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

Пиролизные котлы длительного горения: устройство и принцип работы

1. Схема и устройство котла пиролизного горения
2. Принцип работы пиролизного устройства отопления
3. Достоинства и недостатки пиролизных котлов
4. Установка и монтаж котлов пиролизного типа

Каждый владелец частного дома, выбирая твердотопливный отопительный котел несомненно хочет сделать лучший выбор. Один из основных критериев на который обращают внимание все покупатели без исключения это экономичность. Среди всего многообразия устройств представленных на российском рынке, есть одна разновидность использующая особый способ его сжигания – пиролизные котлы длительного горения. Давайте попробуем разобраться как работает такой котел и как он устроен, а также рассмотрим его основные плюсы и минусы.

Схема и устройство котла пиролизного горения

Объяснить суть пиролиза можно на примере котла длительного горения на дровах. Под воздействием высоких температур в топке (около 450 градусов Цельсия), происходит разложение древесины на твердую и газообразную составляющую. Впоследствии, каждая из этих составляющих сжигается отдельно. Отопительные приборы такого типа называют еще газогенераторными, а сам метод – методом сухой перегонки. Благодаря этой технологии достигается лучший КПД и меньший расход дров, чем при использовании классического способа, но значительно возрастает цена устройства.

Основными видами топлива для котлов длительного горения использующих метод пиролиза являются: древесина, уголь, торф, опилки, пеллеты. Главные требования к топливу следующие:

• ограниченные габариты

  Габариты закладки должны быть не больше размеров топки. В случае использования древесных поленьев, их длинна обычно ограничивается 40см, а диаметр 20см.

• низкая влажность

  Для получения высокого КПД, а также для продления срока службы котла, необходимо, чтобы влажность используемого в нем топлива не превышала 20%.

По типу используемого топлива, все виды пиролизных котлов можно разделить на:

• дровяные

  Конструктивно, спроектированы для работы на дровах. Именно на этом топливе они дают наилучший КПД. Самая известная модель такого типа — пиролизный котел на дровах «Buderus Logano»

• угольные

  Основной вид топлива бурый уголь или кокс.

• пеллетные

  Такие котлы работают на пеллетах – прессованных топливных гранулах из одходов деревообработки.

• комбинированные (или универсальные)

  Могут работать на любом из выше перечисленных видах топлива. КПД универсальных котлов длительного горения обычно хуже чем у спроектированных под определенный вид топлива.

В зависимости от того сколько контуров содержит конструкция выделяют:

• одноконтурные

  Водогрейный котел содержит один контур, который используется для отопления дома.

• двухконтурные

  В конструкции предусмотрен дополнительный контур, для обеспечение горячего водоснабжения.

Ниже показана схема пиролизного котла, глядя на которую мы разберем его устройство. Бытовой котел отопления длительного горения, обычно состоит из следующих основных элементов:

• Устройство управления

  Блок автоматического управления котлом предназначен для установки различных режимов работы котла. Данное устройство позволяет контролировать различные параметры работы отопительного прибора.

• Корпус

  Наружный каркас выполнен из стали и покрыт специальной жаропрочной и износостойкой краской. Изпользование особых красок в отопительных котлах продиктовано условиями их эксплуатации и температурным режимом.

• Теплоизоляция

  Для уменьшения теплопотерь пиролизного котла его теплоизолируют. В качестве материалов для теплоизоляции используются муллитокремнеземистные плиты, асбест, диатомит, а также известь.

• Устройство от закипания котла

  Данное приспособление позволяет держать температуру котла в необходимых рамках. Закипание котла очень опасно и может превести к выходу котла из строя, а в некоторых случаях и к взрыву.

• Теплообменник

  Теплообменник представляет собой чугунную или стальную емкость, которая наполнена теплоносителем. В верхней и нижней его части оборудованы вентили для подключения подающей и обратной линии системы отопления. В процессе горения теплоноситель внутри теплообменника нагревается и циркулирует по отопительной системе.

• Камера загрузки

  Камера загрузки (газифицирующая или топочная) представляет собой отсек, в который загружается твердое топливо. После загрузки и розжига топлива, уменьшается подача первичного воздуха. Процесс горения замедляется и топливо начинает медленно тлеть, выделяя при этом пиролизный газ. Температура при которой происходит эта процедура равна приблизительно 450С. Образовавшаяся газообразная смесь нагнетается в следующий отсек, называемый камерой сгорания.

• Камера сгорания

  В камере сгорания происходит сжигание смеси из древесного газа и вторичного воздуха. Подача этой смеси осуществляется принудительно из отсека газификации. Процесс горения проходит при температуре 1100С.

• Подключение подающей линии

  Подающий патрубок используется для подачи горяей воды из котла в систему отопления.

• Колосник

  Колосник представляет собой чугунную или стальную решетку, расположенную между камерами загрузки и сжигания. На ней происходит газификация твердого топлива, также через отверстия в ней пиролизный газ нагнетается в расположенную ниже камеру сжигания.

• Патрубок дымохода

  Дымоход представляет собой канал для отвода газообразных продуктов сгорания. Длина и сечение дымовой трубы должны зависят мощности котла.

• Вентилятор дымовой трубы

  Так как в большинстве пиролизных котлов отечественного производства применяется верхнее дутье, необходимо использовать принудительную тягу с помощью вентилятора или дымососа.

• Клапан подачи первичного воздуха

  Первичный воздух предназначен для предварительного разогрева топлива и начала процесса пиролиза.

• Клапан вторичного воздуха

  Вторичный воздух необходим для дожига пиролизных газов в камере сгорания.

• Подключение обратной линии

  Через обратный патрубок, теплоноситель, из системы отопления возвращается обратно в отопительный прибор.

Принцип работы пиролизного устройства отопления

Итак, как же работает пиролизный котел? Давайте разберем поэтапно схему его работы на примере пиролизного котла на угле:

Этап 1:

В топку загружается твердое топливо, в нашем случае уголь. Котел разжигается и дверца в топочную камеру плотно закрывается. Так как поступление первичного воздуха ограничено, начинается процесс тления и выделения пиролизного газа. Длительностью горения можно управлять, регулируя подачу первичного воздуха.

Этап 2:

Смесь пиролизного газа и первичного воздуха принудительно нагнетается внутрь камеры сжигания сквозь отверстия в колосниковой решетке. Туда же подается и вторичный воздух для обеспечения интенсивности горения. Происходит процесс сжигания смеси пиролизного газа и вторичного воздуха при большой температуре. Образовавшаяся тепловая энергия нагревает теплоноситель внутри теплообменника.

