вот просто на дровах под печью типа УВП, так для коллекции, такие печи думаю уже врят ли кто использует… тут небольшая температура..поэтому как правило после разжега дверь закрывается и процесс пиролиза идет несколько суток..ну а дрова в печь-теплогенератор подкладываются по мере сгорания..но обзор есть обзор:

Ну и вот новенький еще не эксплуатировали подобный теплогенератор для барабанной сушилки, сушки сырья, для производства пеллет- тоже на отходах типа горбыля:


Очень хорошо сделали свод..вот этот свод печи теплогенератора дает гарантию надежной долгой работы:

Ну и видня технология изготовления свода :

В общем неплохо!

Ну а далее обзор воздухообменного теплогенератора так скажем. .то есть дымовые газы нагревают через стенку атмосферный воздух который и служит агентом в технологическом процессе сушки. Мне повезло, аппарат разобрали после года службы на технологический ремонт, так что очень хорошо все видно. Кстати о нем очень неплохие одзывы, ну а то что сгорел колосник тут вина скорее тех кто эксплуатировал, так скажем «поджарили» немного засыпав брак брикетированного древесного угля…Но машинка выдержала по сути… а так он должен работать на щепе и опиле… естественной влажности по сути..

Общий вид.. слевасам теплогенератор куда засыпаются щепа и опилки ну а справа сам теплообменник… Сверху видим дымосос вентилятор котрый обеспечивает тягу горения опила и щепы.. ну а внизу вентилятор для воздуха теплообмена, который нагнетает воздух от проходит через теплобменник и уже горячий идет в камеру сушки температрура сушильного воздуха в районе 120 градусов..ну а температура в теплогенераторе при горении щепы и опила в районе 1000 градусов и более..

Вот вид сверху куда засыпается щепа и опил:

Сейчас тут нет колосниковой решетки , её вытащили для замены:

Топочный люк который расположен выше колосниковой решетки:

 Ну а это поддувальные люки куда идет забор воздуха, находятся под колосниковой решеткой, кстати и колосниковая решетка сгорела там где они были в основном открыты:

Воздуховод горячего воздуха который подает его в сушилку:

Ну а это вентилятор дымосос обеспечивающий горение . .тягу.. и вывод дымовых газов после отдачи тепла  воздуху , который и подается потом в сушилку:

Вид со стороны теплообменника:

Ну и выполнен такой немаловажный нюансик как воздухозаборник для полного сгорания щепы и опила в системе теплообменника:

Хорошая штуковина..но система от перегрева тут подразумевает автоматическое закрывание заслонки при повышения температуры выше положенной..что на мой взгляд имеет недостаток- инерцию… я бы просто на вентилятор тяговый- дымосос поставил бы частотник..и плавной регулировкой тяги обеспечивал бы температурный режим..хотя заслонку бы не убирал..но это мое частное мнение.
Приборный щит:

Плохо получился, потом сделаю другую фото и заменю..

Не стоит недооценивать это оборудование в связи с тем что показаны сгоревшие колосники.. машина проработала в таких экстремальных условиях и выдержала год.. а это редкость.
Кстати этот теплогенератор работает на сушилку брикетов которые делаются из древесноугольной пыли, считайте отходов, кто занимается производством древесного угля знает сколько таких отходов получается. Но возможно и эти отходы превратить в хороший товар!

Суслов Михаил Борисович, ООО «Экосинтез»
Тел: 8-911-281-95-62
эл. почта: [email protected]

Теплогенераторы на щепе, опилках, древесных отходах

Внимание: эта страница находится в архиве. Перейти на действующий сайт

Для работы сушилки необходим теплогенератор, который вырабатывает необходимое для сушки тепло. На заводах по производству биотоплива теплогенератор обычно работает на том же сырье, которое используется для производства готовых пеллет или брикетов. Чаще всего это древесные отходы — опилки, щепа, в хороших теплогенераторах сжигается кора и прочие не используемые отходы древесины.

В других случаях это может быть лузга подсолнечника, высушенный торф, солома, прочие растительные отходы.

  Можно использовать теплогенератор соответствующей мощности на любом другом топливе: будь то газ, мазут или электричество, однако, по причине высокой цены, практически имеет смысл альтернативно рассматривать только природный газ, если он есть на производстве и все равно используется, однако такие решения применяются редко, т.к. обычно выгоднее сжигать именно подлежащие утилизации отходы.

Далее мы будем говорить о теплогенераторах на древесных отходах, как наиболее часто встречающемся варианте. Как уже было сказано, теплогенератор дает тепловую энергию для сушки. Рассмотрим основные факторы, влияющие, в том числе, на его эксплуатационные характеристики.

Топить теплогенератор разумно наименее ценными отходами, обычно влажной щепой, которую получают из горбыля и других неиспользуемых кусковых отходов. Однако чем более влажное топливо используется, тем сложнее его сжигать. Дело в том, что перед тем, как древесина начнет гореть, из нее должна испариться лишняя влага, на что может затрачиваться большая часть энергии, заключенная в древесине. Так, если влажность дерева превысит 60%, то вся энергия, которая выделится при сжигании, уйдет на испарение влаги и такое топливо гореть не будет.

Напомним, что, в частности, отходы пилорамы имеют естественную влажность на уровне 40-50%, при хранении они легко могут набрать 60% и более, то есть их влажность изначально находится недалеко от допустимой границы. Вот почему очень важна способность теплогенератора стабильно работать на таком топливе.

Влияние влажности топлива на его потребление теплогенератором мощностью 1МВт приведено в таблице ниже:

Влажность отн, %10%20%30%40%50%
Расход топлива на 1МВт *, кг230290340420535

( * ) — Для сушки материала со скоростью 1 т/час потребуется 1 МВт тепловой мощности. Расход топлива при этом будет приблизительно (с поправкой на КПД и породу древесины) соответствовать таблице .

Наиболее просто и эффективно использовать в качестве топлива сухой материал. Идеальное топливо — стружка после обработки сухой доски, отлично горит и не вызывает проблем. С другой стороны такой материал представляет ценность сам по себе и его можно использовать для производства продукции, а не сжигать.

Часто задается вопрос о возможности ручной загрузки топки крупными отходами, которых много на предприятии, без предварительного измельчения в щепу. На автоматических линиях загружать топливо вручную нельзя, потому что уже при открывании дверцы топки нарушается кислородный режим горения, а если еще туда закинуть дрова, то температура резко упадет, что вызовет сбой в работе сушилки.

С другой стороны, если в качестве теплогенератора предлагается примитивная печка (в увеличенных габаритах), то возможность загрузки топки вручную будет преподноситься, как достоинство, часто это единственный вариант. Оценить это можно будет немного поэксплуатировав данный агрегат, потому что кочегары хороши на допотопных котельных, которые обогревают помещения. Не так важно выше или ниже там температура, лишь бы не замерзнуть. Если же от кочегара зависит работа полностью автоматического импортного пресса, то результат вполне предсказуем.

В работе теплогенератора, особенно на топливе повышенной влажности, решающее значение имеет конструкция топки.

Относительно простая конструкция. Горение происходит в потоке воздуха, когда поступающее топливо срывается, закручивается и горит в сильном воздушном вихре, создаваемом системой дутья. Известные конструкции не работают на топливе влажностью выше 30%, поскольку вихрь не раздувает мокрые опилки или щепу.
.

Слой топлива создается на сужающейся колосниковой решетке и продувается снизу специальной системой дутья. В верхней части топлива образуется т.н. кипящий слой, который непрерывно горит. Теплогенератор, работающий на этом принципе, имеет более сложную конструкцию, однако может эффективно работать на влажном топливе.

Кусковая древесина предварительно измельчается до размеров щепы и подается в топку с помощью мощного шнека в зависимости от сигнала контроллера, обрабатывающего показатели датчиков температур.

Процесс горения древесины изначально разбит на 3 стадии:

  • сначала испаряется влага, а горения еще нет;
  • затем начинается пиролиз — выделение из древесины т.н. пиролизных газов, горение которых можно наблюдать в виде языков пламени. Отдача энергии относительно невысока;
  • затем древесина превращается в уголь, который горит с высоким выделением энергии без внешнего пламени;

Пиролизный теплогенератор должен быть разбит на две раздельные камеры. В первой камере находится сухое топливо и она нагревается. Выделяется пиролизный газ и поступает во вторую камеру, где горит. Достоинством такого способа можно назвать отсутствие искр, поскольку горит газ, а не опилки. Топливо превращается в уголь и дожигается каким то другим способом.

Эффективному пиролизу всегда мешает необходимость первоначального испарения влаги, поэтому такие устройства очень чувствительны к влажности и фракционному составу топлива, имеют ограничение по допустимой влажности топлива в 20-25%.

Следует отметить, что модное слово «пиролиз» является предметом различных спекуляций в среде производителей печек и котлов, хотя, как было указано выше, без фазы пиролиза не обходится горение даже обычного костра, поэтому любой поставщик, применяющий приставку «пиролизный» к своему изделию, будет безусловно прав.

.

Как мы видим, многие теплогенераторы имеют ограничение по допустимой влажности топлива. Чаще всего верхний предел составляет 30% и это является серьезной проблемой, потому что в реальности возможны два варианта:

  • имеется сухое сырье, которое вообще не нужно сушить и вопрос отпадает;
  • имеются отходы «естественной» влажности в 40% и выше, другими словами, топить такой теплогенератор оказывается нечем;
  • чтобы получить топливо влажностью 30%, щепу необходимо предварительно высушить в естественных условиях, например несколько месяцев хранить под навесом с периодическим ворошением, что возможно, но хлопотно и лучше заказать более подходящий теплогенератор.

Данная проблема стоит очень остро перед всеми производителями теплогенераторов и котлов, в том числе и за рубежом, просто у нас она обычно замалчивается. Производитель, утверждающий, что его изделие может работать на любых отходах, любой влажности, намеренно вводит покупателей в заблуждение. Правильнее будет приобрести более дорогой теплогенератор, хотя бы частично лишенный этих недостатков.

Для полносты картины следует упомянуть еще одно возможное решение. Если сушилка имеет запас производительности и имеется избыток сырья, то можно сделать обратную связь — отбирать часть уже высушенного материала после сушилки и пневмотранспортом подавать его в топливный бункер теплогенератора.

Таким образом проблема будет решена, но порядка 200 кг с каждой тонны готовых опилок, на сушку которых были сделаны все затраты, пропадут зря и такое решение нельзя назвать эффективным.

Проекты котлов и теплогенераторов! — LiveJournal

Проекты котлов и теплогенераторов!

WhatsApp: +375447279575  viber +375447279575

Предлагаю сотрудничество в разработке твердотопливного  котла, (водогрейный, паровой: обычный и термосифон-тепловая труба) теплогенератора, предтопка, топки, сушилки!   Помогу  изготовить собственными силами: котел, теплогенератор, предтопок (2 м. куб. загрузка), экономайзер для существующего  котла, теплообменник, водонагреватель, пропарку бетонных изделий. Чертежи, схемы, фотографии, авторское сопровождение.  По интернету, приезд на место, есть опыт, работает хорошо.

semilet56

semilet56

Cделал Котел-Теплогенератор по принципу Термосифон-Тепловая труба.

Использовал развитую, непроточную теплообменную поверхность, в 2 раза меньше!!! Процесс теплопередачи происходит в большом количестве небольших глухих полостей (непроточных) вваренных в общий проточный коллектор. Что облегчает подвод тепла к толще теплоносителя. Замкнутый объем теплоносителя. Для сушилки досок 30 м.куб. Температура пара около 130 град., давление 0.3 МПа. (Можно 158 град. и 0.6 МПа-давление пара). В 30 град. мороз при дырявых дверях сушилки, легко набирал 60-80 град. Испытал в водном режиме, сильно хуже парового. Обьем воды 70 литров.                                                                                                                                                                                

Предтопок 2 м.куб. на сырых опилках и дровах, загрузка сверху (транспортерной лентой или шнеком). Теплообменник-испаритель (1200х420х410). Паровой калорифер (1000х1000х200) конденсирует пар, охлаждаясь от вентилятора. Замкнутый объем теплоносителя исключает образование накипи. 1 грамм воды при конвективном теплообмене, в толще воды, переносит 20 кал., а 1 грамм испаренной воды переносит 540 кал. Разница в 27 раз.   По аналогии пешеход-велосипедист (книга: «Что такое тепловая труба?» Елисеев В.Б., Сергеев Д.И. и др., М. Энергия, 1971 г.). Критический тепловой напор 1000 кВт на 1 м.кв., когда происходит пузырьковое кипе-ние, а не пленочное. При котором резко падает теплоотвод от поверхности нагрева. В эту схему хорошо вписывается моя теплообменная поверхность

semilet56

Предтопок — (на естественной и принудительной тяге) оригинальной конструкции, от 2 до 4 м.куб., загрузка сверху и спереди, дрова и опилки.

Нажмите на изображение для увеличения:

.

Конструкция предтопка позволяет устанавливать со стандартными котлами, для перевода на отходы древесины, биотопливо (лузга, жмых, солома, тырса…), дрова, торф, торфокрошка, брикет, щепа. Для сушки древесины и опилок, отопления, нагрева воды, экономайзер, паровой котел, и т.д.

semilet56

Предтопок-Теплогенератор с искрагасителем для сушки опилок и досок!  2000 кВт.

Предтопок-Теплогенератор с искрагасителем для сушки опилок и досок!


Предтопок на твердом топливе к теплогенератору для сушки зерна 1000 кВт.

BLAGO — TT — Вспомогательное оборудование

Устройство и принцип работы

Пиролизный теплогенератор с фронтальной камерой дожигания горючих газов содержит корпус 1, водяную рубашку 2, образованную в корпусе 1, дверной проем 3, накопитель топлива 4, расположенный в корпусе 1 над камерой сгорания 5, механизм подачи воздуха в камеру сгорания. камера 5 и камера дожигания горючих газов 6, отверстие 7, соединяющее камеру сгорания 5 и камеру дожига горючих газов 6, и зольную камеру 8, расположенную под камерой сгорания 5.

Отверстие 7 и камера дожигания горючих газов 6, расположенные под нижней стенкой 9 дверного прохода 3, и каналы 11, установленные за боковыми стенками 10 дверного проема 3, для отвода горючих газов из камеры дожига горючих газов 6.

Механизм подачи воздуха в камеру дожигания горючих газов 6 осуществляется через сквозное отверстие 12, соединяющее камеру дожигания горючих газов 6 с зольной камерой 8 и клапаном 13, регулирующим объем поступающего извне воздушного потока.

Клапан 13 совмещенный с пластиной зольного ящика 14 и площадь сечения сквозного отверстия 12 регулируется перемещением зольного ящика 14. Камера дожигания горючих газов 6 футерована огнеупорным материалом. При этом верхняя плита из огнеупорного материала в камере 6 дожигания горючих газов является нижней стенкой 9 дверного прохода 3 и выполнена съемной. Каналы 11 для отвода горючих газов из камеры дожигания горючих газов выполнены в водяной рубашке 2.

В каналах 11, соединенных с рычажным механизмом 16, установлены стимуляторы турбулентности 15. Тяговые механизмы 16 расположены по бокам дверного проема 3 и предназначены для возвратно-поступательного движения стимуляторов турбулентности 15.

За счет возвратно-поступательного движения стимуляторов турбулентности 15 каналы 11 очищаются от золы, смол и гудрона. Зольник 8 имеет колосниковую решетку 22. Колосниковая решетка 22 очищается топочным механизмом 17. Тяговый терморегулятор 18 установлен в водяной рубашке 2 котла.

Тяговый терморегулятор 18 i соединен с поворотным клапаном 19 цепью. Имеются ковш 20 и змеевик аварийного охлаждения 21, колосниковая решетка 22.

Описание работы теплогенератора

Пиролизный теплогенератор с фронтальной камерой дожига горючих газов работает следующим образом. Дверь дверного гарнитура 3 открыта. Сухая щепа кладется на колосниковую решетку 22. Разжигается. При воспламенении щепы необходимо положить на нее дрова, уголь или опилки.

Затем дверь дверцы 3 закрывается. При этом хранилище топлива 4 должно быть плотно закрыто. Задана подача воздушного потока, движущегося в камеру дожигания горючих газов 6. Для этого край клапана 13 устанавливается посередине проходного участка сквозного отверстия 12; зольник 14 перемещается одновременно.

