Пиролиз древесины в промышленных и домашних условиях

Рассказываем, что такое пиролиз мусора, о его плюсах и минусах, о высокотемпературном и низкотемпературном пиролизе отходов ТБО.

Содержание

Что такое пиролиз?

Пиролиз — процесс утилизации, обезвреживания и сжигания отходов. Для выполнения процедуры требуется соблюдение двух условий: наличие высокой температуры и закрытая камера без доступа кислорода. В процессе сжигания при таких условиях отходы распадаются на элементы с низкой молекулярной массой.

https://youtu.be/EJzMDRcaHR4

Плюсы и минусы пиролиза ТБО

Достоинства, по сравнению с процедурой простого сжигания мусора:

  • исключен выброс продуктов сгорания в окружающую природу, что предотвращает ее загрязнение и причинение вреда здоровью;
  • дешевое и доступное сырье, которое берется с городских свалок;
  • обработка отходов, которые не поддаются утилизации другими способами;
  • продукты сгорания не содержат агрессивных элементов;
  • возможность безопасного складирования и захоронения под землей;
  • после проведения пиролиза образуется меньший объем материала нежели при обычном сжигании. Процесс утилизации безотходный;
  • исключена возможность восстановления тяжелых и вредных металлов. Они перерабатываются в золу окончательно.

Список отрицательных сторон пиролиза гораздо короче.

К минусам метода относят:

  • сложность системы;
  • цена на установки;
  • необходимость большого числа рабочих, которые будут следить за сжиганием мусора.

Основные технические параметры Пиролизная установка:

Пункт Подробности
Модель BLJ-6 BLJ-10 BLJ-16 BLL-20
Суточная емкость 8Т-10Т 13-16Т 20-24Т
Метод работы Пакетный Полунепрерывный Непрерывный
Сырье Отходы пластика, шин, резины, нефтешлама
Размер реактора 2,2*6,0м 2,6*6,6м 2,8*7,1м 1,4*11м
Шаблон Горизонтальный и Поворотный
Отопительные материалы Древесный уголь, древесина, мазут, природный газ, сжиженный газ и т. Д.
Общая мощность 24 кВт / ч 30кВт / ч 54кВт / ч 71.4кВт / ч
Площадь пола (Д * Ш * В) 30 * 10 * 8м 30 * 10 * 8м 40 * 10 * 8м 45 * 25 * 10м
Рабочее давление Нормальное давление Постоянное давление
Метод охлаждения Водяное охлаждение
Срок жизни 5-8 лет

Узнать цену

Пиролизные установки непрерывного действия по разным материалам могут разделить на два вида: пиролизная установка для пластика непрерывного действия и пиролизная установка для шины непрерывного действия.Здесь мы используем пиролизную установку для шины непрерывного действия в качестве примера для краткого введения ее производственного процесса:

Какие отходы можно перерабатывать при помощи пиролиза?

К твердым отходам относят органические и неорганические компоненты. Процедуре подлежат органические массы.

Они разделяются на:

  • компостируемые (пищевой мусор, опилки, древесная кора и ветки, печатные издания, картон);
  • некомпостируемые (пластмассы, резина, кожа, провода, вязкие пасто- и кремообразные вещества (автомобильное масло), земля с каплями горюче-смазочных компонентов).

Сравнительные характеристики видов пиролиза

Все описанные методы имеют свои преимущества и недостатки. Особенности каждого из них приведены в таблице ниже.

Высокотемпературная Низкотемпературная обработка
Во время процесса обработки практически не остается твердых частиц – все превращается в газ Дорогостоящее и труднодоступное оборудование
Получившийся газ равен по свойствам натуральному, поэтому может использоваться в энергетической промышленности Есть сложности с приобретением и установкой купленных систем
Простота очистки получившихся продуктов сгорания Требуется большое количество сотрудников для внедрения и поддержки на производстве
Исключено появление продуктов окисления, так как в камеру практически не поступает кислород Финансовые траты не всегда окупаются
Жидкость можно использовать для производства продуктов нефтяной промышленности Невозможность расщепить вещества с плотной молекулярной структурой
Быстрый пиролиз Медленный пиролиз
Снижено количество появления смол в процессе обработки Длительное время процедуры
Очистка полученного сырья В некоторых случаях требуется прерывание процесса обработки
Небольшие энергетические затраты