Этап 3:

Через газоход, посредством принудительной тяги с помощью дымососа, осуществляется вывод газообразных продуктов сгорания в атмосферу. Особо следует отметить, что выхлопные газы, образовавшиеся в результате пиролизного горения, содержат минимальное количество вредных примесей. Большую часть дымовых газов составляют водяные пары и углекислый газ.

Как видно, принцип действия пиролизного котла несколько сложнее традиционного. Именно поэтому стоимость их обычно в 2 раза выше. Прежде чем принять решение какой котел купить пиролизный или классический, давайте разберем плюсы и минусы котлов пиролизного горения.

Достоинства и недостатки пиролизных котлов

• Длительность горения

  Интервал между загрузками увеличен в 3-4 раза по сравнению с классическими. Например отопительный пиролизный котел «Прометей Эко» способен непрерывно работать на одной закладке топлива до 12 часов.

• Повышенная экономичность

  При использовании пиролизного горения твердое топливо прогорает значительно лучше. Для получения одного и того же количества тепла при использовании пиролиза, потребуется меньше топлива, чем при традиционном сжигании.

• Высокий КПД

  КПД при использовании пиролиза значительно выше. Диапазон значений КПД для пиролизных котлов 85-92%.

• Экологичность

  В составе газов на выходе котла пиролизного типа почти полностью отсутствуют вредные примеси. Основную часть выхлопных газов составляют водяные пары и углекислый газ.

• Возможность регулировки

  Процесс газогенерации легко поддается регулировке. Поэтому чаще всего пиролизные котлы автоматические. Регулировка интенсивности горения позволяет подстраиваться под потребности отопительной системы.

Помимо рассмотренных нами плюсов, они обладают и рядом недостатков. Давайте остановимся на них поподробнее:

• Энергозависимость

  Особенность конструкции пиролизного котла в том, что подача первичного и вторичного воздуха, а также тяга осуществляется принудительно с использованием вентиляторов, требующих наличия электричества. Однако, существуют и энергонезависимые модели на естественной тяге, но они достаточно редки.

• Требуется низкая влажность толпива

  Метод газогенерации очень прихотлив к содержанию влаги в твердом топливе. Чем более сухое топливо используется, тем лучше. Рекомендуемая влажность не более 20%

• Требуется полная загрузка

  При малом количестве топлива, пиролизные котлы начинают гореть нестабильно. Поэтому рекомендуется не делать загрузки менее 30-50%, от рекомендуемой производителем нормы.

• Сложность автоматической подачи топлива

  Для дровяных пиролизных котлов сложно организовать автоматическую подачу топлива из-за больших размеров поленьев. Сделать автоматический угольный котел длительного горения возможно лишь в случае однородности размеров фракций угля.

• Высокая цена

  Высокая стоимость газогенераторных котлов длительного горения один из самых существенных их недостатков. Купить такой котел можно в 1.5-2 раза дороже, чем устройства аналогичной мощности, но использующие традиционный способ сжигания.

Подробнее об отопительных приборах пиролизного типа, их преимуществах и недостатках смотрите в видео:

Установка и монтаж котлов пиролизного типа

Процесс установки, монтажа и обвязки пиролизного котла имеет свои особенности. Соблюдение всех нюансов, позволит обеспечить долгий срок службы отопительного прибора, а также обезопасить его владельцев. Технология пиролизного горения вносит ряд особенностей в монтаж котлов:

• Выполняя монтаж котла, следует учесть, что надув воздуха и тяга в них осуществляется с помощью вентиляторов и дымососов. Поэтому установку следует проводить в непосредственной близости от источника электропитания.
• Также следует принять во внимание требования к влажности топлива. Во избежании сбоев в работе, производить установку котла длительного горения следует в сухом помещении.
• Поскольку температура газов на выходе ниже, чем у обычного, допускается применения дымоходов с более тонкими стенками (до 0.5мм).
• Рекомендуется подключение теплоаккумулятора. Поскольку наилучший КПД и режим работы котла длительного горения достигается полной загрузке, излишнее тепло рекомендуется накапливать в теплоаккумуляторе и использовать его для отопления по мере необходимости.

В заключении хочется сказать, что пиролизные котлы, хоть и имеют высокую стоимость, но обладают рядом существенных преимуществ. Если ваш бюджет позволяет вам приобрести отопительный прибор данного типа, то вы уж точно не разочаруетесь. Эти устройства стоят своих денег, благо сейчас, на российском рынке, появились сравнительно недорогие пиролизные котлы отечественного производства.

Принцип работы котлов пиролизного горения. Устройство. Типы

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

Что такое пиролиз?

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

Устройство

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

Принцип работы

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

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

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

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

Схема работы

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

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

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

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

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

Плюсы и минусы

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

Подобное устройства имеет свои минусы, к самым распространенным относят:

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

Типы

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

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

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

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

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

Котлы различаются по способу использования:

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

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

Заключение

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

Пиролизные котлы длительного горения: обзор моделей, характеристики, цены

Критерии выбора

Пиролизные котлы для отопления дома спроектированы для работы на разных видах топлива: древесине, угле, торфе, опилках, паллетах. Самую высокую производительность за счёт полного сжигания топлива в режиме пиролиза имеют дровяные устройства. Поэтому, если есть возможность недорого и в достаточном количестве на весь отопительный сезон заготовить дрова, то можно купить и установить дома именно такой котёл.

В противном случае, лучше приобрести универсальное устройство, способное работать на любом твёрдом топливе. Конструктивно они устроены так, что могут сжигать в режиме пиролиза до 80% топливных ресурсов, а оставшиеся 20% — в режиме простого твердотопливного агрегата.