Окончательная регулировка основана на цвете пламени в камере дожигания горючих газов 6, наблюдая за ним через смотровое окошко.Пламя должно быть соломенного цвета при оптимальном режиме сжигания топлива. Шкала в терморегуляторе тяги 18 установлена ​​на 85 o C (для воды), а поворотный клапан 19 — в среднее положение. Но это не должно быть связано с цепью. При повышении температуры теплоносителя до 85 o C (определяется по показаниям термопар) поворотный клапан опускается с зазором 3 мм и цепочкой соединяется с тягодутьевым терморегулятором 18. Регулировка была сделана. Температура охлаждающей жидкости изменяется в процессе сгорания топлива.

Положение поворотного клапана 19, соединенного цепью с терморегулятором 18 тяги, изменяется пропорционально. При подъеме температуры охлаждающей жидкости рычаг терморегулятора тяги 18 поворачивается. Поскольку он соединен цепью с поворотным клапаном 19, поворотный клапан 19 опускается вниз, закрывая проходное сечение зольного ящика 8, через которое всасывается воздух.

Снижается поток воздуха и процесс окисления с выделением тепловой энергии. При дозаправке топливом подачу воздуха в камеру сгорания 5 и камеру дожигания горючих газов 6 необходимо перекрыть, опустив поворотный клапан 19 до упора, открыть дверцу дверного проема 3 на угол 25-30 градусов. , подождите 5 минут, а затем полностью откройте дверцу.

Поворотный ковш предназначен для загрузки угля в теплогенератор. Уголь загружается и вращением ковша 20 вверх загружается в загрузочный бункер 4.

Реактор пиролиза — обзор

Газификация и пиролиз

При нагревании топливо из биомассы разлагается на ряд газообразных и конденсируемых веществ, оставляя после себя твердый углеродистый остаток, известный как полукокс. Это ранняя стадия горения, и светящееся пламя, наблюдаемое при сжигании древесины и другой биомассы, является результатом окисления летучих соединений, выделяемых во время пиролиза и газификации сырья, и теплового излучения частиц сажи от пламени, дающего характерный желтый цвет. .

Когда отношение эквивалента топлива к воздуху, ϕ , в уравнении [6] существенно больше единицы (богатое топливо), топливо будет только частично окисляться из-за недостатка кислорода, и продукты реакции не будут состоять из только углекислый газ и вода, но большие количества окиси углерода и водорода в дополнение к различным количествам газообразных углеводородов и конденсируемых соединений (смол и масел), а также полукокса и золы. Другие окислители, включая водяной пар, также можно использовать вместо воздуха, и в этом случае набор продуктов реакции будет отличаться.Условия реакции могут быть изменены для максимального увеличения производства топливных газов, жидких топливных веществ или полукокса (как для древесного угля), в зависимости от предполагаемого энергетического рынка или рынков. Термин «газификация» применяется к процессам, которые оптимизированы для производства топливного газа (в основном CO, H 2 и легких углеводородов). При нагревании без добавления окислителя сырье подвергается пиролизу. Реакторы пиролиза обычно проектируются так, чтобы максимально увеличить производство жидкостей за счет быстрого, а не медленного нагрева, хотя растущий интерес к биоугля или сажи теперь меняет предпочтительную смесь продуктов.Катализаторы иногда используются для ускорения различных реакций, особенно крекинга высокомолекулярных углеводородов, образующихся во время газификации, а также в химическом каталитическом синтезе жидких углеводородов и других продуктов при производстве транспортного биотоплива.

Технология газификации была разработана более 200 лет назад (Kaupp and Goss, 1984), а в последнее время была усовершенствована в первую очередь с целью обеспечения доступа твердого топлива (биомасса, уголь и кокс) к некоторым из тех же коммерческих рынков, что и природные. газ и нефть.Газификаторы уже давно используются для преобразования твердого топлива в топливные газы для работы двигателей внутреннего сгорания, как с искровым зажиганием (бензин), так и с воспламенением от сжатия (дизели). Их также можно использовать для устройств внешнего сгорания, таких как котлы и двигатели Стирлинга. Наиболее распространенными типами являются газификаторы прямого действия, в которых частичное окисление сырья в топливном слое дает тепло для реакций пиролиза и газификации, которые в основном являются эндотермическими. В газификаторах непрямого действия и в реакторах пиролиза используется внешний теплообмен для обеспечения тепла, необходимого для пиролиза топлива.Тепло может быть произведено путем сжигания части исходного топлива из биомассы или путем сжигания выходящих топливных газов, жидкостей или полукокса. Аллотермические реакторы были разработаны для подачи тепла за счет внутреннего, но раздельного сжигания фазы полукокса после газификации сырья, в основном в системах с двумя реакторами (Wilk and Hofbauer, 2013). Газификаторы могут иметь меньше проблем со шлакованием золы из-за более низких рабочих температур по сравнению с камерами сгорания, хотя шлакование, засорение и агломерация слоя остаются проблемами с некоторыми видами топлива (например.г., солома).

Когда в газификаторы прямого действия подается воздух для реакции с сырьем, топливные газы будут содержать большое количество азота, а теплотворная способность или содержание энергии в газе будет низким (3–6 МДж м –3 ) по сравнению с природный газ (сравните метан при 36,1 МДж м –3 ) и другие более традиционные виды топлива. Двигатели без наддува, работающие на таком газе, будут иметь пониженную выходную мощность по сравнению с их работой на бензине или дизельном топливе (Jenkins and Goss, 1988).В случае дизельных двигателей газ не может использоваться в одиночку, и для обеспечения надлежащего зажигания и выбора момента впрыскивается пилотное количество дизельного топлива. Для двигателей с искровым зажиганием выходная мощность двигателя примерно вдвое меньше, чем у того же двигателя на бензине, потому что объем воздуха в двигателе (количество воздуха, всасываемого в цилиндр двигателя во время такта впуска) уменьшается из-за большого занимаемого объема. топливным газом, и поэтому во время каждого цикла можно сжечь не так много топлива (Jenkins and Goss, 1988).Частично это можно преодолеть с помощью наддува двигателя. Для двухтопливных дизельных двигателей газ, как правило, может обеспечивать до 70% общей энергии топлива, не сталкиваясь с серьезным ударом, который возникает из-за длительной задержки зажигания, связанной с генераторным газом, тем же свойством, которое дает газу отличное октановое число ( Chancellor, 1980; Ogunlowo et al ., 1981). Те же свойства генераторного газа, которые приводят к позднему воспламенению и детонации в дизельном двигателе, делают его достаточно устойчивым к детонации в двигателе с искровым зажиганием, поэтому можно использовать степени сжатия значительно выше 10.При правильной конструкции головки блока цилиндров и увеличенной степени сжатия эффективность двигателя может быть улучшена по сравнению с бензиновым двигателем, компенсируя некоторое снижение характеристик из-за уменьшения объема воздуха.

Если в реакторе газификации используется обогащенный или чистый кислород, полученный топливный газ или синтез-газ будет более высокого качества. Однако стоимость производства кислорода высока, и такие системы обычно предлагаются для более крупных масштабов или для производства более дорогих товаров, таких как химикаты и жидкое топливо.Метанол, жидкое спиртовое топливо, CH 3 OH, образуется в каталитической реакции

[7] CO + 2h3 = Ch4OH

Этой реакции способствует низкая температура (400 ° C), но высокое давление (30– 38 МПа). Оксид цинка и оксид хрома являются общими катализаторами. Используя медь в качестве катализатора, можно снизить температуру и давление реакции (260 ° C, 5 МПа), но медь чувствительна к отравлению серой и требует хорошей очистки газов (Probstein and Hicks, 1982). Реакции Фишера-Тропша можно использовать для получения ряда химических веществ, включая спирты и алифатические углеводороды.Снижены требования к температуре и давлению, а выбор катализатора может быть получен с большей селективностью.

Жидкости, такие как бензины, могут производиться косвенными путями, включающими газификацию или пиролиз твердой биомассы для получения реакционноспособных промежуточных продуктов, которые могут быть каталитически улучшены (Kuester et al. ., 1985; Prasad and Kuester, 1988; Kuester, 1991; Браун, 2011). Жидкости, произведенные непосредственно путем пиролиза, обычно коррозионно-агрессивны, страдают окислительной нестабильностью и не могут быть напрямую использованы в качестве моторного топлива.Многие продукты также канцерогены. Как правило, для получения товарных соединений необходима какая-либо очистка. Несмотря на это, реакторы быстрого пиролиза, использующие биомассу и другие виды топлива, находятся в стадии коммерческого запуска для производства бионефти (Ensyn Corp, 2014). Жидкое топливо также можно производить прямыми термохимическими способами, такими как гидрирование в растворителе с присутствующим катализатором (Elliott et al ., 1991; Bridgwater and Bridge, 1991).

Одним из основных технических препятствий, особенно в малых масштабах, при применении газификаторов для целей, отличных от прямого сжигания сырого газа, является очистка и очистка газа.Удаление твердых частиц и смол из газа имеет решающее значение для последующего производства электроэнергии и синтеза топлива. Смолы представляют собой класс тяжелых органических материалов, которые особенно трудно удалить или обработать. Существуют системы для производства газа приемлемого качества, но, как правило, они основаны на некоторой комбинации влажной и сухой очистки и фильтрации, что увеличивает расходы на систему конверсии. Маломасштабные газификаторы, используемые для удаленного производства электроэнергии, часто применялись без надлежащих процедур обращения с гудроном, отделенным от газа.Очистка газа и обработка гудрона остаются критическими инженерными задачами для более широкого внедрения технологии во всех масштабах.

Расширенные возможности производства электроэнергии из биомассы включают использование газификатора биомассы для производства топливного газа для газовой турбины в интегрированной системе с комбинированным циклом газификации (Рисунок 17; Meerman et al ., 2013). Эффективность этих систем может быть значительно выше, чем у традиционных систем выработки электроэнергии с циклом Ренкина. Основные технические задачи включают очистку горячего газа для получения газа надлежащего качества, чтобы избежать загрязнения турбины, а также разработку надежных реакторов или компрессоров высокого давления и систем подачи топлива.Считается, что использование газогенератора является преимуществом по сравнению с камерой сгорания с прямым сгоранием, поскольку потери тепла в системе газоочистки вызывают меньшее беспокойство, поскольку большая часть энергии топлива находится в форме химической энергии получаемого газа. Другие преимущества газификаторов перед камерами сгорания включают способность работать при более низких температурах и меньшие объемы газа на единицу преобразованного сырья, что способствует удалению соединений серы и азота для снижения выбросов загрязняющих веществ. Системы этого типа в настоящее время находятся в стадии разработки, и несколько крупномасштабных демонстрационных проектов были завершены, но эта технология еще не была внедрена в коммерческих целях для биомассы, хотя она применяется для угля в более крупных масштабах (Stahl and Neergaard, 1998).На рисунке 17 также показано возможное использование впрыска пара для уменьшения тепловых выбросов NO x и увеличения выходной мощности газовой турбины. Высокая теплоемкость пара по сравнению с продуктами сгорания приводит к увеличению мощности, а добавление пара снижает температуру пламени, что способствует снижению термического образования NO x (Weston, 1992). Многие другие варианты термохимической конверсии находятся в стадии разработки (Brown, 2011).

Рис. 17. Передовая концепция выработки электроэнергии с комбинированным циклом с интегрированной газификацией. Показана газификация сжатым воздухом. Также показан вариант газовой турбины с впрыском пара (IG / STIG).

Реактор пиролиза — обзор

3.4 Конструкция лабораторных реакторов пиролиза с неподвижным слоем («Hot-Rod»)

В реакторе пиролиза с неподвижным слоем частицы пробы укладываются на желаемую глубину слоя. Тепло обычно диффундирует внутрь от стенок реактора. Выделяемые летучие вещества расширяются, повышая локальное давление небольшими приращениями.Результирующий градиент давления помогает летучим компонентам медленно выходить из слоя и из реактора [, например, ср. Берк, 1978]. Пропускание потока инертного газа через неподвижный слой поможет сократить время пребывания летучих в зоне реакции. Постоянная скорость газа-носителя требуется для поддержания достаточно стабильного времени пребывания летучих внутри реактора. Сопоставимое время пребывания тогда позволило бы сравнить данные для реакторов разных размеров, но схожей формы [Dryden & Sparham, 1963].Корпус реактора можно также использовать в качестве резистивного нагревателя, если электроды зажаты на обоих концах трубчатого реактора. Первоначальная конфигурация реактора с «горячим стержнем» [Hiteshue et al., 1957] завершена, когда трубчатый корпус реактора изготовлен из сплава, способного выдерживать высокие давления.

Несмотря на присущие проблемы, связанные с вторичными реакциями между сложенными частицами и выделяющимися летучими веществами, конфигурация реактора «горячий стержень» оказалась полезной. Его относительно легко построить и использовать.Первоначально он был задуман и построен в лабораториях Горного бюро США для изучения гидропиролиза углей. Он использовался в Coal Research Establishment (British Coal) для исследования производства бензола, толуола и ксилолов («БТК») во время гидропиролиза.

Реакторы типа «горячий стержень» наиболее известны из работ Хитешу и его сотрудников из Горного бюро США [1957, 1960, 1962a, 1962b], которые проводили эксперименты по гидропиролизу угля при давлении до 400 бар и почти 900 °. С.Стойки для образцов длиной 25–40 см были смонтированы в трубках из нержавеющей стали с малым диаметром отверстия. Реакторы с различным соотношением сторон (длина / диаметр) были испытаны Graff et al. [1976] и Kershaw & Barras [1979]. Версия, созданная и управляемая Ладнером и его сотрудниками [Finn et al., 1980; Fynes et al., 1984] содержал около 10 г угля в трубках реактора длиной 75 см или более с внутренним диаметром 8 мм.

В Имперском колледже был построен реактор меньшего размера (внутренний диаметр 6 мм, длина 20 см), первоначально для производства большего количества смолы во время экспериментов по гидропиролизу, чем это было возможно с помощью прибора с проволочной сеткой.От 0,5 до 1 г образца угля использовалось во время начальных экспериментов, в которых исследовалось влияние скорости потока газа-носителя и скорости нагрева. Было проведено сравнение с результатами, полученными на более крупном реакторе с «горячим стержнем» на British Coal [O’Brien, 1986; Bolton et al., 1987]. Попытки изучить точную роль высоты слоя привели к использованию более мелких (~ 4 мм) неподвижных слоев, что соответствует примерно 50 мг образца (рис. 3.4a). Использование образцов меньшего размера служило для частичного подавления вторичных реакций в слое, а также на надводном борту реактора [Gonenc et al., 1990]. Уменьшение высоты слоя также улучшило осевую однородность температуры. Этот реактор работал при скоростях нагрева от 10 ° C мин. -1 до 10 ° C с -1 . Были рассчитаны более быстрые скорости нагрева, которые привели к неприемлемо крутым радиальным градиентам температуры в слое образца диаметром 6 мм [O’Brien, 1986].

Рисунок 3.4. Конфигурация реактора «горячий стержень». (а) Обычный однослойный реактор. (b) Две неподвижные кровати в тандеме; нижний слой нагревается отдельной печью и заполнен катализатором гидроочистки летучих веществ, выделяемых при пиролизе образца в верхнем слое.

[Воспроизведено с разрешения: (a) Fuel 1987, 66, 1414; Авторское право Elsevier, 1987; b) Топливо, 1998, 77, 1715; Copyright 1998 Elsevier.]

Как указано выше, конфигурация «горячего стержня» требует, чтобы корпус реактора действовал как резистивный нагреватель, а также как сосуд высокого давления. Поэтому материал трубки должен выдерживать внутренние напряжения из-за работы под высоким давлением при температурах реакции — в зависимости от конкретного эксперимента — примерно до 1000 ° C. Это предъявляет довольно жесткие требования к материалу НКТ.Первоначальные реакторы Горнодобывающего управления США состояли из толстостенных труб из нержавеющей стали малого диаметра, которые выбрасывались после каждого или нескольких экспериментов. В компании British Coal стандартной практикой было изготавливать корпуса реакторов из нержавеющей стали и утилизировать их после нескольких запусков. Похоже, это был компромисс, достигнутый после того, как было принято решение использовать реакторы диаметром 8 мм, которые были длинными (> 75 см) и требовали бурения с обоих концов. Более прочные реакторы можно было бы изготавливать из специализированных сплавов.Хотя серия Nimonic представляет собой крайний случай, многие из этих сплавов труднее обрабатывать, чем нержавеющая сталь. Однако изготовление каждого такого реактора требует значительных затрат времени и средств.