Виды пиролиза по типу сжигаемого материала

самодельная установка для пиролиза

Самодельная установка для пиролиза старых покрышек

Россия страна богатая древесиной. В ней сложилась одна из наиболее фундаментальных школ пиролиза этого вида сырья. Происходит процесс при низкотемпературном режиме. На выходе получают такие вещества: жидкие – метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон, смола и др, твердые – древесный уголь.

Пиролиз метана производится при высоких температурах и получаемый в результате ацетилен, тут же отправляют на производство искусственного каучука. Такие сложности связаны с тем, что переработка метана для добычи конечного продукта ацетилена экономически невыгодна.

Между тем пиролиз метана имеет ряд уравнений для решения проблемы утилизации этого продукта. Для протекания реакций, кроме специфической температуры периодически требуются дополнительные вещества.

Например, тримеризация ацетилена протекает в низкотемпературном режиме, но обязательно с присутствием активированного угля. Более того, специфика данного процесса в его скорости: данный вид пиролиза относится к низкоскоростному, что подразумевает медленную подачу источника возгорания.

Предварительный этап получения ацетилена протекает наоборот при высоких температурах и в скоростном режиме. Формула реакции такова: 2СН4 = С2Н2 + 3Н2. Однако попутно протекает еще целый ряд побочных реакций.

Пиролиз и крекинг предельных углеводородов – это среднетемпературный процесс, в результате него получают: этилен, пропилен, бензол и ряд подобных продуктов. Нефтегазовое сырье перерабатывают по методу крекинга еще с 1877 года, автор идеи также россиянин, химик Александр Александрович Летним.

Пиролиз мусора и ТБО подразумевает в том числе переработку шин, пластмасс, прочего, о чем речь уже шла ранее. Поэтому стоит выделить лишь основные моменты или трудности, с которыми сталкиваются в ходе осуществления данного процесса.

Видео – Пиролиз или нефтехимия в деталях:

к содержанию ↑

Достоинства и недостатки

Недостатки

  • высокая стоимость капитальных затрат из-за наличия на установке крайне высоких и низких температур (от -160 до +900 °С)
  • отложения кокса в змеевиках печи, охладителе паров пиролиза вследствие высоких температур

Достоинства

  • высокий и постоянно растущий спрос на продукты пиролиза
  • возможность проектирования установки под любые возможные типы сырья от газа до газойля для получения требуемой корзины нефтепродуктов.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Депарафинизация дизельных топлив

Литература

  • Мухина Т. Н.
    Пиролиз углеводородного сырья [Текст] / Т. Н. Мухина, Н. Л. Барабанов, С. Е. Бабаш — М.: Химия, 1987. — 240 с.
  • Nakamura D. N.
    Global ethylene capacity increases slightly in 2006 [Ежегодный отчет] / D. N. Nakamura // Oil and Gas Journal. — 2007. — v. 105. — № 27.
  • Кластер, зубы, хвосты / О. Ашпина, П. Степаненко // The Chemical Journal. — 2011. — май. — с.26—33.
В этой статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из-за отсутствия сносок.

Утверждения, не подкреплённые источниками, могут быть поставлены под сомнение и удалены. Вы можете улучшить статью, внеся более точные указания на источники.

Внедрение метода на бытовом уровне

Уже сейчас в продаже присутствуют котлы, основанные на пиролизном методе. Температура пиролиза древесного топлива позволяет получить достаточное количество энергии не только для автономного поддержания процесса, но и для нагрева воды. Топливо в таких агрегатах используется без остатка, что приносит экономию.

Применение термического распада возможно и в других сферах. Внедрив пиролизную систему в кухонный духовой шкаф, производитель добьется инновационного метода очистки бытовой техники.