Также следует обратить внимание на:

• мощность агрегата. При расчёте этого показателя учитывают площадь строения, которое будет отапливаться пиролизным котлом длительного горения, и уровень защиты его комнат от потерь тепла;

• объём камеры сгорания. Котёл с небольшой по размерам камерой сгорания потребует более частой закладки топлива, поэтому его нельзя оставлять без обслуживания на длительное время, особенно в сильные морозы;

• качество внутреннего покрытия камер. Камеры, у которых стенки футерованные керамобетоном, более защищены от прогорания, сохраняют целостность при максимальном уровне нагрева и обеспечивают правильное сжигание топлива;

• продолжительность горения при полной загрузке топлива должна составлять не менее 10 часов;

• уровень автоматизации для безопасности прибора. Пиролизный котёл длительного горения должен быть не только продуктивным, но и безопасным, поэтому при покупке нужно проверить оборудован ли он сигнализацией и системой автоматического отключения;

• наличие дополнительного контура. Отопительный прибор с одним контуром может использоваться только для обогрева помещения. Если котел планируется использовать для организации горячего водоснабжения, то нужно сразу покупать устройство с двухконтурной конструкцией;

• стоимость. На покупке котла не стоит экономить, так как у дешёвых моделей может не хватить технических возможностей для оптимального обогрева помещения. Лучше приобрести котёл проверенных марок, которые уже прошли испытания в суровых российских зимах и заслужили хорошие отзывы владельцев.

Обзор моделей

Современный рынок предлагает много разных моделей пиролизных котлов длительного горения, отличающихся по ряду технических характеристик, габаритам и цене. Pechnoy.guru предлагает вам посмотреть некоторые хорошие модели.

Пиролиз Мастер LONGLIFE 18-250 кВт

Высокое КПД, наличие автоматического управления за работой котла и циркуляцией позволяют данному устройству эффективно выполнять свои функции на одной загрузке в течение 8 — 72 часов (зависит от типа используемого топлива). Котел оборудован цифровым контролёром, вентилятором подачи воздуха, 5 — ти ходовым теплообменником с большим объёмом теплоносителя, обеспечивающих его высокую производительность. В оснащение топочной камеры входят водонаполненные колосники и две дверки для загрузки топлива и удаления зольного остатка. Аппарат одинаково эффективно работает при ручной загрузке в топочный отдел любого вида твёрдого топлива: угля, брикетов, дров, кускового торфа.

• Максимальная площадь обогрева — 18 — 2500 м²;

• мощность — 18 — 250 кВт;

• КПД — 92 %;

• Диапазон цен в зависимости от мощности: — 980 — 7300 условных единиц.

Buderus Logano S171

Немецкий пиролизный котёл этой серии обладает увеличенным объёмом загрузочного отдела и улучшенной конструкцией теплообменника и приспособлен к работе как при естественной, так и при принудительной вентиляции теплоносителя. Его корпус изготовлен из высоколегированной стали толщиной 5 мм, для футеровки топки применён шамотный кирпич с более продолжительным сроком службы, удобство чистки обеспечивают две дверки зольника, расположенные одна — сверху, а другая — на передней панели. Бесперебойную работу агрегата и функцию защиты выполняет мощная автоматическая система управления.

• Максимальная площадь обогрева — 500 м²;

• мощность — 50 кВт;

• КПД — 89%;

• Размеры — 699х1257х1083 мм;

• Средняя цена — 3600 условных единиц.

Бастион М-КСТ

Универсальные пиролизные котлы российского производства мощностью от 12 до 30 кВт, отличающиеся от импортных аналогов более низкой ценой и компактными размерами, способные отопить площадь от 100 до 300 м² (зависит от мощности). Энергонезависимые устройства, не нуждающиеся в частой выемке зольных отходов. Топочная камера изготовлена из низколегированного сплава стали марки 09Г2С, одномоментно вмещает дров, каменного угля, древесных отходов от 40 — 120 дм³. Могут работать без дозаправки топлива 4 — 12 ч (зависит от влажности топлива, породы древесины, организации дымохода и т. д.). Коэффициент полезного действия — не менее 85%. Цена варьируется в диапазоне 670 — 1200 долларов.

Траян Т

Одноконтурные аппараты, работающие на дровах, топливных или торфяных брикетах. Могут поддерживать комфортную температуру в помещении при одной загрузке топлива не менее 8 часов. В моделях серии Т тяга регулируется автоматически, при дополнительном оборудовании ТЭНом мощностью до 3 кВт температура теплоносителя будет поддерживаться после прогорания дров в течение нескольких часов.

Rival KT

Время работы до дозаправки составляет 6 — 8 ч. КПД — до 85%. Диапазон мощностей 12 — 42 кВт. Максимальная площадь отапливаемого помещения от 120 до 420 м². Цены от 650 до 1500 долларов.

Buderus Logano S121

Долговечные отопительные устройства длительного горения с верхним расположением загрузочного отдела и нижнем — камеры дожига. В задней части котла располагается теплообменник. Может работать на одной загрузке топлива до 12 ч. Максимальное КПД — 85%.

Wattek Pyrotek

Чешские пиролизные котлы с одним контуром и диапазоном тепловой мощности в пределах 26 — 42 кВт. Оборудованы медным теплообменником, автоматической панелью управления, осуществляющей регулировку работы вытяжного вентилятора и насосов ЦО и ГВС. При эксплуатации подключается к электросети, поддерживают горение при одной закладке сухого топлива (не выше 20% влажности) до 10 часов. КПД составляет 90%.

Устройства мощностью 26 — 30 кВт имеют размеры 530х1145х915 и стоят примерно 2800 — 3000 долларов, у более мощных котлов 36 — 42 кВт габариты составляют 530х1145х1115, а цена варьируется от 3350 — 3500 долларов.

Pereko KSW Prima

Польское изделие с ручной загрузкой. Трёхходовой, поддерживает горение любого топлива в твёрдом состоянии в течение 7 часов.

• КПД — 85%;
• отапливаемая площадь 150 — 250 м²;
• мощность 15 — 25 кВт;
• ширина 450 — 510 мм, высота 1100 — 1150 мм, глубина 650 — 750 мм;
• цена 1800 — 2200 долларов.

Viessmann Vitoligno 100-S

Немецкие котлы с номинальной мощностью от 25 до 80 кВт со встроенной системой электронного управления. В оснащение аппарата также входит чувствительный датчик температур и система оповещения о необходимости дозаправки. Работает только на дровах из сухой древесины с естественным уровнем влажности не более 20%. КПД — 88%.

Буржуй-К Стандарт

Недорогие котлы российского производства номинальной мощности от 10 до 30 кВт без терморегулятора. Предназначены для отопления площади 100 — 250 м², не требуют подключения к электричеству, просты в эксплуатации. Длительность периода работы при одной загрузке не более 4-5 часов. КПД — 85%.