Из различных специальных сплавов изготовлены более прочные корпуса для более коротких (20 см) реакторов, используемых в Имперском колледже. Сплавы Нимоник 80 и Нимоник 105 (Сплавы Генри Виггина) первоначально использовались для экспериментов, проводимых при 850 ° C и давлении до 100 бар. Однако эти сплавы требуют термической обработки для размягчения материала перед механической обработкой, а затем для упрочнения реактора после стадии механической обработки.Incolloy 800 HT намного проще обрабатывать, и он использовался для изготовления корпусов реакторов для CO 2 и экспериментов по паровой газификации до 1000 ° C и 40 бар. При температуре выше 700 ° C необходимо учитывать тепловое расширение корпуса реактора. Использование жестких электродов может вызвать деформацию реакторных труб. В данной конструкции питание подается на один из электродов через плетеные медные кабели, и оба электрода охлаждаются водой, чтобы избежать больших изменений удельного сопротивления [Pindoria et al., 1998a; Collot et al., 1999].

В другом применении конфигурации реактора с «горячим стержнем» измеряли выбросы микроэлементов из различных видов твердого топлива во время совместной газификации и совместного сжигания угля и биомассы. Чтобы предотвратить загрязнение металлических стенок, реактор с внутренним диаметром большего размера (13,8 мм), изготовленный из Incolloy 800 HT, был облицован кварцевой гильзой и работал при давлении до 40 бар и 1000 ° C [Collot et al., 1998]. Тот же реактор также использовался для исследования, дает ли совместный пиролиз и совместная газификация угля и биомассы значительные синергетические эффекты.

В литературе описано относительно немного двухэтапных экспериментов с реактором типа «горячий стержень». Болтон и др. [1988] прикрепил второй слой, заполненный водными оксидами титана для каталитического крекинга смол гидропиролиза. Эксперименты в основном проводились при 150 бар, при этом секция гидропиролиза увеличивалась до 500 ° C, в то время как стадия катализатора поддерживалась при максимальной температуре 400 ° C. Выход гудрона на первой стадии составил около 25% от исходной массы угля.Авторы сообщили о превращении смол в «бесцветные жидкости с низким содержанием гетероатомов» с температурой кипения около 40 процентов ниже 140 ° C. На рис. 3.4b показан двухступенчатый реактор с неподвижным слоем, построенный в Имперском колледже. В верхней части (укороченная «горячая штанга») пары смолы / масла производились мягким гидропиролизом (давление h3 до 40 бар). Газ проходил через неподвижный слой и уносил выделяющиеся летучие вещества на вторую стадию, заполненную катализатором, расположенную под образцом и независимо нагреваемую небольшой печью [Pindoria et al., 1998b].

В следующем разделе мы познакомим вас с третьим основным типом реакторов, стендовым реактором с псевдоожиженным слоем, успешно используемым в экспериментах по пиролизу угля. В разделе 3.6 мы сравним тенденции продуктов из экспериментов по пиролизу угля при атмосферном давлении в реакторе с «горячим стержнем» с результатами, полученными на аппарате с проволочной сеткой. Результаты экспериментов под высоким давлением в реакторе типа «горячий стержень» будут представлены в главе 4.

Новый подход к производству возобновляемой энергии

Биотопливо, полученное путем быстрого пиролиза из биомассы, является многообещающим кандидатом.Сердцем системы является реактор, который прямо или косвенно нагревается примерно до 500 ° C выхлопными газами из камеры сгорания, в которой сжигается пиролизный газ и некоторые побочные продукты сгорания. В большинстве случаев внешний нагреватель биомассы используется в качестве источника нагрева системы, в то время как внутренний электрический нагреватель недавно внедрен в качестве источника нагрева реактора. Однако эта система отопления заставляет биомассу или другие традиционные формы потребления топлива производить возобновляемую энергию и способствует загрязнению окружающей среды.Чтобы преодолеть это, была исследована возможность использования солнечной энергии с быстрым пиролизом. Основными преимуществами солнечного реакторного отопления являются возобновляемые источники энергии, сравнительно более простые устройства и отсутствие загрязнения окружающей среды. Была исследована установка пиролиза лабораторного масштаба вместе с концентратором параболического рефлектора диаметром 1,2 м, который обеспечивает горячий выхлопной газ до 162 ° C. Исследование показывает, что около 32,4% выбросов углекислого газа (CO 2 ) и почти треть стоимости топлива снижаются за счет использования солнечной системы отопления.Успешное внедрение предложенного пиролиза с использованием солнечной энергии откроет перспективу использования возобновляемых источников энергии.

1. Введение

Соответствие между спросом и предложением энергии является мерой индекса развития страны. Существует тесная взаимосвязь между уровнем потребления энергии в стране и ее экономическим развитием. Энергетический кризис является основной проблемой в современном мире из-за быстрого истощения невозобновляемых энергоресурсов, таких как ископаемое топливо, масла и природные газы, поскольку спрос на энергию растет угрожающими темпами [1].Точно так же Бангладеш десятилетиями сталкивается с серьезным энергетическим кризисом, поскольку энергия необходима почти для всех видов экономической деятельности, от орошения до производства товаров. В последнее время доказанные вероятные запасы природного газа в стране оцениваются примерно в 195400000000 м 3 [2], в то время как нынешние запасы угля в стране составляют около 2041 млн тонн [3]. Оценка показывает, что общий объем хранения нефтепродуктов (дизельное топливо, керосин, бензин и октановое число) в стране составляет около 687500 тонн, что составляет лишь 8% от общего спроса [4].По оценкам, к 2100 году спрос на энергию увеличится в пять раз по сравнению с текущим спросом, поскольку ожидается, что население мира составит более 12 миллиардов человек [5]. В Бангладеш запасов коммерческих первичных источников энергии (например, природного газа и угля) недостаточно для удовлетворения растущих потребностей страны [6]. Производство электроэнергии в стране в основном зависит от природного газа и составляет 62,16% от общей установленной мощности по выработке электроэнергии (10416 МВт) в июне 2014 г. [7].Таким образом, в последние несколько лет внимание уделяется возобновляемым источникам энергии, особенно после глобального осознания.

Пиролиз считается распространенным методом извлечения возобновляемой энергии (бионефти) из различных видов биомассы, включая сельскохозяйственные остатки, лесные остатки и городские отходы. Пиролиз, процесс термического разложения органических компонентов в отходах биомассы в отсутствие кислорода при средней температуре (около 500 ° C), дает продукты выхода гудрона (бионефть, биотопливо и биокруд), полукокса (активированный уголь) и газообразные фракции (топливо). газы) [8].Процессы пиролиза можно разделить на медленный пиролиз и быстрый пиролиз в зависимости от времени, необходимого для полного термического разложения исходных материалов. Широко используется быстрый пиролиз, так как он занимает секунды для полного разложения биомассы и дает около 60% выхода в виде бионефти, тогда как медленный пиролиз приводит к биочагу в качестве основного продукта и занимает несколько часов для завершения [9]. Однако размер частиц исходного сырья влияет на эффективность и характер процесса пиролиза. Кроме того, пиролиз может быть пиролизом в неподвижном слое или пиролизом в псевдоожиженном слое.При пиролизе с неподвижным слоем используется пиролизер с неподвижным слоем, в котором исходный материал фиксируется в реакторе и нагревается при повышенной температуре. Для создания инертных условий и сброса газовой смеси в конденсатор необходимо использовать инертный газ (обычно азот). Возможный путь процесса пиролиза показан на рисунке 1.


Эта технология с исследованиями и экспериментальными работами распространяется во многих странах современного мира [10]. Биомассу можно использовать в качестве сырья для пиролиза для получения жидкого, газообразного и твердого топлива.Технология пиролизного преобразования биомассы изучалась в течение последних трех десятилетий и используется в коммерческих целях [11]. Технология производит газ, пар и твердый уголь; однако пропорция продуктов выхода зависит от типов и свойств исходных материалов и условий процесса [10]. Твердый полукокс с высшей теплотворной способностью (ВТС) 17–36 МДж / кг может использоваться для обеспечения тепла для самого процесса пиролиза, в качестве топлива либо непосредственно в виде брикетов, либо в качестве полукокса, а также в качестве сырья для получения активированного угля.Фракция пиролизного газа включает CO 2 , CO, H 2 , CH 4 , C 2 H 4 , C 3 H 6 и углеводороды с ГТС 6,4–9,8 МДж. / кг, которые можно использовать для технологического тепла [12]. Следовательно, стоимость системы отопления может быть снижена за счет использования продуктов угля и газа в процессе пиролиза. Сельскохозяйственные отходы и твердые бытовые отходы, входящие в состав биомассы, считаются привлекательными возобновляемыми источниками энергии из-за нулевого чистого выброса углекислого газа в атмосферу [13].Пиролизное масло, полученное из сельскохозяйственных отходов с GCV в диапазоне от 15 до 38 МДж / кг, имеет некоторые преимущества при транспортировке, хранении, сжигании, модернизации и гибкости в производстве и маркетинге [14]. Жидкий продукт используется в качестве топлива в турбинах и других системах отопления, и его можно добавлять в сырье для нефтеперерабатывающих заводов или улучшать с помощью катализаторов для производства очищенного топлива нефтяного качества [15]. Стоит отметить, что бионефть, полученная из биомассы, представляет собой смесь около 300 типов основных и второстепенных органических соединений (т.например, кислоты, спирты, кетоны, альдегиды, фенолы, простые эфиры, сложные эфиры, сахара, фураны, соединения азота и многофункциональные соединения и т. д.), имеет несколько экологических преимуществ перед ископаемым топливом в качестве чистого топлива [16]. Более того, бионефть не будет облагаться налогами SO x , поскольку биомасса содержит незначительные количества серы и генерирует более чем на 50% меньше NO x , чем дизельное топливо. Кроме того, в 2005 году Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН оценила это примерно в 1.67 миллиардов тонн фиников было произведено в первой десятке стран-производителей фиников. Это огромное количество семян почти не используется и редко используется для корма лошадей, крупного рогатого скота, верблюдов, овец и коз. Таким образом, эти отходы могут эффективно использоваться в качестве исходного материала для рекуперации энергии в качестве топлива из-за их непищевого и другого некоммерческого использования. Однако высокая стоимость и сложность, а также угроза для окружающей среды являются основными проблемами традиционной биомассы и системы электрического нагрева пиролизной технологии. Поэтому новая концепция солнечного отопления ассимилируется с системой отопления на биомассе, чтобы смягчить проблемы.В этом исследовании реактор был частично нагрет до 162 ° C; однако непрерывное нагревание может быть более эффективным для снижения выбросов от топлива из биомассы, а также снижения стоимости топлива.

2. Пиролиз с использованием солнечной энергии: классификация и конструкция

Хотя процесс пиролиза является важным кандидатом в возобновляемые источники энергии, он имеет некоторые недостатки. Среди проблем системы пиролиза — снижение энергоснабжения, поскольку для нагрева реактора требуются другие источники энергии, а также глобальное потепление.Бионефть, полученная из отходов биомассы, может рассматриваться как альтернатива ископаемым видам топлива, поскольку они устойчивы и почти нейтральны по CO 2 , хотя производство тепла вызывает дополнительное загрязнение в процессе пиролиза. Реактор, сердце системы пиролиза, нагревается до повышенных температур с помощью внешнего нагревателя биомассы или внутреннего электрического нагревателя. В частности, для разложения отходов биомассы требуется много тепловой энергии. Эти системы отопления очень дороги, а при сжигании топлива из биомассы образуется огромное количество CO 2 , ответственного за загрязнение окружающей среды.В дополнение к этому, биомасса или электрический нагреватель делают реактор более сложной системой.

Эту проблему пиролизной системы можно устранить, установив солнечную систему отопления. Комбинированная система отопления с использованием солнечной энергии и биомассы может быть очень эффективной для этой цели. Эта солнечная система паралича более экологична и энергоэффективна. В этом процессе исходный материал подается в реактор, а тепло передается извне параболическим солнечным нагревателем. Концептуальная система пиролиза с использованием солнечной энергии показана на рисунке 2 вместе с солнечным нагревом.Подача сырья контролируется регулирующим клапаном вместо системы псевдоожижения, чтобы уменьшить контролируемый пиролиз с неподвижным слоем с несколькими прерывистыми критериями.


2.1. Классификация пиролиза с использованием солнечной энергии

Проблема системы отопления пиролиза является основной проблемой с момента ее изобретения. Обычная внешняя система нагрева биомассы способствует загрязнению воздуха из-за огромного количества CO 2 , выделяемого при его сжигании. С другой стороны, система внутреннего электрообогрева — очень дорогой вариант.Следовательно, будет лучше ассимилировать солнечное отопление вместе с отоплением из биомассы или системой электрического отопления для снижения затрат на отопление, а также загрязнения окружающей среды. Однако трудно получить оптимальную температуру для пиролиза, используя только солнечную систему отопления. Поскольку этот подход все еще находится в зачаточном состоянии, он требует обширных исследований и изучения дизайна и реализации в промышленных масштабах. Однако пиролиз с помощью солнечной энергии можно классифицировать как частичный и непрерывный нагрев солнечной энергией, как показано на рисунке 3.При частичном нагреве реактор сначала нагревается до определенной температуры с помощью солнечной системы нагрева, а затем с помощью биомассы или системы электрического нагрева. Напротив, реактор непрерывно нагревается системой солнечного обогрева с биомассой или системой электрического обогрева на протяжении всего цикла пиролиза при непрерывном обогреве. Можно также нагреть реактор, используя только солнечное тепло, но этому вопросу уделяется пристальное внимание в системе солнечного отопления.


2.2. Рассмотрение конструкции реактора пиролиза с использованием солнечной энергии

Конструкция реактора является жизненно важной частью любой системы пиролиза.В случае пиролиза с использованием солнечной энергии также важно спроектировать реактор. Как мы уже упоминали, реактор для этой системы проще, чем другой обычный реактор пиролиза; однако по-прежнему существует проблема получения равномерного нагрева по всей поверхности реактора как для прерывистого, так и для непрерывного нагрева с помощью солнечной энергии. Концептуальный проект системы непрерывного солнечного нагрева с вращающимся реактором и скользящим солнечным концентратором показан на рисунке 4. Эта система будет равномерно нагревать реактор и равномерно повышать температуру подаваемого материала до оптимальной температуры для разложения.


3. Перспективы солнечной энергии и пиролиза в Бангладеш: исследование

Для проверки предложенной системы пиролиза было проведено экспериментальное исследование, в ходе которого мы рассматриваем доступность солнечной энергии в Бангладеш. В следующем разделе представлено краткое обсуждение перспектив солнечной энергии и пиролиза с последующим экспериментальным исследованием.

3.1. Solar Energy Prospect

Бангладеш обладает огромными запасами солнечной энергии.Бангладеш находится между 20,308 ° и 26,388 ° северной широты и 88,048 ° и 92,448 ° восточной долготы на площади 147500 кв. Км, что является идеальным местом для наилучшего использования солнечной энергии [17]. Солнечная карта Бангладеш, предоставленная Geospatial Toolkit, показывает, что солнечная радиация находится в диапазоне 4-5 кВтч / м 2 / день примерно на 94% площади Бангладеш [17, 18]. Среднее количество солнечных часов в день в Бангладеш составляет 6,5, а также среднегодовая солнечная радиация составляет около 0.2 кВт / м 2 . Эта статистика показывает, что Бангладеш теоретически получает примерно 69751 ТВтч солнечной энергии в год, что более чем в 3000 раз превышает объем производства электроэнергии в стране в 2006 финансовом году. Установлено, что среднегодовая плотность мощности солнечной радиации в Бангладеш обычно находится в диапазоне 100–300 Вт / м 2 [19].

3.2. Пиролиз в Бангладеш

Технология пиролиза в Бангладеш находится в стадии разработки; однако технико-экономическое обоснование этой технологии возможно для производства альтернативного жидкого топлива из твердых органических отходов.Некоторые исследования в этой области продолжаются в Раджшахском инженерно-технологическом университете (RUET) с 2000 года. Многочисленные исследования показывают технико-экономическое обоснование пиролиза различных отходов биомассы семян, пластиковых отходов, твердых бытовых отходов, утиля шин и жаргонизмов. целлюлозные материалы [20–34]. Недавнее исследование предполагает, что установка среднего коммерческого масштаба, использующая утилизированный материал шин, является благоприятной с лучшими технико-экономическими показателями. Эта установка сократит ежегодный импорт энергии на 29400 тонн (205000 баррелей) масел и 22400 тонн угля.Более того, большое количество опасных отходов (изношенные шины) подлежат надлежащему обращению [35].