Принцип работы такой очистки следующий:

  • После запекания духовка закрывается и быстро греется до необходимой температуры.
  • Термическое воздействие заставляет жировые и прочие остатки разложиться.
  • Полученный в результате газ выводится через вентиляцию, а твердые остатки (зола), скопленные в поддоне, выбрасываются.

В результате получаем чистых духовой шкаф, без запаха и наслоений.

Пиролиз древесины

Эту процедуру еще называют древесным крекингом, а зародилась она именно в России. Прообраз современного агрегата еще в незапамятных временах изобрели наши углежоги. Для получения древесного угля без доступа воздуха, они воспламеняли древесину под слоем земли.

Сегодня этот процесс гораздо совершеннее и проходит в несколько этапов. Начинается крекинг при разогреве до 2000 ºС. На этом этапе выделяется большое количество оксида углерода. Если продолжить его сжигание в атмосфере, то удастся получить огромное количество энергии.

Затем котел разогревается до 5000 ºС. В этом температурном режиме получают метанол, смолы, ацетон и уксусную кислоту. Кроме этого вырабатывается твердый углерод, больше известный, как древесный уголь.

Устройство и принцип работы пиролизной установки

Пиролизная установка – это блочная мобильная конструкция.

Основой пиролизной установки является сортировочная лента, загрузочный блок, объёмная камера для отходов, реактор, швельшахта, приспособления для подогрева.

В процессе пиролиза в работу вступают конденсаторы, охладители, газоанализаторы, дымоходы. Также предусмотрены ёмкости для сбора полезных фракций – жидких и газообразных – и модуль выгрузки.

Есть установки, которые могут работать непрерывно. Есть и такие, которым требуется время, чтобы остыть после цикла переработки. Экономически выгоднее иметь установку непрерывного цикла, которая работает без простоев.

Как работает установка?

Перед тем, как начать пиролиз, мусор нужно сортировать. Из общей массы удаляют отходы цветных и чёрных металлов, пластика, стекла, словом, то, что подлежит вторичной переработке. Для этого на пиролизных мусороперерабатывающих заводах оборудуются специальные сортировочные линии.

Твёрдые отходы перед отправкой в пиролизную установку сортируются на крупные и сыпучие. Сыпучие отходы загружаются в отсек без предварительной подготовки, а крупные дробятся на более мелкие части.

После того, как все отходы оказались внутри, установка разогревается до 400 градусов. Горячее всего оказывается средняя часть установки – там температура достигает 900 градусов и идёт реакция пиролиза. Сверху температура намного меньше, там сырьё высыхает и готовится.

Продукты пиролиза собираются при помощи конденсаторов и охладителей. Таким образом, газ очищается от масел. Твёрдый остаток автоматически поступает в камеру для хранения. Оттуда его извлекают рабочие.

Конструкцию пиролизной установки в компьютерной графике можно посмотреть в видео, где также указаны виды перерабатываемых отходов и сам технологический процесс:

Продукты пиролиза мусора

По мере завершения процесса пиролиза образуются следующие компоненты:

  • Из пластика вырабатывается мазут, газ и зола.
    Мазут направляется для дальнейшей переработки в синтетическое топливо, которое добывается при использовании более сложных установок. Полученное топливо применяется для функционирования двигателей внутреннего сгорания. Полученная при переработке зола используется в качестве топлива. Зола упаковывается в брикеты и не нуждается в дополнительной обработке.
  • Процесс переработки автомобильных шин характеризуется выработкой газов, технического углерода и синтетической нефти.
    Последняя, после прохождения дополнительной очистки, становится аналогом природного продукта. Углерод — вспомогательный элемент при производстве лакокрасочной продукции. Он отвечает за пигментацию. Углерод используют на заводах при производстве резины и отдельных строительных материалов.
  • Дизельное топливо.
  • Тепло и электроэнергия.

Сложность получения того или иного вида материала состоит в том, что для выработки может потребоваться сортировка продуктов. Эта процедура дорогостоящая. Получить высококачественный материал из несортированных твердых отходов практически невозможно.