Тепловъ T

Энергонезависимые устройства с автоматической регулировкой мощности и регулятором тяги прямого действия. Корпус выполнен из высококачественной стали и защищён от потерь тепла базальтовой ватой, для регулировки разряжения в котле используется шибер. Номинальная мощность моделей этого производителя в диапазоне 10 — 500 кВт, время работы при одной загрузке 12 часов.

Lavoro Eco C NEW

Твердотопливные котлы «Lavoro Eco»с цельносварным корпусом и более толстой сталью на теплообменнике (5 — 8 см) и с заполненной теплоносителем рубашкой, за счёт которых КПД котлов достигает 85%. Дверцы котлов открываются в разные стороны и регулируются. Энергонезависимые аппараты, с длительность горения 10 — 12 часов.

Траян серия ТР

Модернизированная модификация стальных отопительных котлов длительного горения марки Траян — оборудованы передней водяной рубашкой, съёмными тепловыми поверхностями в канале дымоотвода (турбулезаторами), за охлаждение которых отвечает теплоноситель. Топка футерованная шамотным кирпичом. Предусмотрена возможность подключения ТЭНа и монтажа второго контура. КПД увеличен до 93%.

Буржуй-К Модерн

Производятся в трёх модификациях с мощностью 12; 24; 32 кВт. Время горения до дозаправки составляет от 5 до 12 часов. Укомплектован терморегулятором тяги и термоманометром. Способен отопить площадь в 120 — 330 м². КПД — 85%.

Пиролиз Мастер Mango

Время работы до дозаправки составляет 6 — 8 ч. КПД высокий — до 92%. Максимальная площадь отапливаемого помещения от 120 до 320 м².

Пиролиз Мастер Platinum

Функционирует на дровах и паллетах любого качества с длительностью горения до дозаправки 6 -8 ч. КПД — 92%. Рекомендуемые размеры обогреваемой площади 120 — 330 м².

Буржуй-К Эксклюзив

Конструкция и технические характеристики аналогичны изделиям серии «Модерн». Стоимость увеличена за счёт необычной облицовки корпуса.

Defro DS

Высококачественный агрегат польского производства с максимальным КПД 85%. Длительность его работы до дозаправки составляет 12 часов. Отапливаемая площадь — 180 — 300 м².

Atmos DС

Высококачественный агрегат чешского производства с максимальным КПД 85%. Длительность его работы до дозаправки составляет 12 часов. Номинальная мощность 15 — 70 кВт. Объём камеры сгорания — от 65 до 180 дм³.

БТС Стандарт

Высококачественный агрегат украинского производства с максимальным КПД 82%. Длительность его работы до дозаправки составляет от 6 до 12 часов. Номинальная мощность 15 — 40 кВт. В конструкцию входит глубокий загрузочный отсек, дымосос, автоматика, футеровка топки выполнена шамотным кирпичом.

Атом МС

Высококачественный агрегат украинского производства с максимальным КПД 90%. Заправляется 1 раз в сутки. Номинальная мощность 16 — 250 кВт. В конструкцию входит глубокий загрузочный отсек, дымосос, автоматика, футеровка топки выполнена шамотным кирпичом. Площадь обогрева 190 — 3000 м². Цены — от 2280 до 18820 долларов.

SunSystem BURNiT PyroBurn

1. BURNiT PyroBurn Alpha. Болгарские котлы с большой загрузочной камерой и тепловой мощностью 20, 30, 40 кВт. КПД 90%. Обогреваемая площадь 200 — 400 м². Футеровка камеры сгорания выполнена керамикой. Цены — от 3190 до 4400 долларов.
2. BURNiT PyroBurn Alpha PLUS. Электрозависимые болгарские котлы с большой загрузочной камерой, ручной системой очистки, датчиком выхлопных газов и тепловой мощностью 25, 30 кВт. КПД 91%. Обогреваемая площадь 270 — 320 м². Футеровка камеры сгорания выполнена керамикой. Цены — от 5020 до 5500 долларов.
3. BURNiT PyroBurn Lambda. Болгарские котлы с большой загрузочной камерой, ручной системой очистки и тепловой мощностью 20, 30, 40 кВт. КПД 90%. Обогреваемая площадь 200 — 400 м². Футеровка камеры сгорания выполнена керамикой. Цены — от 3190 до 4400 долларов

к содержанию ↑

Вывод

Пиролизные котлы длительного горения являются современной и эффективной альтернативой газовому обогреву. Выпускаются они в большом ассортименте моделей, с ощутимым разбегом по ценам. Самые недорогие котлы данного типа — российского производства, при этом они полностью их технические возможности ничем не уступают европейским аналогам.

Твердотопливные пиролизные котлы длительного горения, изготовление

Сегодня в эпоху множества разных модернизированных методов отопления некоторые хозяева частных домов для отопления применяют самые доступные виды горючего: уголь, дрова и торф. Необходимость в использовании именно такого топлива часто обусловлена недоступностью природного газа.

Хоть такой способ отопления считается старинным, техника применяется современная и эффективная. Как правило, это котлы пиролизного горения. И многие их модификации могут управляться по автоматическому принципу.

Их работа строится на твёрдом горючем. Оно сгорает тотально. И такое сгорание обуславливает впечатляющую мощь и КПД такого котла. И процесс горения может длиться до 24 часов. При этом достаточно 1-2 загрузки топлива. А потери тепла получаются минимальными.

Принцип функционирования

Принцип функционирования пиролизной печи

Пиролизные котлы генерируют из дров газ. Он затем и служит для отопительных задач.

Пиролиз – процесс экзотермический. Он уже долгое время задействуется в разных промышленных сферах. Основывается на разложении сложносоставных органических структур (примеры – нефтяные продукты, уголь, дерево) при значительных температурах и ограждённом попадании кислорода на газоподобные, твёрдые и жидкие элементы.

И пиролизный котёл представляет собой отопительный аппарата с двумя отделениями. В верхнем при показателях 200 – 300 градусов (измерение по Цельсию) древесина подвергается экзотермической пиролизной реакции. По её итогам он делится на уголь и газ. Первый элемент по типу древесный. Второй – пиролизный. Его образуют СО и в малых пропорциях СО2. Состав из этого газа и воздуха следует в нижнее отделение. Там он сгорает. Рабочая температура в этом отсеке 1100 – 1200 градусов. При этом образуется огромное количество тепла. Оно создаёт отопление.