3.3. Материалы и методы
3.3.1. Материалы

Образцы семян фиников для пиролиза собираются на месте в Раджшахи, Бангладеш. Сырье измельчается и разрезается на три различных объема: 0–0,2 см 3 , 0,2–4 см 3 и 0,4–0,6 см 3 . Затем образец сушат в печи в течение 24 часов при 110 ° C для удаления влаги перед пиролизом. Ближайший и окончательный анализ семян фиников представлен в таблице 1.

9025 10 3,3 Экспериментальная установка

Пиролиз проводится в системе реактора с неподвижным слоем из нержавеющей стали с внешним нагревом. Основными компонентами солнечной системы пиролиза являются реактор с неподвижным слоем, параболический солнечный отражатель, нагреватель биомассы, конденсатор жидкости и жидкостные коллекторы с ледяным охлаждением.Принципиальная схема системы пиролиза с неподвижным слоем показана на рисунке 5. Реактор может нагреваться снаружи параболическим солнечным нагревателем вместе с системой нагрева биомассы. Отраженные солнечные лучи от параболического солнечного нагревателя, который может использоваться в качестве источника тепла для нагрева реактора, могут частично нагреть реактор до 162 ° C. Нагреватель окружен асбестом, чтобы минимизировать потери тепла от обогревателя. Инертная атмосфера внутри реактора и поток продуктов паров пиролиза в конденсатор поддерживаются за счет подачи газообразного азота.Наконец, конденсат (бионефть) из паров пиролиза собирается в коллекторах жидкости из конденсатора независимо от того, сжигается ли неконденсированный неиспользованный газ в атмосферу.


4. Результат и обсуждение
4.1. Выход продукта

Пиролизная жидкость (бионефть), твердый уголь и газ являются основными продуктами, получаемыми при пиролизе семян фиников. Выход продукта пиролиза широко варьируется в зависимости от различных факторов, в основном от рабочей температуры, размера частиц сырья и времени работы.Однако анализ показывает, что максимум (50 мас.%) Жидкого масла обнаруживается при рабочей температуре 500 ° C для объема исходного материала 0,15 см. 3 (четверть финикового семени) при расходе газа 6 литров / мин при времени работы 120 минут. Влияние этих факторов на урожайность описано в исследовании Joardder et al. [36]. Основная цель этого исследования — изучить влияние солнечного отопления на стоимость и выбросы, а не влияние параметров выхода продукта. Тем не менее, не было обнаружено никаких явных изменений в количестве продукции из-за использования солнечной системы отопления.Тем не менее, есть заметное участие солнечной энергии в уменьшении энергии, потребляемой системой.

4.2. Сравнение масла из семян фиников с другими маслами, полученными из биомассы, и дизельным топливом

Пиролизное масло из семян фиников было проанализировано для получения различных физических свойств, таких как плотность, вязкость, температура вспышки, температура застывания и GCV, и значения были определены с использованием стандарта методы ASTM D189, ASTM D445, ASTM D92, ASTM D97 и ASTM D240 соответственно. Плотность масла 1042.4 кг / м 3 при 26 ° C и теплотворной способности масла 28,636 МДж / кг. Сравнение характеристик масла семян фиников с другими маслами, полученными из биомассы и дизельного топлива, представлено в таблице 2.


Приблизительный анализ Окончательный анализ
Элементы Вес% Элементы Вес% Углерод 84,50
Масло 7–10 Водород 2,20
Углеводы 55–65 Азот 4.10
Зола 1-2 Кислород 9,15
Сырая клетчатка 10–20 Сера 0,04
12261

Анализ Масло семян фиников Масло из макулатуры [37] Масло сахарного тростника [38] Масло для джута [39] Семена сливы [32] Семена красного дерева [33] Семена кокоса [34] Дизель [40] Тяжелое топливо [41]

Кинематическая вязкость при 26 ° C (сСт) 6.63 2,00 13,80 12,8 1,14 3,8 1,99 2,61 200
Плотность (кг / м 3 )
940 1525 1095,5 827,1 980
Температура вспышки (° C) 126 200 105 > 70 112 53 90–180
Значение pH 1.5 2,75 2,92 3,19
HHV (МДж / кг) 13,10 20252 13,10 20252 21,40 45,18 42-43

Сравнение показывает, что плотность и вязкость жидкости для семян фиников выше, чем у обычного дизельного топлива, независимо от того, ниже ли теплотворная способность чем дизель.Теплотворная способность выше, чем у других пиролизных масел, за исключением масла семян красного дерева.

4.3. Выполнимость пиролиза с использованием солнечной энергии

Поскольку концепция солнечного пиролиза находится в зачаточном состоянии, нет достаточной литературы, касающейся сравнения пиролиза с использованием солнечной энергии с традиционной системой быстрого пиролиза. На основе первичных результатов предлагаемой системы пиролиза следующие разделы посвящены технико-экономическому обоснованию этой системы. Технико-экономическое обоснование предложенной системы было оценено путем сравнения обычного первого пиролиза с точки зрения энергозатрат, стоимости отопления и загрязнения окружающей среды.Для исследования этих параметров температура реактора сначала была повышена до 162 ° C с использованием солнечного концентратора, а затем до 400–600 ° C с помощью внешнего нагрева биомассы.

4.3.1. Потребляемая энергия для нагрева

Обычно при быстром пиролизе реактор нагревается от внешнего (биомасса) или внутреннего (электрического) источника энергии. Другими словами, для работы реактора разложения исходных материалов требуется значительное количество энергии. Эффективность пиролиза в значительной степени зависит от количества энергии, используемой для завершения разложения исходных материалов.Следовательно, другой возобновляемый источник энергии, такой как включение солнечной энергии, может снизить количество энергии, которое требуется в системе быстрого пиролиза.

Было обнаружено, что для разложения 0,4 кг семян фиников за один цикл требуется около 6 кг рисовой шелухи [36]. Теплотворная способность рисовой шелухи колеблется от 13,16 до 15,22 МДж / кг, как показано в Таблице 3 [42]. Следовательно, с учетом более низкой теплотворной способности рисовой шелухи, по оценкам, реактор потребляет около 78,96 МДж для полного разложения семян фиников за один цикл быстрого пиролиза.С другой стороны, сочетание солнечной системы отопления с системой нагрева рисовой шелухи снижает потребление энергии рисовой шелухой до 4,056 кг, что эквивалентно 53,38 МДж, как показано на рисунке 6.

(%) 9025

В предлагаемой системе пиролиза солнечная энергия может частично использоваться в качестве возобновляемого источника для уменьшения количества энергии, потребляемой при сжигании рисовой шелухи. Однако, если концентрацию солнечного света можно улучшить и спроектировать таким образом, чтобы реактор постоянно нагревался, чтобы повысить температуру примерно на 500 ° C, тогда для нагрева реактора не потребуется обычная энергия.

4.3.2. Экологический аспект

Внешняя или внутренняя система отопления при быстром пиролизе использует обычное топливо, которое, в свою очередь, выделяет парниковые газы. Открытое сжигание биомассы является значительным источником CO 2 , CH 4 и N 2 O, а также других загрязнителей, таких как NO x , CO и летучие соединения углерода [43] . Этот отработанный газ — одна из главных забот ученых XXI века. В этой работе внешняя биомасса (т.е., рисовая шелуха) используется для нагрева реактора пиролиза. Рисовая шелуха содержит около 38,23% углерода, что дает почти 1,40 кг CO 2 на кг сжигаемой рисовой шелухи, как показано в таблице 4.


Приблизительный анализ Окончательный анализ
Элементы Значение Основа Элементы Значение Основа

Влажность (%) 11.94 В исходном состоянии Углерод (%) 38,23 Сухой
Зольность (%) 14,22 Сухой Водород (%) 5,80 Летучие
59,87 Сухой Азот (%) 1,21 Сухой
Фиксированный углерод (%) 18,56 Сухой Кислород (%) Кислород (%) Кислород (%)
LHV (МДж / кг) 13.16 В исходном состоянии Сера (%) 0,041 Сухой
HHV (МДж / кг) 15,22 Сухой
5 3,12

Топливо Содержание углерода CO 2 Выбросы (кг / кг топлива)
(%) Артикул

Рисовая шелуха 38.23 [42] 1,40
Уголь 75,00 [44] 2,75
Природный газ 85,00 [44] [44] 2,75

Кроме того, он несет ответственность за выбросы SO 2 и NO x , конкурирующие с выбросами угля, природного газа и масло.Это приводит к неблагоприятному воздействию на окружающую среду и вызывает глобальное потепление. Соответственно, по оценкам, необходимое количество рисовой шелухи при быстром пиролизе дает около 8,40 кг CO 2 за один цикл для повышения температуры до 500 ° C для достижения оптимального выхода. Кроме того, периодическое солнечное нагревание реактора вместе с нагревом рисовой шелухи потребовало около 4,056 кг рисовой шелухи, что привело к выбросу почти 5,68 кг CO 2 , как показано на Рисунке 7. Таким образом, было подсчитано, что включение солнечного нагрева снижает примерно на 2 .72 кг CO 2 (32,4%) выбросов за цикл.


4.3.3. Стоимость системы отопления

Собственная стоимость системы отопления пиролизной установки включает оценку капитальных затрат (установка, постоянные) и эксплуатационных затрат (топливо, техническое обслуживание, рабочая сила). Поскольку наше сравнение проводится на лабораторном уровне, анализ фактических затрат с этими параметрами невозможно сравнить с быстрым пиролизом. Поэтому в обоих случаях учитывается только стоимость топлива для нагрева реактора.В Бангладеш рисовую шелуху обычно используют для приготовления пищи, варки, приготовления чая, кормления уток и т. Д. Недавно в Бангладеш были построены электростанции на основе рисовой шелухи. По этой причине цена на рисовую шелуху растет, и она продается по цене 0,1 доллара США за кг в сельских районах Бангладеш. Следовательно, общая стоимость нагрева рисовой шелухи за один цикл для достижения оптимальных условий урожайности оценивается примерно в 0,6 доллара США.

Напротив, включение солнечного отопления снижает затраты на топливо до 0.41 доллар США за цикл, как показано на Рисунке 8. Таким образом, это позволяет сэкономить около 1,944 кг рисовой шелухи по цене 0,19 доллара США за цикл, которую можно использовать для других целей. Хотя мелкомасштабное производство бионефти является относительно дорогостоящим, массовое производство снизит стоимость производства за счет использования огромного количества солнечной энергии. Если можно будет использовать полный солнечный быстрый пиролиз, то стоимость топлива будет сведена к нулю.


Из приведенного выше обсуждения было обнаружено, что внедрение системы солнечного нагрева при пиролизе может быть многообещающим подходом.Соответствующая солнечная система снижает затраты на отопление в процессе пиролиза. Дальнейшие исследования проводятся с целью определения энергоэффективности и оптимизации затрат.

5. Заключение

Выходы пиролитических продуктов и состав жидких продуктов представленного исследования доказывают, что технология пиролиза солнечной биомассы является эффективным и действенным методом нагрева. Оптимальные условия выхода жидкости для реакторной системы: рабочая температура 500 ° C и размер 0.11–0,2 см 3 (четверть семени финика) при расходе газа 5 л / мин при времени работы 120 минут; Установлено, что добыча жидкости составляет максимум (50 мас.%) сухого сырья. Из этого исследования установлено, что масло по своей природе тяжелое, с умеренной вязкостью и теплотой сгорания. Актуальность солнечного отопления явно подтверждается текущими результатами. Также было обнаружено, что солнечная энергия будет способствовать сокращению выбросов CO 2 и стоимости топлива на 32.4%. Таким образом, в целом кажется, что пиролиз солнечной биомассы является потенциальным кандидатом на использование возобновляемых источников энергии, которые могут сыграть решающую роль в сокращении проблем с занятостью, экологической опасности и топливного кризиса в Бангладеш. Вопрос правильного проектирования солнечной системы — перспективный вариант производства возобновляемой энергии. Поскольку эта концепция находится в зачаточном состоянии, остается огромный простор для дальнейших исследований.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Подогреватель каменной массы на пиролизе (форум дровяных печей в перми)

Эрни,

Спасибо за ваш длинный ответ, поэтому я постараюсь ответить на несколько ключевых моментов. Рад, что вам понравились ссылки. Я надеюсь, что их изучат и другие.

1. Biochar не является активированным углем. Однако пиролиз превращает основной органический углерод в элементарный углерод, который гораздо более устойчив к окислению, чем органический углерод. Таким образом, захоронение biochar имеет гораздо более длительную отдачу с точки зрения связывания углерода, чем просто захоронение биомассы.

2. Я не совсем понимаю, что вы имеете в виду под малой экономией. Однако мы НЕ сжигаем биомассу. Если бы мы это сделали, это не было бы пиролизом, и мы получили бы золу, а не древесный уголь. Я бы сказал, что полученный биоуголь имеет гораздо большую ценность, чем простая минеральная зола. Biochar сейчас продается по цене от 200 до 1200 долларов за тонну. Я не верю, что существует даже рынок минеральной золы от сжигания.

3. Вопрос: Насколько хорошо куриный помет работает в РМЗ? Мы можем пиролизовать его очень хорошо, хотя у биоугля действительно высокое содержание золы.

4. Я согласен с проблемой метангидратов. Действительно, очень серьезная проблема.

5. Я согласен. Серебряной пули нет. Ни RMH, ни Biochar. Нам нужна вся картечь, которую мы можем достать.

6. Поскольку мы можем использовать практически любое сырье в процессе пиролиза, нет необходимости использовать древесину. Спорить, как это часто делает Biofuels Watch, о том, что биочар представляет собой угрозу для лесов мира, — отвлекающий маневр. Наоборот. Пиролиз, не использующий древесное топливо, способствует лесонасаждению.

7. Все вышесказанное станет более понятным, когда вы поиграете с Biochar Kit. Вы найдете коллекцию ссылок как наиболее полезную. Если у вас есть какие-либо вопросы о наборе, спросите меня, и я смогу получить ответы от команды, которая его собрала. Я знаю, что Пауль Стамец прививает биочар мицелием и называет его микрочаром. Похоже, это замечательная комбинация. Он даже назвал это имя TM.

Как я иногда говорю, я играю с огнем и знакомлю людей с их внутренним поджигателем.Я действительно с нетерпением жду ваших результатов от шуток с пиролизом. Будьте осторожны. Даже маленькие iCans развивают температуру около 1000 градусов по Фаренгейту.

Большое спасибо за интересную беседу.

Ура,

Джок

Пиролиз биомассы | Pt 1 Проблемы и возможности

Johnson Matthey Technol. Ред. , 2018, 62 , (1), 118

1. Введение

1.1 Предпосылки

Пиролиз вызвал большой интерес благодаря гибкости в эксплуатации, универсальности технологии и возможности адаптации к широкому спектру сырье и продукты.Пиролиз работает в анаэробных условиях, когда компоненты биомассы термически расщепляются до газов и паров, которые обычно подвергаются вторичным реакциям, давая широкий спектр продуктов. Существует ряд условий и обстоятельств, которые имеют большое влияние на продукцию и производительность процесса. К ним относятся сырье, технология, температура реакции, добавки, катализаторы, время пребывания горячего пара, время пребывания твердых частиц и давление.

Пиролиз применялся на протяжении тысяч лет для производства древесного угля и химикатов, но только в последние 40 лет был разработан быстрый пиролиз для жидкостей.Он работает при умеренных температурах около 500 ° C и очень коротком времени пребывания горячего пара менее 2 секунд. Быстрый пиролиз представляет значительный интерес, поскольку он непосредственно дает высокие выходы жидкостей до 75 мас.%, Которые могут использоваться непосредственно в различных приложениях (1) или использоваться в качестве эффективного энергоносителя. Промежуточный и медленный пиролиз сосредоточены на производстве твердого полукокса в качестве основного продукта с жидкостями и газами, как правило, в качестве побочных продуктов, хотя все большее внимание уделяется максимальному увеличению ценности этих побочных продуктов.Пиролиз также используется в течение многих лет для уменьшения количества отходов, требующих утилизации, а также для уменьшения вреда для окружающей среды. В этих процессах в качестве основной технологии традиционно использовался медленный пиролиз.