Читайте также

  • Экологическое проектирование

    Просветительская работа в становлении системы профессиональных квалификаций

  • Технология пиролиза

    Технология пиролиза: виды термической деструкции

Применение пиролиза в РФ

В России этот тип переработки отходов пока не приобрел большой популярности. Но с каждым годом отрасль развивается. Появляются новые производственные мощности, производится до 3 000 тонн полезного газа для энергетической промышленности.

Применение пиролиза в России

Впервые о пиролитических предприятиях стало известно еще в 19 веке. Основная цель — добыча газа для освещения. Сырь – керосин. Способ запатентован ученым из Санкт-Петербурга.

Вторым знаменательным периодом в пиролизе стала первая мировая война. Целью стал толуол — вещество, используемое для подрыва тротила. Пиролизные заводы строятся и функционируют во многих странах. Лидер — США. Россия, хоть и отстает, продумывает стратегии развития.

Низкая распространенность объясняется стоимостью оборудования и сложностями при эксплуатации.

Распространение метода способствует очищению планеты от твердых отходов. Помимо спасения экологии следует дополнительно отметить выработку вторсырья и безвредность состава отходов для окружающей среды.

Пиролизные котлы для отопления

В интернете достаточно предложений о продаже пиролизных котлов отопления от частных компаний. Дело в том, что пиролизные котлы успешно применяются для нагревания воды и обогрева помещений. Их отличительная особенность в том, что топливо используется полностью, и при горении топлива не выделяются вредные вещества. Продукты сгорания разлагаются в самой камере.

Пиролизный котёл работает в 3 раза дольше, чем котёл прямого горения. Однако для пиролизных котлов используется чистое топливо, например, дрова или отходы деревообрабатывающих производств, пеллеты или уголь.

Высокотемпературный пиролиз одно из самых эффективных направлений переработки твердых бытовых отходов. Пиролиз экологически безопасен, позволяет получить большой объем синтез-газа, шлак и материалы, которые могут найти применение в производстве. Высокотемпературная газификация позволяет перерабатывать твердые бытовые отходы без их предварительной подготовки, без сортировки, сушки и т. д.

Схема установки газификации.

  1. Перерабатываемое сырье загружается в реактор газификатора сверху. Снизу подается воздух и водяной пар
  2. Реактор газификатора.
  3. В верхнем слое температура около 100-200°С, и синтез-газ подсушивает отходы поступающее в реактор, ниже располагается зона, где преобладают процессы пиролиза и возгонки органических веществ.
  4. В средней части реактора располагается зона газификации, где при температурах 1000-1200°С происходит реакция коксового остатка с кислородом, парами воды и диоксидом углерода с образованием СО2 и Н2. Некоторая часть углерода сгорает полностью с образованием углекислого газа СО2, за счет чего в зоне газификации поддерживается необходимая температура.
  5. По высоте газификатора располагаются несколько температурных зон. В бескислородной среде происходит термическое разложение и коксование органической массы Газ обогащается летучими продуктами пиролиза. Ниже находится зона, где твердый осадок, состоящий в основном из минеральных соединений, постепенно охлаждается в потоке газифицирующего агента, богатого кислородом. Здесь догорают остатки органических соединений и углерода. Горючие материалы полностью превращаются в золу.
  6. Нижняя часть реактора — это зона окончательного охлаждения твердого остатка до температуры около 100°С и зона выгрузки зольного остатка. Продвижение рабочей массы в реакторе происходит под действием собственного веса.
  7. Забор синтез-газа осуществляют в верхней части реактора,
  8. Далее газ очищается, охлаждается и поступает в
  9. Генераторные установки или бойлер

Процесс газификации характеризуется высоким энергетическим кпд (до 95%) и позволяет перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих (с зольностью до 90%) или с высокой влажностью (до 60%)

Цены на установки под заказ, исходя из материалов, их влажности, и прочих особенностей.

Возможен лизинг оборудования на 2 — 5 лет, первый взнос 10 -15%, удорожание 5 -12% в год, валюта — рубли.

Читайте также

  • Ресурсосберегающие технологии в сфере переработки отходов

  • Календарь эколога на 2020 год: отчетность и важные даты

  • Оборудование для пиролиза

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...