Стадии деятельности этого котла

Топочный отсек печи

Такой котёл генерирует тепловую энергию за счёт сжигания не дров, а газа, получаемого от их сгорания. КПД в результате этих операций достигает 85-90%.

А следить за горением газа намного проще. И такая возможность ведёт к автоматизации контроля над такой технологией отопления.

По конструкции топочный отсек данного котла – это два самостоятельных отдела. Их разделяют колосники.

Верхний газифицирующий отдел – это место, где при серьёзных температурах и ограничении кислорода горючее очень долго тлеет и пиролизуется.

Тепло в верхнем отделе удерживается за счёт топлива, находящегося на колоснике. Через него (горючее) сверху вниз следует первичный воздушный поток. Он довольно слабый.

В этих процессах выделяется газ. Когда в нижний отдел следует вторичный воздушный поток, газ следует вместе с ним по этому направлению. Нижняя сторона этого отдела – это форсунка, созданная из шамоты. Шамота – сильная термоустойчивая керамика.

Топочный отдел в пиролизном котле имеет очень высокое воздушное сопротивление. Все операции происходят с принудительной тягой. Она образуется дымососом.

На продолжительность работы указанного котла на одном помещении дров влияют:

1. Уличная температура.
2. Домашняя температура.
3. Качество теплозащиты в доме.
4. Разновидность горючего и его влажность.
5. Уровень проекта отопительной технологии.

При других равнозначных раскладах пиролизные версии при аналогии со стандартными похожими аппаратами работают гораздо эффективнее.

Вопросы с горючим

Бурый уголь

Для пиролизных котлов длительного горения прекрасно подходят разные виды твёрдого горючего. Это и дерево, и торф, и уголь (как бурый, так и чёрный).

Типом горючего характеризуется его время сгорания. Оно таково:

1. Мягкое дерево сгорает за 5 часов (максимум).
2. Твёрдое дерево – за 6 часов.
3. Бурый уголь – 8 часов.
4. Чёрный уголь – 10 часов.

Если обратиться к многочисленным отзывам пользователей, то большинство называют сухие дрова самым эффективным топливом под твердотопливные пиролизные котлы.

Здесь есть свои нюансы. Это параметры дров. Их длина должна быть в диапазоне 45-65 см, а влажность – максимум 20%. Сухие дрова с такими параметрами гарантируют оптимальную мощность аппарата и продлевают его эксплуатационный срок.

Если не удаётся раздобыть качественные дрова, можно применять различное органическое горючее с очень большим количеством летучих фракций. Важное условие здесь – котёл должен поддерживать это топливо. Обычно эти сведения указываются в документах к котлу. И часто подходящими видами становятся:

•  определённые разновидности торфа,
•  отходы из пищевой промышленной сферы, содержащие целлюлозу,
•  каменный уголь,
•  пеллетные и брикетные дрова,
•  древесные отходы

При работе котла обратите внимание, какого цвета пламя от пиролизного газа. Должен быть белый или желтовато-белый цвет. При этом не образуются побочные результаты горения. Такие условия получаются, если вы грамотно распределили траты первого и второго воздушных потоков. А влажность горючего не превосходит 30%. Если этот показатель больше, то при горении получатся большие объёмы водяного пара. Последствия этого таковы:

1. Образуется копоть, дёготь.
2. Снижается уровень выделяемого тепла.
3. В крайних случаях затухает котёл.

Нюансы запуска котла и его работы

Настройка шибера

При запуске данного котла стоит учесть его специфики, отличающие его от стандартных твёрдотопливных котлов. Режим генерации газа идёт за счёт двух отделов, в которые внедрены шиберы – особые регуляторы.

Перед работой загрузочный отсек пиролизной модели необходимо прогреть до 500- 800 °С. Это оптимальные показатели в зависимости от разновидности топлива. После чего можно помещать туда твёрдое топливо.

Следующая стадия – настройка шибера в рабочий режим. Далее следует запуск дымососа.

При таком алгоритме действий во время запуска горючее будет сжигаться медленно и без кислорода, газ станет выделяться эффективно, его сгорание чистого желтовато-белого цвета. Так на целые сутки в отапливаемом помещении воцарится стабильная и комфортна температура.

Самостоятельная сборка

Сварка постоянным током

Пиролизный котёл – аппарат высокой эффективности. Его можно приобрести в специализированных точках, а можно собрать пиролизный котел своими руками. В этом случае потребуются хорошие знания об его устройстве и спецификах. Ключевыми составляющими являются:

•  отсек сгорания,
•  трубы, отводящие и подающие воды,
•  зона установки дымососа,
•  дырочки для воздуха,
•  каналы для дыма,
•  регуляторы (шиберы),
•  схемы пиролизных котлов.

Для частного строения подойдёт котёл с мощность 40 кВт. Это хватит для отопления двухэтажного дома. Если дом скромный по масштабам, то будут подходящими параметры 25-30 кВт. При создании небольшого аппарата можно хорошо сэкономить и финансы, и время.

Для этой творческой работы понадобится много материалов и инструментов. Пиролизный котел своими руками требует:

•  электродрель,
•  набор электродов,
•  круг для шлифовки, его диаметр – 12,5 см,
•  металлические листы, толщина – 4 мм,
•  профилированные трубы,
•  вентилятор,
•  сварочная техника с постоянным током.
•  болгарка,
•  отрезной круг, его диаметр – 23 см.

Стадии работы

1. Подготавливаются стальные полосы. Они отличаются по ширине и толщине.
2. Делается отверстие для топливной загрузки. Его необходимая форма – прямоугольная. Его правильная позиция немного выше, чем у стандартных твердотопливных моделей. Отверстие для загрузки горючего оснащается дверкой. На дверке должна быть специальная металлическая накладка. С её помощью получается основательное прилегание. Под этим отверстием устраивается отверстие для ликвидации золы
3. Создание ограничителя для контроля над объёмом воздуха, идущего в топку. Он позволит вовремя добавлять брикеты или дрова. Его можно создать из трубы, чей диаметр равен 7 см, а длина превосходит длину корпуса задуманного котла.
4. Прикрепление стального диска к нижней стороне ограничителя. Работа идёт по методу сварки. Такой диск станет формировать зазор в 4 см со стенками трубы.
5. Монтаж ограничителя. Для этой задачи в крышке прибора делается отверстие.

Лучший пиролизный котел длительного горения – делаем выбор

Пиролиз – что это такое?