1.2 Наука о пиролизе

Пиролиз — это термическое разложение, происходящее в отсутствие кислорода. Более низкие температуры процесса и более длительное время пребывания горячего пара способствуют производству древесного угля. Более высокие температуры и более длительное время пребывания горячего пара увеличивают превращение биомассы в газ, а умеренные температуры и короткое время пребывания горячего пара оптимальны для производства жидкостей.Всегда производятся три продукта, но пропорции могут варьироваться в широких пределах, регулируя параметры процесса. Таблица I показывает распределение продуктов, полученных при различных режимах пиролиза, показывая значительную гибкость, достижимую при изменении условий процесса. Быстрый пиролиз для производства жидкостей в настоящее время представляет особый коммерческий интерес, поскольку жидкость можно хранить и транспортировать, а также использовать для получения энергии, транспортного топлива, химикатов или в качестве энергоносителя.

Таблица I

Типичный выход массы продукта из древесины (на основе сухого сырья) при различных режимах пиролиза

9024
Режим Условия Жидкость Газ
Fast ~ 500 ° C 75 мас.% (Бионефть) 12 мас.% Угля 13 мас.%
Короткое время пребывания горячего пара
Короткое время пребывания в твердом состоянии до 10 с
Промежуточное звено ~ 400 ° C 40 вес.% В двух фазах 40 вес.% Угля 20 вес.%
Умеренное время пребывания горячего пара 5–20 с
Среднее время пребывания в твердом состоянии до 20 минут
Медленный пиролиз (Карбонизация) ~ 400 ° C 30 мас.% В двух фазах 35 мас.% Угля 35 мас.%
Длительное время пребывания в горячем паре до часов в зависимости от технологии
Длительное твердое вещество время пребывания в зависимости от технологии
Газификация (аллотермическая) ~ 750–900 ° C Минимальная До 2 мас.% угля До 98 мас.%
Короткое время пребывания горячего пара 5 с
Короткое время пребывания в твердом состоянии
Торрефикация (медленная) ~ 250–300 ° C 0 мас.%, Если пары не конденсируются, затем до 15 мас.% 70–80 мас. % твердого вещества 15 мас.%
Время пребывания твердых частиц до 30 минут

2.Быстрый пиролиз

При быстром пиролизе биомасса очень быстро разлагается с образованием в основном паров и аэрозолей, а также некоторого количества древесного угля и газа. После охлаждения и конденсации образуется однородная подвижная жидкость темно-коричневого цвета, если используется древесина или малозольный корм. Жидкость имеет теплотворную способность около 40% от теплотворной способности обычного жидкого топлива по весу или 60% от теплотворной способности жидкого топлива по объему из-за высокой плотности. Эта жидкость называется биомаслом и является основой недавнего стандарта ASTM (2).Высокий выход жидкости достигается при использовании биомассы с минимальной зольностью до 75 мас.% При использовании сухой биомассы. Существенными особенностями процесса быстрого пиролиза для получения жидкостей являются:

  • Содержание влаги в сырье менее 10 мас.%, Поскольку вся исходная вода переходит в жидкую фазу вместе с водой из реакций пиролиза. Высокое содержание воды в жидком продукте может привести к разделению фаз.

  • Для очень высоких скоростей нагрева и очень высоких скоростей теплопередачи на границе реакции частиц биомассы обычно требуется тонко измельченная биомасса размером менее 3 мм, поскольку биомасса обычно имеет низкую теплопроводность.Поскольку быстрый пиролиз жидкостей происходит за несколько секунд или меньше, важную роль играют процессы тепломассопереноса и явления фазового перехода, а также кинетика химических реакций. Скорость нагрева частиц обычно является этапом, ограничивающим скорость в большинстве процессов быстрого пиролиза, кроме абляционного пиролиза, когда биомасса напрямую контактирует с горячей поверхностью реактора (3)

  • Тщательно контролируемая температура реакции быстрого пиролиза около 500 ° C для большей части биомассы максимизирует выход жидкости.Зола, особенно щелочные металлы, катализирует вторичные реакции паров пиролиза с образованием диоксида углерода и воды, что приводит к более низким выходам жидкости при более высоком содержании воды. В крайних случаях (при уровне золы обычно выше примерно 2,5 мас.%) Образуется так много воды, что происходит фазовое разделение жидкости. Следовательно, требуется короткое время пребывания горячего пара, как правило, менее 2 секунд, чтобы минимизировать вторичные реакции.

  • Быстрое удаление полукокса необходимо для минимизации каталитического крекинга горячих паров, поскольку вся зола биомассы удерживается полукоксом.Неспособность свести к минимуму контакт с полукоксом приводит к растрескиванию, как указано выше.

  • Быстрое охлаждение паров пиролиза для минимизации термического крекинга с образованием бионефти по тем же причинам, что и для эффективного удаления полукокса. Это обычно достигается в системе резкого охлаждения, часто использующей несмешивающуюся жидкость, такую ​​как углеводород или био-масло охлажденного продукта.

Доступно несколько исчерпывающих обзоров быстрого пиролиза для производства жидкостей (4–10).

2.1 Сырье

Биомасса обычно состоит из трех основных компонентов — целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина с водой и золой. Целлюлоза — это полимер глюкозы, молекулы с шестью атомами углерода, который можно термически и каталитически крекировать до мономеров и продуктов разложения. Гемицеллюлоза — это полимер пятиуглеродных колец, который также можно расщепить до более мелких органических молекул. Лигнин представляет собой сложный полимер, состоящий из фенольных звеньев, который можно расщепить до широкого спектра фенольных продуктов.Другие компоненты биомассы включают воду в количестве до 60 мас.% В свежевыращенной биомассе; и зола, в основном щелочные металлы из питательных веществ, которая является каталитически активной и вызывает крекинг органических молекул. Это полезно при газификации, когда они способствуют растрескиванию смол, но не выгодно при пиролизе, когда они расщепляют органические вещества в паре, что приводит к более низким выходам жидкости, что отрицательно сказывается на ее свойствах. Щелочные металлы, образующие золу, которые необходимы для переноса питательных веществ и роста биомассы, играют важную роль в быстром пиролизе.Наиболее активен калий, за ним следуют натрий и кальций. Они действуют, вызывая вторичное растрескивание паров и снижая выход и качество жидкости. Подавляющее большинство этих щелочных металлов отдается полукоксу, что приводит к тому, что побочный продукт полукокса действует как катализатор крекинга, что требует быстрого и эффективного удаления полукокса в процессе быстрого пиролиза.

С золой можно до некоторой степени управлять путем выбора культур и времени сбора урожая, особенно с корневищными культурами, такими как Мискантус , который за зиму стареет с возвращением щелочных металлов в корневище, однако его нельзя исключить из растущей биомассы.Зольность может быть уменьшена путем промывки водой или разбавленной кислотой, и чем более жесткие условия по температуре или концентрации соответственно, тем более полное удаление золы. Недавняя работа показала, что ПАВ являются наиболее эффективными (11). Однако по мере того, как условия промывки становятся более экстремальными, сначала гемицеллюлоза, а затем целлюлоза теряется в результате гидролиза. Это снижает выход и качество жидкости. Кроме того, из промытой биомассы необходимо как можно полнее удалить кислоту и восстановить или утилизировать, а влажную биомассу необходимо высушить.

Таким образом, мытье часто не считается жизнеспособной возможностью, за исключением некоторых необычных обстоятельств, таких как удаление загрязнений. Другим следствием высокого удаления золы является повышенное производство левоглюкозана и левоглюкозенона, которые могут достигать уровней в бионефти, где извлечение становится интересным предложением.

2.2 Технология

Концептуальный процесс быстрого пиролиза изображен на Рис. 1 от подачи биомассы до сбора жидкого продукта.Каждый этап процесса имеет несколько альтернатив, таких как реактор и сбор жидкости, но основные принципы аналогичны.

Рис. 1.

Концептуальный процесс быстрого пиролиза

В основе процесса быстрого пиролиза лежит реактор. Хотя это, вероятно, составляет лишь около 10–15% общих капитальных затрат на интегрированную систему, большая часть исследований и разработок была сосредоточена на разработке и испытании различных конфигураций реакторов на разнообразном сырье, хотя в настоящее время все большее внимание уделяется усовершенствованию жидкого топлива. системы сбора и повышения качества жидкостей.Остальная часть процесса быстрого пиролиза состоит из приема, хранения и обработки биомассы, сушки и измельчения биомассы, сбора продуктов, хранения и, при необходимости, модернизации.

Обугленный побочный продукт обычно составляет около 15 мас.% Продуктов, но около 25% энергии сырья биомассы. В промышленных процессах он используется в процессе для обеспечения потребности в тепле путем сжигания или может быть отделен и экспортирован, и в этом случае требуется альтернативное топливо для обеспечения тепла для пиролиза.В зависимости от конфигурации реактора и скорости газа большая часть полукокса будет иметь размер и форму, сопоставимые с исходной биомассой. Свежий уголь является пирофорным, т. Е. Самопроизвольно воспламеняется при контакте с воздухом, поэтому требуется осторожное обращение и хранение. Это свойство со временем ухудшается из-за окисления активных центров на поверхности полукокса.

2.2.1 Реакторы с барботажным псевдоожиженным слоем

Барботажные реакторы с псевдоожиженным слоем обладают преимуществами хорошо изученной технологии, которая проста в конструкции и эксплуатации, имеет хороший контроль температуры и очень эффективную передачу тепла частицам биомассы за счет высокой плотности твердых частиц.Обычной псевдоожижающей средой является песок, но все большее внимание уделяется катализаторам, действующим в качестве псевдоожижающей среды, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы управлять дезактивацией катализаторов. Нагревание может быть достигнуто различными способами, и масштабирование хорошо известно. Тем не менее, передача тепла в псевдоожиженный слой при больших масштабах эксплуатации должна быть тщательно рассмотрена из-за ограничений масштабирования различных методов теплопередачи. Пиролизеры с барботажным псевдоожиженным слоем обеспечивают хорошую и стабильную производительность с высоким выходом жидкости, обычно 70-75 мас.% Из древесины на основе сухого сырья, и по этой причине широко используются для небольших или лабораторных экспериментов, таких как новаторские работы. в Университете Ватерлоо (12).Для достижения высоких скоростей нагрева биомассы необходимы частицы биомассы небольшого размера, менее 2–3 мм, и скорость нагрева обычно является этапом, ограничивающим скорость. Эта технология идеальна для лабораторных установок из-за простоты эксплуатации и контроля, когда нагрев обычно достигается электрическими нагревателями. В промышленных масштабах Dynamotive построила две системы с псевдоожиженным слоем в Канаде, одна из которых проработала несколько лет и теперь демонтирована, а вторая более крупная установка, как полагают, не была введена в эксплуатацию до демонтажа.Предполагается, что передача тепла в реактор является поводом для беспокойства.

Время пребывания пара и твердого вещества регулируется скоростью потока псевдоожижающего газа и оно выше для полукокса, чем для паров. Поскольку уголь действует как эффективный катализатор парового крекинга при температурах быстрой реакции пиролиза, быстрое и эффективное отделение угля является важным. Обычно это достигается путем выброса и уноса с последующим разделением в одном или нескольких циклонах, поэтому важна тщательная разработка гидродинамики песка и биомассы / угля.Высокий уровень инертных газов, возникающий из-за высоких постоянных газовых потоков, необходимых для псевдоожижения, приводит к очень низкому парциальному давлению конденсируемых паров, и, следовательно, требуется осторожность при проектировании и эксплуатации эффективных систем теплообмена и сбора жидкости. Кроме того, большие расходы инертного газа приводят к относительно большому оборудованию, что увеличивает стоимость. Сбор жидкости осуществляется либо путем непрямого теплообмена, либо путем закалки в переработанном бионефти или несмешивающемся углеводороде, таком как Isopar — запатентованная смесь изопарафинов с высокой температурой кипения для минимизации испарения и получения высокой температуры вспышки.

Аэрозоли составляют значительную часть выхода жидкости и собираются либо электростатическим осаждением, либо коалесценцией на туманоуловителях. Это не полностью деполимеризованные фрагменты лигнина, которые, по-видимому, существуют в виде жидкости со значительной молекулярной массой. Доказательство их жидкой основы обнаруживается в накоплении жидкости в ESP, которая стекает по пластинам и накапливается в продукте бионефти. Используются демистеры для агломерации или коалесценции аэрозолей, но опубликованный опыт показывает, что это менее эффективно.

2.2.2. Реакторы с циркулирующим псевдоожиженным слоем и с транспортируемым слоем. почти такая же, как для паров и газа, а полукокс более истирается из-за более высоких скоростей газа. Это может привести к более высокому содержанию полукокса в собранном бионефти, если не будет включено более обширное удаление полукокса.Дополнительным преимуществом является то, что CFB потенциально подходят для большей производительности, даже несмотря на более сложную гидродинамику, поскольку эта технология широко используется при очень высокой производительности в нефтяной и нефтехимической промышленности.

Подача тепла обычно осуществляется за счет рециркуляции нагретого песка из вторичной камеры сгорания угля, которая может быть либо барботирующим, либо циркулирующим псевдоожиженным слоем. В этом отношении процесс аналогичен газификатору с двойным псевдоожиженным слоем, за исключением того, что температура реактора (пиролизера) намного ниже, а тесно интегрированное сжигание полукокса во втором реакторе требует тщательного контроля, чтобы гарантировать соответствие температуры, теплового потока и потока твердых частиц. требования к процессу и корму.Передача тепла представляет собой смесь теплопроводности и конвекции в стояке. Одна из непроверенных областей — масштабирование и теплопередача при высокой пропускной способности.

Весь полуглерод сжигается во вторичном реакторе для повторного нагрева циркулирующего песка, поэтому полуголь не доступен для экспорта, если не используется альтернативный источник тепла. Если отделить полукокс, он станет мелким порошком, который потребует осторожного обращения из-за его пирофорной природы.

2.2.3 Абляционный пиролиз

Абляционный пиролиз принципиально отличается от других методов быстрого пиролиза (13).Во всех других методах скорость реакции ограничена скоростью передачи тепла через частицы биомассы, поэтому требуются частицы небольшого размера. Режим реакции при абляционном пиролизе подобен плавлению масла на сковороде: скорость плавления можно значительно повысить, нажав на масло и перемещая его по нагретой поверхности сковороды. При абляционном пиролизе тепло передается от горячей стенки реактора к «расплавлению» древесины, которая находится в контакте с ней под давлением. Когда древесина удаляется, расплавленный слой испаряется, образуя продукт, очень похожий на продукт, получаемый в системах с псевдоожиженным слоем.Часть обширных фундаментальных работ была проведена в Нанси, Франция (14), и эта концепция была адаптирована к лабораторной обработке (15).

Таким образом, фронт пиролиза движется в одном направлении через частицу биомассы. При механическом удалении древесины остаточная масляная пленка не только обеспечивает смазку для следующих друг за другом частиц биомассы, но и быстро испаряется, давая пары пиролиза для сбора таким же образом, как и в других процессах. Есть элемент растрескивания на горячей поверхности от осажденного полукокса.На скорость реакции сильно влияет давление древесины на нагретую поверхность; относительная скорость древесины и поверхности теплообмена; и температура поверхности реактора. Таким образом, ключевые особенности абляционного пиролиза следующие:

  • Высокое давление частицы на горячую стенку реактора, достигаемое за счет центробежной силы или механически

  • Высокое относительное движение между частицей и стенкой реактора

  • Температура стенки реактора меньше чем 600 ° C.

Поскольку скорость реакции не ограничивается теплопередачей через частицы биомассы, можно использовать более крупные частицы и, в принципе, нет верхнего предела размера, который может быть обработан. Фактически, процесс ограничен скоростью подачи тепла в реактор, а не скоростью поглощения тепла пиролизной биомассой, как в других реакторах. Инертный газ не требуется, поэтому технологическое оборудование меньше, а реакционная система, таким образом, более интенсивна.Кроме того, отсутствие псевдоожижающего газа существенно увеличивает парциальное давление конденсируемых паров, что приводит к более эффективному улавливанию и уменьшению размеров оборудования. Однако процесс контролируется площадью поверхности, поэтому масштабирование менее эффективно, а реактор приводится в действие механически, и, следовательно, является более сложным. Уголь представляет собой мелкодисперсный порошок, который можно отделить с помощью циклонов и фильтров горячего пара, как в реакционных системах с псевдоожиженным слоем.

2.2.4 Винтовые и шнековые реакторы с печью

Был разработан ряд разработок, в которых биомасса механически перемещается через горячий реактор вместо использования жидкостей, включая винтовые реакторы и шнековые реакторы.Нагревание может осуществляться с помощью переработанного горячего песка, как на заводе Bioliq в Технологическом институте Карлсруэ (KIT), Германия (Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) до 2009 г.) (16), или с помощью теплоносителей, таких как стальные или керамические шары, как в Haloclean, также на КИТ (17), или внешнее отопление. Природа реакторов с механическим приводом состоит в том, что очень короткое время пребывания, сравнимое с жидким и циркулирующим псевдоожиженными слоями, трудно достичь, а время пребывания горячего пара может составлять от 5 до 30 секунд в зависимости от конструкции и размера реактора.Примеры включают винтовые реакторы, а в последнее время реактор Lurgi LR в KIT (10, 11) и реакторы Bio-oil International, которые изучались в Государственном университете Миссисипи, США (18).

Винтовые реакторы особенно подходят для сырьевых материалов, которые трудно обрабатывать или подавать, или которые являются неоднородными. Выход жидкого продукта ниже, чем у псевдоожиженных слоев, и обычно происходит разделение фаз из-за более длительного времени пребывания и контакта с побочным продуктом. Кроме того, урожайность полукокса выше.KIT продвигал и тестировал концепцию производства суспензии полукокса с жидкостью для максимального увеличения выхода жидкости с точки зрения энергоэффективности (19), но для этого потребовался бы альтернативный источник энергии для обеспечения тепла для процесса.

2.2.5 Микроволновый пиролиз

Растет интерес к микроволновому пиролизу как более прямому способу быстрого нагрева биомассы (20, 21). Это дает преимущество, заключающееся в предотвращении или снижении низкой теплопроводности биомассы, характерной для обычного термического пиролиза, но требует дополнительной энергии для управления процессом и требует тщательного проектирования, чтобы преодолеть потенциально плохое проникновение микроволн через органический материал.Равномерное нагревание в результате использования микроволн, вероятно, уменьшит вторичные реакции, поскольку продукты реакции с меньшей вероятностью будут взаимодействовать с пиролизованной биомассой. Существует несколько интересных проблем при увеличении масштабов, и будет интересно сравнить продукты микроволнового и обычного быстрого пиролиза.

2.2.6 Теплопередача при быстром пиролизе

Существует ряд технических проблем, с которыми сталкивается развитие быстрого пиролиза, из которых наиболее важной является теплопередача в реактор.Пиролиз — это эндотермический процесс, требующий значительного количества тепла для повышения температуры биомассы до температуры реакции, хотя теплота реакции незначительна. Передача тепла в промышленных реакторах является важной конструктивной особенностью, и энергия древесного угля как побочного продукта обычно используется в промышленном процессе путем сжигания полукокса на воздухе. Обычно полукокс содержит около 25% энергии исходного материала, и около 75% этой энергии требуется для запуска процесса. Побочный газ содержит только около 5% энергии в сырье, и этого недостаточно для пиролиза.Основные методы обеспечения необходимого тепла перечислены ниже:

  • Через поверхности теплопередачи, расположенные в и / или в подходящих местах в реакторе, такие как внутрислойные нагревательные трубы и / или концентрический кольцевой нагреватель вокруг слоя

  • Путем нагрева псевдоожижающего газа в случае реактора с псевдоожиженным слоем или с циркулирующим псевдоожиженным слоем, хотя могут потребоваться чрезмерные температуры газа для ввода необходимого тепла, что может привести к локальному перегреву и снижению выхода жидкости, или, в качестве альтернативы, могут возникнуть очень высокие потоки газа. необходимо, что приводит к нестабильной гидродинамике.Частичный нагрев обычно является удовлетворительным и желательным для оптимизации энергоэффективности

  • Путем удаления и повторного нагрева материала слоя в отдельном реакторе, как это используется в большинстве реакторов с CFB и с переносимым слоем

  • Путем добавления некоторого количества воздуха, хотя это может создавать локальные горячие точки и увеличивать растрескивание жидкостей до смол

  • С помощью микроволн (см. раздел 2.2.5).

Существует множество способов обеспечения технологическим теплом из побочного продукта полукокса, газа или свежей биомассы.Этот аспект проектирования и оптимизации реактора пиролиза является наиболее важным для коммерческих установок и будет привлекать все большее внимание по мере роста предприятий. Примеры вариантов включают:

  • Сжигание побочного полукокса, полностью или частично

  • Сжигание побочного газа, которое обычно требует дополнения, например, природным газом

  • Сжигание свежей биомассы вместо полукокса, особенно там, где есть прибыльный рынок для полукокса

  • Газификация побочного продукта полукокса и сжигание образовавшегося генераторного газа для обеспечения лучшего контроля температуры и предотвращения проблем с щелочными металлами, таких как шлакование в камере сгорания полукокса

  • Использование побочного газа с аналогичными преимуществами как указано выше, хотя маловероятно, что в этом газе будет достаточно энергии без каких-либо добавок

  • Использование бионефтяного продукта

  • Использование ископаемого топлива там, где оно доступно по низкой цене, не влияет на какие-либо допустимые вмешательства на процессе или p продукт, а побочные продукты имеют достаточно высокую ценность.

2.3 Продукты

Жидкое бионефть образуется в результате быстрого охлаждения и, таким образом, «замораживания» промежуточных продуктов мгновенного разложения гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина. Таким образом, жидкость содержит много активных веществ, которые способствуют ее необычным свойствам. Бионефть можно рассматривать как микроэмульсию, в которой непрерывная фаза представляет собой водный раствор продуктов разложения холоцеллюлозы, который стабилизирует прерывную фазу макромолекул пиролитического лигнина посредством таких механизмов, как водородные связи.Одна из теорий заключается в том, что при быстром пиролизе образуется поверхностно-активное вещество, которое создает стабильную микроэмульсию с пиролитическим лигнином. Считается, что старение или нестабильность являются результатом разрушения этой эмульсии.

Бионефть обычно представляет собой текучую жидкость темно-коричневого цвета, которая по элементному составу приближается к биомассе. В зависимости от исходного сырья и режима быстрого пиролиза цвет может быть почти черным, от темно-красно-коричневого до темно-зеленого, что зависит от присутствия микроуглерода в жидкости и химического состава.Фильтрация горячего пара дает более прозрачный красно-коричневый вид благодаря отсутствию обугливания. Высокое содержание азота может придавать жидкости темно-зеленый оттенок.

Он состоит из очень сложной смеси кислородсодержащих углеводородов с заметной долей воды как из исходной влаги, так и из продукта реакции. Также может присутствовать твердый обугленный. Типичные выходы органических веществ из разного сырья и их изменение в зависимости от температуры показаны на рис. , рис. 2, и . На рис. 3 показана температурная зависимость четырех основных продуктов из типичного исходного сырья (22).Аналогичные результаты получены для большинства видов сырья биомассы, хотя максимальный выход может достигаться между 480 ° C и 525 ° C в зависимости от сырья. Травы, например, имеют тенденцию давать максимальный выход жидкости около 55–60 мас.% В пересчете на сухой корм в нижней части этого температурного диапазона, в зависимости от зольности травы. Выход жидкости зависит от типа биомассы, температуры, времени пребывания горячего пара, отделения полукокса и содержания золы биомассы, причем последние два фактора оказывают каталитическое воздействие на крекинг в паровой фазе.Важно отметить, что максимальный выход — это не то же самое, что максимальное качество, и качество требует тщательного определения, если оно должно быть оптимизировано. Также были рассмотрены качество и управление качеством биомасла и их улучшение (23).

Рис. 2.

Изменение выхода органических веществ в зависимости от исходного сырья (3)

Рис. 3.

Типичные выходы основных продуктов быстрого пиролиза биомассы (3)

Жидкость обычно содержит примерно 25 мас.% воды, которая образует стабильную однофазную смесь, но она может находиться в диапазоне от примерно 15 мас.% до верхнего предела примерно 30-50 мас.% воды, в зависимости от исходного материала, способа его производства и последующего сбора.При содержании воды выше 50 мас.% (А иногда и ниже) жидкая фаза отделяется. Типичная спецификация исходного материала — это максимум 10% влаги в высушенном исходном материале, поскольку и эта влажность исходного материала, и вода реакции пиролиза, обычно около 12% в расчете на сухое сырье, оба относятся к жидкому продукту. Пиролизные жидкости могут переносить добавление некоторого количества воды, но существует ограничение на количество воды, которое может быть добавлено к жидкости до того, как произойдет разделение фаз, другими словами, жидкость не может быть растворена в воде.Добавление воды снижает вязкость, что полезно; снижает теплотворную способность, что означает, что требуется больше жидкости для выполнения заданной нагрузки; и может улучшить стабильность. Таким образом, воздействие воды является сложным и важным. Биомасло смешивается с полярными растворителями, такими как метанол, ацетон, но полностью не смешивается с топливом, полученным из нефти. Это происходит из-за высокого содержания кислорода около 35-40 мас.%, Которое аналогично содержанию биомассы, и обеспечивает химическое объяснение многих из описанных характеристик.Удаление этого кислорода путем облагораживания требует сложных каталитических процессов, которые описаны в части II.

Плотность жидкости очень высока и составляет около 1200 кг т –1 , по сравнению с легким мазутом около 0,85 кг л –1 . Это означает, что жидкость содержит около 42% энергии мазута по весу, но 61% по объему. Это имеет значение для проектирования и спецификации оборудования, такого как насосы и распылители в котлах и двигателях.

Вязкость важна для многих видов топлива (24). Вязкость производимого бионефти может варьироваться от 25 м 2 сек –1 до 1000 м 2 сек –1 (измеренная при 40 ° C) или более в зависимости от сырье, содержание воды в бионефти, количество собранных легких фракций и степень старения масла.

Пиролизные жидкости не могут быть полностью испарены после того, как они были извлечены из паровой фазы.Если жидкость нагревается до 100 ° C или более, чтобы попытаться удалить воду или отогнать более легкие фракции, она быстро вступает в реакцию и в конечном итоге дает твердый остаток около 50 мас.% От исходной жидкости, причем некоторый дистиллят содержит летучие органические соединения, которые были трещины и вода. Хотя биомасло успешно хранилось в течение нескольких лет в нормальных условиях хранения в стальных и пластиковых бочках без какого-либо ухудшения, которое могло бы помешать его использованию в любых испытанных на сегодняшний день приложениях, оно медленно меняется со временем, наиболее заметно наблюдается постепенное изменение увеличение вязкости.Более свежие образцы, которые были распространены для тестирования, продемонстрировали существенное улучшение согласованности и стабильности, демонстрируя улучшение проектирования процессов и управления по мере развития технологии.

Старение — это хорошо известное явление, вызванное продолжающимися медленными вторичными реакциями в жидкости, которое проявляется в увеличении вязкости со временем. Его можно уменьшить или контролировать добавлением спиртов, таких как этанол или метанол. В крайних случаях может произойти разделение фаз.Это усугубляется или ускоряется наличием мелкого угля. Это было рассмотрено Diebold (25, 26).

Жидкость для быстрого пиролиза имеет более высокую теплотворную способность (HHV) около 17 МДж кг –1 , поскольку производится с использованием около 25 мас.% Воды, которую трудно отделить. Хотя жидкость широко называют «бионефть», она не смешивается с углеводородными жидкостями. Он состоит из сложной смеси кислородсодержащих соединений, которые создают как потенциал, так и проблемы для использования.Есть некоторые важные свойства этой жидкости, которые суммированы в Таблице II и Таблице III . Есть много конкретных характеристик биомасла, которые требуют рассмотрения для любого применения (6). Oasmaa и Peacocke рассмотрели характеристики и методы определения физических свойств (27, 28).

Таблица II

Типичные свойства древесного сырого био-масла

Содержание влаги 9024
Физические свойства Типичное значение

53

53

pH 2.5
Удельный вес 1,20
Элементный анализ C 56%
H 6%
6%
N 0–0,1%
HHV в исходном состоянии 17 МДж кг –1
Вязкость (40 ° C и 25% воды) s
Твердые вещества (уголь), включая золу 0.1%
Остаток вакуумной перегонки до 50%
Таблица III

Характеристики масла Bio-Oil

, включая 9025 рост вторичной вязкости полимеризации реакции, такие как конденсация 9026 Блокировка фильтра Практика загрязнения почвы 90 246 9246 смешивание Блокировка
908
Кислотность или низкий pH Органические кислоты в результате разложения биополимера Коррозия сосудов и трубопроводов
Старение

64

Продолжение вторичных реакций
Возможное разделение фаз
Щелочные металлы (зола) Практически все щелочные металлы обугливаются, так что это не большая проблема Катализатор отравление
Отложение твердых частиц при сгорании
Сырье с высоким содержанием золы Эрозия и коррозия
Неполное отделение твердых частиц Неполное отделение твердых частиц к турбинам
Char Неполное отделение полукокса в процессе Старение масла
Седиментация
Блокировка инжектора двигателя
Отравление щелочными металлами
Хлор Загрязнения в биомасса корма Катализатор отравления при модернизации
Цвет Крекинг биополимеров и угля Изменение цвета некоторых продуктов, таких как смолы
Загрязнение кормов

действуют как катализаторы и могут увеличивать вынос твердых частиц
Плохая дистиллируемость Реактивная смесь продуктов разложения биомассы Биомасло не может быть перегружено — обычно максимум 50%
Начало жидкости реагирует при температуре ниже 100 ° C и существенно разлагается при температуре выше 100 ° C
Высокая вязкость Обеспечивает высокий перепад давления, увеличивающий стоимость оборудования
Высокая стоимость перекачки
Плохое распыление
Низкое соотношение H: C Биомасса имеет низкое соотношение H: C, и продукты термического разложения повторяют это соотношение Переход на углеводороды затруднен
Несовместимость материалов Фенольные и ароматические углеводороды Разрушение уплотнений и прокладок
Очень низкая смешиваемость с углеводородами Биомасло с высоким содержанием кислорода Не смешивается с углеводородами, поэтому интеграция в нефтеперерабатывающий завод затруднена
Азот Загрязняющие вещества в корме из биомассы Неприятный запах
Корм ​​с высоким содержанием азота, такой как белки в отходах Отравление катализатора при модернизации
ustion
Содержание кислорода очень высокое Состав биомассы имеет высокое содержание кислорода, поэтому продукты термического разложения имеют высокое содержание кислорода Плохая стабильность
Несмешиваемость с углеводородами или неоднородность Высокий уровень исходной воды Разделение фаз
Высокий уровень золы в исходном сырье Частичное разделение фаз
Плохое разделение угля в процессе
Несоответствие при обращении, хранении и переработке
Запах или запах Альдегиды и другие летучие органические вещества, многие из гемицеллюлозы Запах часто неприятен
Твердые вещества Твердые частицы из реактора, такие как песок Осаждение
Эрозия и коррозия
Загрязнение твердых частиц Мелкие частицы полукокса
Структура Уникальная структура обусловлена ​​быстрой деполимеризацией и быстрым гашением паров и аэрозолей Восприимчивость к старению, например, к увеличению вязкости и разделению фаз
Сера Загрязняющие вещества в сырье биомассы Отравление катализатора при модернизации
Температурная чувствительность Неполные или «замороженные» реакции разложения Необратимые разложение жидкости на две фазы выше 100 ° C
Необратимое увеличение вязкости выше примерно 60 ° C
Возможное разделение фаз выше примерно 60 ° C
Токсичность Продукты разложения биополимера Токсичность для человека положительная, но малая
Экотоксичность незначительна
Вязкость Химический состав биомасла дает высокую вязкость со временем, что старение Достаточно высокий и имеет тенденцию к увеличению со временем
Более сильное влияние температуры на изменение вязкости, чем для углеводородов
Повышение температуры до более низкой вязкости требует осторожности из-за термического воздействия чувствительность
Содержание воды Реакции пиролиза Комплексное влияние на вязкость и стабильность: повышенная вода снижает теплотворную способность, плотность и стабильность; и повышает pH
Исходная вода
Влияет на катализаторы, например, посредством гидролиза

2.4 Сборник жидкостей

Газообразные продукты быстрого пиролиза состоят из аэрозолей, настоящих паров и неконденсируемых газов. Они требуют быстрого охлаждения для минимизации вторичных реакций и конденсации настоящих паров, в то время как аэрозоли требуют дополнительной коалесценции или агломерации. Простой косвенный теплообмен может вызвать преимущественное осаждение компонентов, производных лигнина, что приводит к фракционированию жидкости и, в конечном итоге, к засорению трубопроводов и теплообменников. Закалка в бионефти продукта или в несмешивающемся углеводородном растворителе широко практикуется.