Под пиролизом в контексте обогревательного оборудования понимают выделение летучих газов в процессе горения топлива. Наибольшая интенсивность происходит при температурах выше 450 градусов и недостатке кислорода. Это учтено в конструкции пиролизных котлов, которые имеют две камеры сгорания и регулируемое поступление кислорода.

В одной камере горит непосредственно топливо, а во второй выделяемые газы. Это позволяет намного увеличить КПД оборудования по сравнению с классическими твердотопливными котлами. В аппараты пиролизного типа необходимо закладывать топливо всего 2-3 раза в день. Чтобы подобрать лучший пиролизный котел длительного горения рассмотрим возможные конфигурации.

Особенности конструкции и виды котлов

Количество контуров

По количеству контуров пиролизные котлы бывают одноконтурные, двухконтурные и многоконтурные. Одноконтурные предназначены только для обеспечения обогрева помещения. Чтобы с их помощью обеспечить ГВС, необходимо дополнительно докупить бойлер косвенного нагрева.

Двухконтурные модели одновременно отапливают помещение и греют воду для бытового использования. Отличаются более сложной конструкцией, монтажом и высокой ценой. Такое оборудование подойдет для дома, в котором постоянно проживают. Иногда встречаются многоконтурные котлы, в которых более двух контуров. Дополнительный контур может применяться, например, для обеспечения теплого пола.

Материал корпуса

Корпус пиролизного котла может быть стальным или чугунным. Стальные котлы легче и дешевле. Они проще транспортируются и устанавливаются. Более дорогие чугунные модели отличаются повышенной надежностью. Чугун стойкий к коррозии и не имеет сварочных швов. Минусом является хрупкость материала, при резком перепаде температур он может треснуть.

Стальной пиролизный котел

Верхнего горения

Отдельной разновидностью являются пиролизные котлы верхнего горения с циклической закладкой топлива. Такие модели могут работать на одной порции до суток. Достигается это за счет того, что закладывается большее количество дров, а горит или тлеет всегда только верхний слой. Здесь следует использовать только качественное, хорошо просушенное твердое топливо. Особенностью использования является то, что пока не прогорит прошлая закладка, мы не можем добавить дров.

Принцип работы

По принципу работы различают конвекционные и воздухогрейные модели. Конвекционные котлы греют теплоноситель, который в последствии разносится насосами по радиаторам, которые могут находиться в разных помещениях.

Воздухогрейные приборы предназначены для нагрева непосредственно воздуха в помещении. Чаще используются в промышленных производственных помещениях и в небольших домах с 1-2 комнатами.

Зависимость от электричества

Энергонезависимые модели оборудованы механической панелью управления. Просты в обслуживании и надежны. Котлы с электронным управлением нуждаются в электричестве для работы. Их преимуществом является более точная настройка. Ряд моделей продается без панели управления. Она отдельно докупается в зависимости от потребностей.

Панель управления пеллетного котла Атмос

Виды топлива

Дрова

Один из самых эффективных видов топлива для пиролизных котлов – это дрова. У них очень высокий процент выхода летучих веществ, что и требуется для процесса пиролиза. Важно подбирать высушенную древесину, этот параметр сильно влияет на КПД.

Дровяной котел производит наименьшее количество вредных выбросов в атмосферу. Также на дровах продолжительность работы оборудования большая, по причине отсутствия в них серы, которая разрушительно действует на корпус аппарата. При приобретении важно подобрать подходящий размер брусков. Для этого рулеткой меряется глубина топки.

Уголь

Уголь может сильно различаться по чистоте, а соответственно и теплоотдаче. Самый дорогой и эффективный бурый уголь. При тлении он вырабатывает наибольшее количество газа. На втором месте каменный уголь и на третьем антрацит. Работая на угле, котел износится быстрее из-за содержания в нем серы, которая приводит к коррозии.

Пеллеты

Пеллеты

Пеллеты – это гранулы, которые производят из измельченных отходов. Сырьем для них могут быть древесные опилки, торф, бумага, солома и так далее. Они экологичны, при их производстве не используются химические вещества. Современные пеллетные котлы оснащены системой автоматической загрузки топлива по мере потребности.

Выбор модели

Termico пиролизный 12 кВт

Одна из самых популярных моделей. Имеет один контур, мощность 12 кВт и может обогреть до 120 квадратных метров площади помещения. Открытый тип камеры сгорания. Теплообменник стальной, панель управления электронная. Толщина металла из которого сделан котел 5 мм.

Может работать с практически любым видом твердого топлива и дровами с влажностью до 40%. Глубина топки позволяет поместить бруски длиной до 37 см. Время выхода в режим пиролиза около 10 минут. Тип установки напольный, размеры 478*1126*981 мм, вес 170 кг.

Пиролизный котел Termico

Буржуй-К МОДЕРН-12

Отечественные аппараты Буржуй-К производятся в Харькове и хорошо зарекомендовали себя в работе. Мощность 12 кВт, имеет один контур, способен отопить до 120 кв. м. дома. Энергонезависимый с механической панелью управления. Большая топка объемом 30 литров с глубиной 40 см, что позволяет загружать длинные бруски.

Колосник изготовлен из чугуна. Расход топлива 1,2 кг в час. Имеет возможность дополнительно подключить ТЭН для поддержания температуры теплоносителя в случае окончания твердого топлива. Устанавливается на пол, размеры 718*459*560 мм, масса 87 кг.

Котел Буржуй-К МОДЕРН-12

WATTEK PYROTEK 30

Пиролизный котел WATTEK PYROTEK 30 с тепловой мощностью 30 кВт и одним контуром. Имеет закрытую камеру сгорания. Электронное управление с дисплеем на русском языке. Имеет несколько режимов работы: стандартный, летний, с приоритетом ГВС. Первичный теплообменник стальной. Работает только с древесным топливом. Габариты 530*1145*915 мм.

Котел WATTEK PYROTEK 30

О популярных моделях пиролизных котлов больше информации найдете в статье по ссылке: https://boilervdom.ru/kotly/po-tipu-topliva/populyarnye-modeli-piroliznyx-kotlov-i-otzyvy-vladelcev.html

Пиролизный котел длительного горения: что это такое

Технология использования твердотопливных материалов существует уже более 400 лет.  Ещё в средние века в Европе угольщики применяли специальные камеры, которые искусственным методом ограничивали приток кислорода. Это позволило сохранять тепло продолжительное время. Сегодня такую технологию использует пиролизный котёл длительного горения.