Традиционные устройства для улавливания аэрозолей, такие как туманоуловители и другие широко используемые устройства для защиты от столкновений, не обладают такой же эффективностью, как электростатическое осаждение, которое в настоящее время является предпочтительным методом как в лабораторных, так и в промышленных масштабах. Парообразный продукт из реакторов с псевдоожиженным слоем и с транспортируемым слоем имеет низкое парциальное давление конденсируемых продуктов из-за больших объемов псевдоожиженного газа, и это является важным соображением при проектировании сбора жидкости. Этот недостаток уменьшен во вращающемся конусе и абляционной реакционной системе, обе из которых исключают инертный газ, что приводит к более компактному оборудованию и меньшим затратам (29).

2.5 Побочные продукты

Полуг и газ — это побочные продукты, обычно содержащие около 25% и 5% энергии в исходном материале соответственно. Сам процесс пиролиза требует около 15% энергии в сырье, а из побочных продуктов только полукокс имеет достаточно энергии, чтобы обеспечить это тепло. Теплота может быть получена путем сжигания полукокса в традиционной конструкции реакционной системы, что делает энергию процесса самодостаточной. Более продвинутые конфигурации могут газифицировать полукокс до газа с более низкой теплотворной способностью (LHV), а затем более эффективно сжигать полученный газ для обеспечения технологического тепла с тем преимуществом, что щелочные металлы в полукоксе можно гораздо лучше контролировать.Отработанное тепло от сжигания полукокса и любое тепло от избыточного газа или побочного газа можно использовать для сушки сырья, а в крупных установках можно использовать для экспорта или выработки электроэнергии. Важным принципом быстрого пиролиза является то, что хорошо спроектированный и отлаженный процесс не должен производить никаких выбросов, кроме чистого дымового газа, то есть CO 2 и воды, хотя они должны будут соответствовать местным стандартам и требованиям по выбросам.

2.5.1 Уголь

Уголь действует как катализатор парового крекинга, поэтому быстрое и эффективное отделение от паров продуктов пиролиза является важным, хотя неясно, в какой степени крекинг вызывается щелочными металлами, содержащимися в угле.Циклоны являются обычным методом удаления полукокса, однако некоторая мелочь всегда проходит через циклоны и накапливается в жидком продукте, где они ускоряют старение и усугубляют проблему нестабильности, которая описана ниже. Некоторых успехов удалось достичь с помощью фильтрации горячего пара, аналогичной очистке горячего газа в системах газификации (30–33). Проблемы возникают из-за липкости мелкозернистого угля и отделения фильтровальной корки от фильтра.

Фильтрация жидкости под давлением для значительного удаления твердых частиц (до

2.5.2 Газ

Газ содержит лишь небольшую часть (около 5%) начальной энергии подаваемой биомассы и недостаточен для обеспечения всего необходимого технологического тепла. Теплотворная способность зависит от технологии процесса и степени разбавления отходящего газа инертным и / или рециркулирующим газом.

2.6 Окружающая среда, здоровье и безопасность

По мере того, как биомасло становится все более доступным, все большее внимание будет уделяться аспектам окружающей среды, здоровья и безопасности.В 2005 году было завершено исследование по оценке экотоксичности и токсичности 21 биомасла от большинства коммерческих производителей биомасла по всему миру в рамках скринингового исследования с полной оценкой репрезентативного биомасла (34). Исследование включает всестороннюю оценку требований к транспортировке как обновление более раннего исследования (35) и оценку способности к биоразложению (36). Результаты сложны и требуют более всестороннего анализа, но общий вывод заключался в том, что биомасло не представляет значительных рисков для здоровья, окружающей среды или безопасности.

Подтверждение

Это исправленная и обновленная версия оригинального текста, опубликованного Тейлором и Фрэнсисом (37) Воспроизведено с разрешения Taylor and Francis Group LLC Books.

  • 1.
  • 2.
    «Стандартные спецификации для пиролизного жидкого биотоплива», ASTM D7544-12, ASTM International, West Conshohocken, Пенсильвания, США, 2012 ССЫЛКА https://doi.org/10.1520/D7544-12
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.
  • 8.

    А. В. Бриджуотер, С. Черник и Дж. Пискорц, «Состояние быстрого пиролиза биомассы», в «Быстрый пиролиз биомассы: Справочник», изд. А. В. Бриджуотер, Vol. 2, CPL Press, Ньюбери, Великобритания, 2002, стр. 1–22

  • 9.

    А. В. Бриджуотер, «Быстрый пиролиз биомассы», в «Термическое преобразование биомассы», изд. А. В. Бриджуотер, Х. Хофбауэр и С. ван Лоо, CPL Press, Ньюбери, Великобритания, 2009 г., стр. 37–78

  • 10.
  • 11.
    С. У. Бэнкс и А. В. Бриджуотер, «Каталитический быстрый пиролиз для улучшения качества жидкости», в «Справочнике по производству биотоплива: процессы и технологии», ред. Р. Луке, ЦСК Лин, К. Уилсон и Дж. Кларк, Elsevier Ltd, Даксфорд, Великобритания, 2016 г., стр. 391–429 ССЫЛКА https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100455-5.00014- X
  • 12.

    Дж. Пискорз, Д. С. Скотт, Д. Рэдлейн и С. Черник, «Новые применения процесса быстрого пиролиза Ватерлоо», в «Термическая обработка биомассы», ред.Э. Хоган, Дж. Роберт, Дж. Грасси и А. В. Бриджуотер, CPL Scientific Press, Thatcham, UK, 1992, стр. 64–73.

  • 13.
    Дж. Диболд и Дж. Скахилл, «Абляционный пиролиз биомассы. в средах с твердотельной конвективной теплопередачей », в« Основах термохимического преобразования биомассы », ред. Р.П. Оверенд, Т.А. Милн и Л.К. Мадж, Elsevier Applied Science Publishers Ltd, Эссекс, Великобритания, 1985 г., стр. 539–555 ССЫЛКА https://doi.org/10.1007/978-94-009-4932-4_30
  • 14.
  • 15.
  • 16.
    К. Пфитцер, Н. Дамен, Н. Трегер, Ф. Вейрих, Й. Зауэр, А. Гюнтер и М. Мюллер-Хагедорн, Energy Fuels, 2016, 30 , (10) , 8047 ССЫЛКА https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.6b01412
  • 17.

    А. Хорнунг, А. Апфельбахер, Ф. Рихтер и Х. Зайферт, «Термохимическое преобразование энергетических культур: галоклин: Промежуточный пиролиз », 6-й Международный конгресс по оценке и переработке промышленных отходов (VARIREI, 2007 г.), Л’Акуила, Италия, 27–28 июня 2007 г.

  • 18.
    Л. Инграм, Д. Мохан, М. Брика, П. Стил, Д. Штробель, Д. Крокер, Б. Митчелл, Дж. Мохаммад, К. Кантрелл и К. Ю. Питтман-младший, Energy Fuels, 2008, 22 , (1), 614 ССЫЛКА https://doi.org/10.1021/ef700335k
  • 19.
  • 20.
  • 21.
  • 22.
  • 23.
    AV Bridgwater, ‘Обновление Жидкости для быстрого пиролиза », в« Термохимической переработке биомассы: преобразование в топливо, химические вещества и энергию », под ред.RC Brown, John Wiley & Sons Ltd, Чичестер, Великобритания, 2011 ССЫЛКА https://doi.org/10.1002/97811199

    .ch6
  • 24.
    JP Diebold, TA Milne, S. Czernik, A. Oasmaa, AV Bridgwater, А. Куэвас, С. Густ, Д. Хаффман и Дж. Пискорц, «Предлагаемые спецификации для различных марок пиролизных масел», в «Разработках в области термохимического преобразования биомассы», под ред. А.В. Бриджуотер, Д.Г.Букок, Vol. 1, Springer Science + Business Media, Дордрехт, Нидерланды, 1997 г., стр. 433–447 ССЫЛКА https: // doi.org / 10.1007 / 978-94-009-1559-6_34
  • 25.
  • 26.

    JP Diebold, «Обзор химических и физических механизмов стабильности при хранении биомасел быстрого пиролиза», в «Fast Пиролиз биомассы: Справочник », под ред. А. В. Бриджуотер, Vol. 2, CPL Press, Newbury, UK, 2002, стр. 243–292

  • 27.
    A. Oasmaa и C. Peacocke, «Руководство по определению физических свойств жидкостей быстрого пиролиза, полученных из биомассы», VTT Publications 450, Valtion teknillinen tutkimuskeskus (VTT), Эспоо, Финляндия, 2001 г., 102 стр. ССЫЛКА http: // www.vtt.fi/Documents/P450.pdf
  • 28.
    A. Oasmaa и C. Peacocke, «Свойства и топливное использование жидкостей быстрого пиролиза, полученных из биомассы: руководство», VTT Publications 731, VTT, Espoo, Finland, 2010 , 134 стр. ССЫЛКА http://www.vtt.fi/Documents/P731.pdf
  • 29.

    GVC Peacocke, AV Bridgwater and JG Brammer, «Технико-экономическая оценка производства электроэнергии с помощью Wellman Process Engineering и BTG Fast Pyrolysis» Процессы », в« Науке о термической и химической конверсии », ред.А.В. Бриджуотер и Д.Г.Б. Букок, CPL Press, Ньюбери, Великобритания, 2004 г., стр. 1785–1802

  • 30.

    Дж. П. Диболд, Дж. У. Скахилл, С. Черник, С. Д. Филипс и К. Дж. Фейк, «Прогресс в производстве горячих напитков». — Биологически чистая нефть с газовой фильтрацией в NREL, в «Производство и использование бионефти», ред. А. В. Бриджуотер и Э. Н. Хоган, CPL Press, Ньюбери, Великобритания, 1996, стр. 66–81

  • 31.
    Э. Хоэкстра, К. Дж. А. Хогендорн, X. Ван, Р. Дж. М. Вестерхоф, С. Р. А. Керстен, W.P. M. van Swaaij и M. J. Groenveld, Ind. Eng. Chem. Res., 2009, 48 , (10), 4744 ССЫЛКА https://doi.org/10.1021/ie8017274
  • 32.
  • 33.

    Дж. Зитцманн и А.В. Бриджуотер, «Модернизация масел быстрого пиролиза Фильтрация горячего пара », 15-я Европейская конференция« Энергия из биомассы », Берлин, Германия, 7–11 мая 2007 г.

  • 34.
  • 35.

    GVC Peacocke,« Транспортировка и хранение жидкостей быстрого пиролиза », в« Fast Пиролиз биомассы: Справочник », под ред.А. В. Бриджуотер, Vol. 2, CPL Press, Ньюбери, Великобритания, 2002, стр. 293–338

  • 36.
  • 37.

    А.В. Бриджуотер, «Пиролиз биомассы», в редакциях «Преобразования для эффективного использования: энергия биомассы для мира». . W. van Swaaij, S. Kersten and W. Palz, Vol. 6, Taylor & Francis Group LLC, Бока-Ратон, США, 2015 г., стр. 473–514

  • Биомасса для производства электроэнергии | WBDG

    Введение

    Внутри этой страницы

    ЭТА СТРАНИЦА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ

    Биомасса используется для отопления помещений, производства электроэнергии и комбинированного производства тепла и электроэнергии.Термин «биомасса» охватывает большое количество разнообразных материалов, включая древесину из различных источников, сельскохозяйственные остатки, а также отходы животноводства и жизнедеятельности человека.

    Биомассу можно преобразовать в электроэнергию несколькими способами. Наиболее распространенным является прямое сжигание биомассы, такой как сельскохозяйственные отходы или древесные материалы. Другие варианты включают газификацию, пиролиз и анаэробное сбраживание. Газификация производит синтез-газ с полезным содержанием энергии за счет нагрева биомассы меньшим количеством кислорода, чем необходимо для полного сгорания.Пиролиз дает бионефть за счет быстрого нагревания биомассы в отсутствие кислорода. Анаэробное сбраживание производит возобновляемый природный газ, когда органическое вещество разлагается бактериями в отсутствие кислорода.

    Различные методы работают с разными типами биомассы. Обычно древесная биомасса, такая как древесная щепа, пеллеты и опилки, сжигается или газифицируется для выработки электроэнергии. Остатки кукурузной соломы и пшеничной соломы упаковываются в тюки для сжигания или превращаются в газ с помощью анаэробного варочного котла.Очень влажные отходы, такие как отходы животных и человека, превращаются в газ со средним содержанием энергии в анаэробном варочном котле. Кроме того, большинство других типов биомассы можно преобразовать в бионефть путем пиролиза, которое затем можно использовать в котлах и печах.

    В Вудленде, штат Калифорния, электростанция использует древесину, полученную в сельском хозяйстве.
    Источник: NREL

    В этом обзоре основное внимание уделяется древесной биомассе, используемой для выработки электроэнергии на промышленных предприятиях, а не в проектах коммунальных предприятий.Тепло биомассы и биогаз, включая анаэробное сбраживание и свалочный газ, рассматриваются на других страницах технологических ресурсов в этом руководстве:

    По сравнению со многими другими вариантами возобновляемой энергии, биомасса имеет преимущество диспетчеризации, что означает, что она управляема и доступна при необходимости, подобно системам выработки электроэнергии на ископаемом топливе. Однако недостатком биомассы для производства электроэнергии является то, что топливо необходимо закупать, доставлять, хранить и оплачивать. Кроме того, при сжигании биомассы образуются выбросы, которые необходимо тщательно контролировать и контролировать в соответствии с нормативными требованиями.

    В этом обзоре представлены конкретные детали для тех, кто рассматривает системы производства электроэнергии на биомассе как часть крупного строительного проекта. Дополнительную общую информацию можно получить в Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (EERE) Министерства энергетики США (DOE). Основы технологии биомассы. Подробную информацию об использовании биомассы для комбинированного производства тепла и электроэнергии можно получить в Партнерстве по комбинированному производству тепла и энергии Агентства по охране окружающей среды США (EPA).

    Описание

    На большинстве биоэлектростанций используются системы сжигания с прямым сжиганием топлива.Они сжигают биомассу напрямую, чтобы произвести пар высокого давления, который приводит в действие турбогенератор для производства электроэнергии. В некоторых отраслях промышленности, связанных с биомассой, отводимый или отработанный пар электростанции также используется для производственных процессов или для обогрева зданий. Эти системы комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) значительно повышают общую энергоэффективность примерно до 80% по сравнению со стандартными системами, работающими только на биомассе, с эффективностью примерно 20%. Сезонные потребности в отоплении повлияют на эффективность системы ТЭЦ.

    Простая система выработки электроэнергии на биомассе состоит из нескольких ключевых компонентов. Для парового цикла это включает комбинацию следующих элементов:

    • Оборудование для хранения и транспортировки топлива
    • Камера сгорания / печь
    • Котел
    • Насосы
    • Вентиляторы
    • Паровая турбина
    • Генератор
    • Конденсатор
    • Градирня
    • Контроль выхлопа / выбросов
    • Система управления (автоматизированная).

    Системы прямого сжигания подают сырье биомассы в камеру сгорания или печь, где биомасса сжигается с избытком воздуха для нагрева воды в бойлере и образования пара. Вместо прямого сжигания некоторые развивающиеся технологии газифицируют биомассу для получения горючего газа, а другие производят пиролизные масла, которые можно использовать для замены жидкого топлива. Котельное топливо может включать древесную щепу, пеллеты, опилки или биомасло. Затем пар из котла расширяется через паровую турбину, которая вращается, чтобы запустить генератор и произвести электричество.

    В целом, все системы, работающие на биомассе, требуют места для хранения топлива и некоторого типа оборудования для обращения с топливом и средств контроля. Система, использующая древесную щепу, опилки или гранулы, обычно использует бункер или силос для краткосрочного хранения и внешний склад для хранения топлива для более крупных хранилищ. Автоматизированная система управления транспортирует топливо из внешнего хранилища с использованием некоторой комбинации кранов, штабелеукладчиков, регенераторов, фронтальных погрузчиков, ремней, шнеков и пневмотранспорта. Ручное оборудование, такое как фронтальные погрузчики, можно использовать для переноса биомассы из штабелей в бункеры, но этот метод потребует значительных затрат на рабочую силу и эксплуатацию оборудования и техническое обслуживание (O&M).Менее трудоемким вариантом является использование автоматических штабелеукладчиков для создания штабелей и регенераторов для перемещения щепы из штабелей в бункер для щепы или бункер.