Что такое пиролизный котел

Встречая подобное оборудование в магазинах, посетители нередко задаются вопросом,  что такое пиролизный котел? Многих при этом смущает его цена, а также отличающееся от классического отопительного оборудования устройство.

Такое устройство используется в первую очередь для обогрева жилых и нежилых помещений. Котёл может быть подключён к системе стоков и труб или же отапливаться посредством нагрева воды в основном резервуаре.

Отличает его от обычных классических систем не только само строение, но и принцип работы.

Такой котёл называют газогенераторным, так как он обогревает помещение посредством сжигания газа. Он выделяется древесными породами и углём при достижении ими определенных температур.

Благодаря этому система работает на одной закладке дров во много раз дольше, тем самым более экономично расходуя твердое топливо.

Принцип работы

Принцип работы пиролизного котла длительного горения строится на следующих процессах:

1. В верхнюю часть  камеры  закладываются дрова и другое твёрдое топливо на установленную огнеупорную решётку.
2. После этого топливо поджигается, и выжидается момент, когда оно будет полностью  охвачено пламенем.
3. При достижении первичного горения в камере начинают ограничивать приток кислорода. В ответ пламя практически гаснет. Однако его хватает для топления оставшейся части дров.
4. В результате начинает выделяться в первой камере из топлива пиролизный газ.
5. Его принудительно направляют во вторую камеру котла.
6. Разогретый газ во второй камере встречается с большим количеством кислорода. Так как  его температура достигает  порядка 300 градусов, он моментально воспламеняется.
7. От реакции быстро начинают нагреваться радиаторные элементы.

Внимание!  Важное отличие котла от стандартных нагревательных элементов  отображено в пунктах 3-7. Наличие 2-х камер в системе обязательно, так как она использует пиролизный газ для вторичного нагрева и поддержания установленной температуры долгое время.

Устройство пиролизного котла

Газогенераторные котлы на твердом топливе длительного горения состоят из следующих элементов:

1. Камера первичного топления.
2. Камера вторичного топления.
3. Огнеупорная решётка.
4. Системы подачи воздуха и заслонки.
5. Термостат.
6. Система радиаторов и труб для нагрева воды.

Дополнительно могут быть установлены специальные листы и крюки для быстрого сбора и утилизации образованной от сгорания топлива и золы.

Устройство пиролизного котла.

Конструктивные особенности

Бытовые пиролизные твердотопливные котлы длительного горения построены для работы по принципу распада горючих материалов. Устройство используется и в промышленности. Отличительная черта, как уже отмечалось, заключается и в использовании газа, образующегося в момент распада материала при горении.

Для этого устанавливаются специальные камеры и регуляторы подачи воздуха, чтобы контролировать процесс и направлять выделяемую летучую смесь из дров в нужном направлении.

Технические характеристики

Температура горения пиролизного газа при поступлении в камеру и нагреве составляет порядка 300 радиусов. Это основной технический элемент поддержания продолжительного времени топления котла от одной закладки дров и угля.

Пиролизная система обогрева при помощи газогенератора позволяет поддерживать необходимую температуру от 1 закладки дров до 12-15 часов.

Топливо для пиролизного котла

Топливо для пиролизных котлов используется на основе древесных пород или брикетов торфа.

При этом могут применять каменный и бурый уголь. Брикеты при правильном поддерживании режима позволяют  отапливать помещение при одной закладке до 28 часов.

Для того чтобы котёл работал по максимуму, необходимо соблюдать основное правило, касающееся дров. Они не должны быть влажными.

Если же древесина будет сырой, распад  при горении будет неактивен, и выделяемого объёма газа  будет недостаточно для горения.

Особенности запуска и работы пиролизного котла

Пиролизные котлы на угле длительного горения имеют отличие и от классических отопительных котлов, заключающееся в процессе старта.

Перед закладкой древесины или угля необходимо прогреть первичную камеру до температуры от 500 до 800 градусов. После этого делаются закладки, и запускается генератор, который направляет газ при распаде в другую камеру.

Регулируется подача кислорода и газа при помощи шиберов – специальных задвижек, которые устанавливают необходимые положения и перекрывают подачу кислорода в нужный момент.

Достоинства и недостатки пиролизных котлов

Как и другое отопительное оборудование, пиролизные котлы имеют плюсы и минусы по различным критериям.

Недостатки котлов длительного горения в основном заключаются в их стоимости. Такое оборудование в несколько раз дороже классических устройств прямого горения.

Однако отсюда идёт и плюс системы. В отличие от стандартных котлов, пиролизным требуется меньшее количество топлива, для того чтобы поддерживать продолжительное время температуру в помещении.

Ещё одним плюсом считается небольшое количество отходов.

При продолжительном горении органики от неё практически не остаётся золы.

К минусам также можно отнести высокие требования к влажности дров. Этот порог не должен быть выше 20%, иначе они не смогут гореть и выделять газ.

Как выбрать пиролизный котел

Основная задача при покупке состоит в том, чтобы подобрать оборудование, способное обслуживать площадь дома с подключением к общей тепловой сети. Для того чтобы система работала надлежащим образом, рекомендуется приобретать котлы с глубокой загрузкой.

Камеры должны вмещать дрова длиной до 65 см – это обеспечит продолжительное горение. Также на рынке представлены комбинированные котлы с 2-мя массивными камерами. Они могут использоваться для сгорания пиролизного газа или работать в классическом режиме.

Какой пиролизный котел лучше

Как выбрать пиролизный котел, когда на рынке представлено большое количество моделей и фирм. Здесь необходимо ориентироваться как на самого производителя и его классы оборудования, так и на технические характеристики модели.

Важно! При выборе котла для производственного  или жилого помещения обращайте внимание на время горения продуктов распада. Это основная характеристика каждой такой отопительной системы. В среднем при одной закладке отопление должно продолжаться не менее 10 часов.

Дополнительно следует учитывать систему газоотвода и дымоходную трубу. Если для обогрева используется водонагревательный принцип, необходимо, чтобы котёл имел соответствующие подключение и радиаторы накаливания.

Немецкие котлы

Отопительные пиролизные системы, произведённые в Германии, считаются одними из первых.

Такое оборудование применяется в частном и промышленном секторе более 30 лет.

На отечественный рынок котлы такого принципа горения также пришли одними из первых.