    В электроэнергетических системах, работающих на древесной стружке, обычно используется одна сухая тонна на мегаватт-час производства электроэнергии. Это приближение типично для систем с влажной древесиной и полезно для первого приближения требований к потреблению и хранению топлива, но фактическое значение будет варьироваться в зависимости от эффективности системы. Для сравнения, это эквивалентно 20% эффективности HHV с 17 MMBtu / т древесины.

    Большая часть древесной щепы, производимой из сырых пиломатериалов, будет иметь влажность от 40% до 55% на влажной основе, что означает, что тонна зеленого топлива будет содержать от 800 до 1100 фунтов воды. Эта вода снизит извлекаемую энергию материала и снизит эффективность котла, так как вода должна испаряться на первых этапах сгорания.

    Самые большие проблемы с установками, работающими на биомассе, связаны с обработкой и предварительной обработкой топлива. Это относится как к небольшим установкам с колосниковым обогревом, так и к большим установкам с подвесным обогревом.Сушка биомассы перед сжиганием или газификацией повышает общую эффективность процесса, но во многих случаях может быть экономически невыгодной.

    Выхлопные системы используются для вывода побочных продуктов сгорания в окружающую среду. Средства контроля выбросов могут включать в себя циклон или мультициклон, рукавный фильтр или электрофильтр. Основная функция всего перечисленного оборудования — это контроль твердых частиц, и она указана в порядке увеличения капитальных затрат и эффективности. Циклоны и мультициклоны могут использоваться в качестве предварительных коллекторов для удаления более крупных частиц перед рукавным фильтром (тканевым фильтром) или электростатическим фильтром.

    Кроме того, может потребоваться контроль выбросов несгоревших углеводородов, оксидов азота и серы в зависимости от свойств топлива и местных, государственных и федеральных нормативных требований.

    Как это работает?

    В системе прямого сгорания биомасса сжигается в камере сгорания или печи для получения горячего газа, который подается в котел для выработки пара, который расширяется через паровую турбину или паровой двигатель для производства механической или электрической энергии.

    В системе прямого сжигания переработанная биомасса является котельным топливом, который производит пар для работы паровой турбины и генератора для производства электроэнергии.

    Типы и стоимость технологий

    Есть множество компаний, в основном в Европе, которые продают маломасштабные двигатели и комбинированные теплоэнергетические системы, которые могут работать на биогазе, природном газе или пропане. Некоторые из этих систем доступны в Соединенных Штатах с мощностью от примерно 2 киловатт (кВт) и примерно 20 000 британских тепловых единиц (БТЕ) ​​в час тепла до нескольких мегаватт (МВт). Кроме того, в настоящее время в Европе доступны маломасштабные (от 100 до 1500 кВт) паровые двигатели / генераторные установки и паровые турбины (от 100 до 5000 кВт), работающие на твердой биомассе.

    В Соединенных Штатах прямое сжигание является наиболее распространенным методом производства тепла из биомассы. Установленная стоимость малых электростанций, работающих на биомассе, составляет от 3000 до 4000 долларов за кВт, а приведенная стоимость энергии — от 0,8 до 0,15 доллара за киловатт-час (кВтч).

    Двумя основными типами систем прямого сжигания щепы являются камеры сгорания со стационарной и подвижной решеткой, также известные как топки с неподвижным слоем и камеры сгорания с атмосферным псевдоожиженным слоем.

    Стационарные системы

    Существуют различные конфигурации систем с неподвижным слоем, но общей характеристикой является то, что топливо тем или иным образом доставляется на решетку, где оно вступает в реакцию с кислородом воздуха.Это экзотермическая реакция, при которой образуются очень горячие газы и пар в секции теплообменника котла.

    Системы с псевдоожиженным слоем

    В системе с циркулирующим псевдоожиженным слоем или с барботажным псевдоожиженным слоем биомасса сжигается в горячем слое взвешенных негорючих частиц, таких как песок. По сравнению с колосниковыми камерами сгорания системы с псевдоожиженным слоем обычно производят более полное преобразование углерода, что приводит к снижению выбросов и повышению эффективности системы.Кроме того, котлы с псевдоожиженным слоем могут использовать более широкий спектр исходного сырья. Кроме того, системы с псевдоожиженным слоем имеют более высокую паразитную электрическую нагрузку, чем системы с неподвижным слоем, из-за повышенных требований к мощности вентилятора.

    Системы газификации биомассы

    Небольшая модульная система биоэнергетики от Community Power Corporation

    Хотя системы газификации биомассы встречаются реже, они аналогичны системам сжигания, за исключением того, что количество воздуха ограничено и, таким образом, вырабатывается чистый топливный газ с полезной теплотворной способностью в отличие от сжигания, при котором отходящий газ не имеет полезной теплотворной способности. теплотворная способность.Чистый топливный газ дает возможность приводить в действие множество различных видов газовых первичных двигателей, таких как двигатели внутреннего сгорания, двигатели Стирлинга, термоэлектрические генераторы, твердооксидные топливные элементы и микротурбины.

    На эффективность системы прямого сжигания или газификации биомассы влияет ряд факторов, включая влажность биомассы, распределение и количество воздуха для горения (избыток воздуха), рабочую температуру и давление, а также температуру дымовых газов (выхлопных газов).

    Приложение

    Тип системы, наиболее подходящей для конкретного применения, зависит от многих факторов, включая доступность и стоимость каждого типа биомассы (например, щепа, пеллеты или бревна), стоимость конкурирующего топлива (например, мазут и природный газ), пиковые и годовые электрические нагрузки и затраты, размер и тип здания, доступность площадей, наличие рабочего и обслуживающего персонала, а также местные нормы выбросов.

    Проекты, которые могут использовать как производство электроэнергии, так и тепловую энергию из энергетических систем, работающих на биомассе, часто являются наиболее рентабельными.Если место имеет предсказуемый доступ к круглогодичным доступным ресурсам биомассы, то некоторое сочетание производства тепла и электроэнергии из биомассы может быть хорошим вариантом. Транспортировка топлива составляет значительную часть его стоимости, поэтому в идеале ресурсы должны быть доступны из местных источников. Кроме того, на предприятии, как правило, необходимо хранить сырье биомассы на месте, поэтому доступ на площадку и хранение являются факторами, которые следует учитывать.

    Как и в случае с любой другой технологией электроснабжения на месте, система производства электроэнергии должна быть подключена к коммунальной сети.Правила присоединения могут быть другими, если система является комбинированной теплоэнергетической системой, а не только для производства электроэнергии. Возможность использовать чистые измерения также может иметь решающее значение для экономики системы.

    Руководство Федеральной программы энергоменеджмента (FEMP) по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о требованиях к межсетевым соединениям и чистому учету.

    Экономика

    Основные статьи капитальных затрат для энергосистемы, работающей на биомассе, включают хранение топлива и оборудование для обращения с топливом, камеру сгорания, котел, первичный двигатель (например.грамм. турбина или двигатель), генератор, элементы управления, дымовая труба и оборудование для контроля выбросов.

    Стоимость системы имеет тенденцию к снижению по мере увеличения размера системы. Для паровой системы, работающей только на электроэнергии (не комбинированной), мощностью от 5 до 25 МВт, затраты обычно составляют от 3000 до 5000 долларов за киловатт электроэнергии. Нормированная стоимость энергии для этой системы будет составлять от 0,08 до 0,15 доллара за кВтч, но она может значительно увеличиться с расходами на топливо. Для больших систем требуется значительное количество материала, что приводит к увеличению расстояний транспортировки и затрат на материалы.Небольшие системы имеют более высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание на единицу произведенной энергии и более низкую эффективность, чем большие системы. Следовательно, определение оптимального размера системы для конкретного приложения — это итеративный процесс.

    Существует множество стимулов для производства энергии из биомассы, но они различаются в зависимости от политики федерального законодательства и законодательства штата. База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и эффективности® перечисляет стимулы для биомассы. Сроки программ стимулирования часто позволяют меньше времени на строительство, чем необходимо для проектов, связанных с биомассой.Кроме того, федеральные агентства часто не могут напрямую воспользоваться финансовыми стимулами для возобновляемых источников энергии, если они не используют другую структуру собственности.

    Руководство

    FEMP по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о финансировании проектов в области возобновляемых источников энергии.

    Интересно, что штат Массачусетс недавно исключил электричество, работающее на биомассе, из своего Стандарта портфеля возобновляемых источников энергии, поскольку государственные чиновники не верили, что биомасса обеспечивает явное сокращение выбросов парниковых газов.Таким образом, проекты, связанные с использованием биомассы, больше не имеют права на получение сертификатов возобновляемой энергии, которые засчитываются для целей или финансирования возобновляемых источников энергии штата Массачусетс.

    Оценка доступности ресурсов

    Наиболее важными факторами при планировании энергетической системы на биомассе являются оценка ресурсов, планирование и закупки. В рамках процессов отбора и анализа осуществимости критически важно определить потенциальные источники биомассы и оценить необходимое количество топлива.

    Если возможно, подробно определите способность потенциальных поставщиков производить и поставлять топливо, отвечающее требованиям оборудования, работающего на биомассе.Это может быть немного интенсивный процесс, поскольку он включает в себя определение нагрузки, которая будет обслуживаться, выявление возможных производителей или поставщиков оборудования, работу с этими поставщиками для определения спецификации топлива и контакт с поставщиками, чтобы узнать, могут ли они соответствовать спецификации — и какая цена. Также необходимо оценить ежемесячные и годовые потребности в топливе, а также пиковое потребление топлива, чтобы помочь с обращением с топливом и определением размеров оборудования для хранения топлива.

    Поскольку на большей части территории Соединенных Штатов не существует установленной системы распределения древесной щепы, иногда бывает трудно найти поставщиков.Одно из предложений — связаться с региональной лесной службой США и государственной лесной службой. К другим ресурсам, с которыми можно связаться, относятся ландшафтные компании, лесопилки и другие переработчики древесины, свалки, лесоводы и производители деревянной мебели.

    Оценки ресурсов биомассы на уровне округа также доступны в Интернете с помощью интерактивного инструмента картографии и анализа. Инструмент оценки биомассы был разработан Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) при финансовой поддержке EPA. Раньше оценка ресурсов обычно была статичной и не позволяла пользователям анализировать данные или манипулировать ими.Этот новый инструмент позволяет пользователям выбрать местоположение на карте, количественно оценить ресурсы биомассы, доступные в пределах определенного пользователем радиуса, и оценить общую тепловую энергию или мощность, которые могут быть произведены путем восстановления части этой биомассы. Инструмент действует как предварительный источник информации о сырье биомассы; однако он не может заменить оценку сырья на месте.

    Доступные ресурсы биомассы в США.
    Источник: NREL

    Необходимо разработать процесс приема поставок биомассы и оценки свойств топлива.По состоянию на июль 2011 года национальные спецификации по древесной щепе отсутствуют, но разрабатываются региональные спецификации. Наличие спецификации помогает сообщать и обеспечивать соблюдение требований к микросхеме. Спецификация должна включать физические размеры, диапазон содержания влаги в топливе, энергосодержание, содержание золы и минералов, а также другие факторы, влияющие на обращение с топливом или его сгорание. Для обеспечения справедливой стоимости контракты на поставку топлива должны масштабировать закупочную цену обратно пропорционально содержанию влаги, поскольку более высокое содержание влаги значительно снижает эффективность сгорания и увеличивает вес транспортируемого материала.

    Рекомендации по закупкам

    Следующие ниже рекомендации имеют решающее значение для успеха любого проекта по производству энергии из биомассы.

    • Полностью вовлекайте лиц, принимающих решения, и широкую общественность на этапах планирования и по мере достижения прогресса, особенно если система будет установлена ​​в общественном здании.
    • Тесно сотрудничать с производителем или поставщиком оборудования, работающего на биомассе, для совместной работы над проектированием зданий и требованиями к оборудованию.
    • Согласовать календарное планирование строительства с поставкой оборудования.Например, легче доставить и установить оборудование, если кран имеет доступ к месту установки.
    • Определите маршрут доставки топлива, чтобы грузовики могли легко добраться до места хранения и при необходимости развернуться.

    Эксплуатация и обслуживание

    Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание энергетических систем, работающих на биомассе, в основном состоят из затрат на топливо и рабочую силу. В остальном эти системы аналогичны другим системам производства электроэнергии на базе котлов. Эксплуатация является непрерывной, поэтому затраты на эксплуатацию, а также на покупку и хранение топлива необходимо оценивать вместе с общими затратами по проекту.

    Особые соображения

    Ниже приведены важные особенности электрических систем, работающих на биомассе.

    Экологическая экспертиза / разрешение

    Основной проблемой NEPA и выдачей разрешений для энергетической системы, работающей на биомассе, являются выбросы от сжигания. Следовательно, следует пересмотреть местные требования. Выбросы в атмосферу из системы биомассы зависят от конструкции системы и характеристик топлива. При необходимости можно использовать системы контроля выбросов для уменьшения выбросов твердых частиц и оксидов азота.Выбросы серы полностью зависят от содержания серы в биомассе, которое обычно очень низкое.

    Хранение щепы требует внимательности, подготовки и внимательности. Когда стружка хранится в здании, существует вероятность того, что пыль от стружки скапливается на горизонтальных поверхностях и попадает внутрь оборудования. Беспокойство вызывает способность древесной щепы самовоспламеняться или самовоспламеняться при хранении в течение длительного времени, хотя встречается редко. Для получения дополнительной информации см. Информационный бюллетень OSHA по безопасности и охране здоровья «Горючая пыль в промышленности: предотвращение и смягчение последствий пожара и взрывов».

    Это происходит из-за цепочки событий, которая начинается с биологического разложения органического вещества и может привести к тлею кучи. Критический диапазон влажности, поддерживающий самовозгорание, составляет примерно от 20% до 45%. Вероятность самовозгорания также увеличивается с увеличением размера кучи из-за увеличения глубины.

    Чтобы помочь с этой проблемой, Управление пожарной охраны в Онтарио, Канада предоставляет следующие рекомендации:

    • Место хранения должно быть хорошо дренированным и ровным, с твердым грунтом или вымощенным асфальтом, бетоном или другим твердым покрытием.На поверхности грунта между сваями не должно быть горючих материалов. Во дворе должны быть удалены сорняки, трава и подобная растительность. Переносные горелки с открытым пламенем для сорняков нельзя использовать на площадках для хранения щепы. Сваи не должны превышать 18 м (59 футов) в высоту, 90 м (295 футов) в ширину и 150 м (492 футов) в длину, если временные водопроводные трубы со шланговыми соединениями не проложены на верхней поверхности сваи.

    • Между штабелями щепы и открытыми конструкциями, дворовым оборудованием или инвентарём должно поддерживаться пространство, равное (а) удвоенной высоте сваи для горючего материала или зданий или (b) высоте сваи для негорючих зданий и оборудования.

    • В местах скопления щепок курение запрещено.

    Пожары из древесной стружки могут быть вызваны другими факторами, такими как удары молнии, тепло от оборудования, искры от сварочных работ, лесные пожары и поджоги. Эти пожары иногда называют поверхностными пожарами, потому что они возникают и распространяются по внешней стороне сваи.

    При хранении очень важно поддерживать чистоту щепы. Когда щепа хранится на земле или гравии, часть этого материала часто собирается вместе со щепой и попадает в камеру сгорания.

    21 февраля 2011 года Агентство по охране окружающей среды установило стандарты выбросов в соответствии с Законом о чистом воздухе для больших и малых котельных и инсинераторов, сжигающих твердые отходы и осадок сточных вод. Эти стандарты охватывают более 200 000 котлов и мусоросжигательных заводов, которые выбрасывают опасные загрязнители воздуха (HAP), также известные как токсичные вещества. Новые стандарты EPA должны соблюдаться при планировании проекта любого котла для сжигания топлива.

    EPA также приняло Закон о чистом воздухе, разрешающий выбросы парниковых газов 2 января 2011 года.Этот процесс, также называемый «правилом адаптации», требует разрешения на производство парниковых газов, но не распространяется на более мелкие предприятия. Ожидается, что окончательные правила будут разработаны в течение трехлетнего исследовательского периода, но федеральные предприятия, использующие производство электроэнергии из биомассы в рамках нового строительного проекта, могут захотеть убедиться, что размер объекта, работающего на биомассе, не вызывает эти требования.

    В 2009 году штат Массачусетс выпустил документ под названием «Нормы безопасности и выбросы котлов и печей на биомассе в северо-восточных штатах