Сроки службы у них довольно значительные – до 20 лет. При этом системы ежегодно модернизируются, и внедряются дополнительные элементы для автоматизации и упрощения данного процесса отопления.

Чешские котлы

Чешские котлы также отличаются высоким качеством сборки. Большая часть комплектующих, которые используются при изготовлении систем пиролизного горения, применяется в немецких.

Для этого также задействуются и собственные наработки. Отличаются от оборудования, произведённого в Германии, чешские котлы и стоимостью – она сравнительно ниже.

Российские котлы

Лучшие пиролизные котлы длительного горения для частного сектора производятся и на территории РФ. У нас хоть данная технология и появилась сравнительно недавно, но быстро набрала популярность и потихоньку начала завоёвывать рынок.

В основном используются при сборке комплектующие собственного производства. В зависимости от серии и модели такие системы будут отлично подходить для производства или обогрева частного дома.

Болгарские котлы

Болгария, как и Россия, стремится удешевить производство и внедрить в него более доступные технологии, которые могут использоваться и семьями при отоплении дома в частном секторе со средним и небольшим достатком.

Также производители на территории данной страны отличаются котлами компактных размеров, которые при своём небольшом объёме способны сохранять тепло также продолжительное время.

Совместное производство (российско-европейские котлы)

Совместное производство пиролизных систем особенно заметно в промышленности.

Выпускается много моделей, которые разрабатываются для обеспечения нужды производственных предприятий.

Немного отстают на данном этапе системы для домашних нужд.

Связано это с тем, что данный тип отопительных котлов вышел на рынок не так давно, и у пользователей классических систем ещё возникает недоверие насчёт современного и более экономичного оборудования.

Обзор пиролизных котлов

Приведем краткий обзор твердотопливных пиролизных котлов следующих 3-х производителей,

1. Blago.
2. Atmos.
3. Бош.

Именно они занимают лидирующие позиции на отечественном рынке. Компании занимаются производством  и выпуском систем продолжительное время и зарекомендовали себя с положительной стороны.

Особенности Blago

Отопительные котлы марки Blago полностью состоят из отечественных комплектующих. Устройство максимально упрощено и сделано в противовес западным и европейским аналогам.

Как утверждает сам производитель, главный плюс его котлов состоит в продолжительном отапливании до 20 часов с одной закладки, а также возможности самостоятельного обслуживания системы без привлечения сервисного центра.

Чешские Atmos

Чешские котлы используют технологию изготовления по качеству ЕВРО-3.

Это означает, что такое оборудование имеет несколько систем фильтрации, и выработка практически не загрязняет окружающую среду.

Кроме того, оборудование имеет дополнительные автоматизированные системы подачи газа и откачки кислорода.

Немецкое качество «Бош»

Одним из лидеров рынка по-прежнему остаётся компания Бош. Они предоставляют продукцию не только для частного сектора. Но также и для промышленников.

Высокое качество и расширенная гарантия позволяет на должном уровне обслуживать системы. С развитием рынка также появилось большое количество комплектующих на модели всех котлов. Это позволяет значительно ускорить ремонт и плановое ТО систем при необходимости.

Требования к установке пиролизных котлов

Важным критерием в установке системы считается подготовка самого помещения. Для пиролизного котла требуется отдельное небольшое помещение по типу бойлерной или котельной, так как температура горения достигает 800 градусов. Необходимо, чтобы комната была вентилируема.

Также запрещается размещать в радиусе 3 квадратных метров от оборудования горючие материалы. Для установки потребуется бетонная площадка и оштукатуренные стены.

Правила эксплуатации пиролизных котлов

Какой котел лучше, пиролизный или длительного горения, выбирать самому потребителю.

Однако классические системы требуют большего ухода и обслуживания.

Хоть на первый взгляд пиролизный котёл и выглядит усложнённым, он практически полностью настроен на автономную работу.

Необходимо соблюдать при работе технику безопасности и не допускать разгерметизацию второй камеры, где собственно и сгорает газ.

Факторы эффективности работы

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром позволяют в короткий промежуток времени отопить даже большое помещение. Это объясняется работой второго отсека, выделенного для сжигания газа.

В технических характеристиках каждой модели указываются его основные показатели – температура горения и продолжительность работы от 1 закладки. Это и есть основные факторы эффективности в работе. При выборе устройства на данный показатель следует сразу обращать внимание.

Пиролизный котел на угле, торфе  опилках или поленьях – это оборудование для обогрева, которое достаточно далеко ушло вперёд. Его система настроена на экономное расходование ресурсов и снижение уровня выбросов в окружающую среду. Россия, как и многие европейские и западные страны, активно вводит в эксплуатацию такие системы, чтобы снизить потребление твердотопливных материалов и выбросов в атмосферу.

Видео по теме: обзор пиролизного котла

Технология пиролиза

BTL — BTG Bioliquids BV

Арди Туссен

[email protected]

+31 (0) 53 486 2287

В этом видео рассказывается, как мы разработали нашу собственную технологию пиролиза биомассы и работали над ее внедрением в промышленном масштабе. [4 минуты]

Это видео о том, как мы построили нашу установку быстрого пиролиза биомассы Empyro всего за 8 дней, используя модульный подход.[4 минуты]

Наш процесс пиролиза преобразует до 70 мас.% Сырья биомассы в бионефть, а оставшуюся часть в уголь и газ. С 1993 года BTG принимает активное участие в многочисленных проектах по быстрому пиролизу. Уникальная запатентованная технология пиролиза компании BTG отличается интенсивным перемешиванием без использования инертного газа-носителя. Компания BTG-BTL использует запатентованную BTG технологию быстрого пиролиза RCR (реактор с вращающимся конусом) и превратила ее в промышленную промышленную установку.Усовершенствованная конструкция RCR приводит к очень маленькому реактору , уменьшенной сложности системы и минимальному размеру последующего оборудования по сравнению с конкурирующими технологиями пиролиза.

• Высушенные частицы биомассы подают в реактор пиролиза вместе с избыточным потоком песка, который действует как циркулирующий теплоноситель.
• Биомасса и песок смешиваются в реакторе пиролиза и превращаются в пары пиролизного масла, газ и уголь.
• Образующиеся пары и газы проходят через несколько циклонов, прежде чем попасть в конденсатор, в котором пары гасятся рециркулирующим маслом.
• Песок и уголь транспортируются в камеру сгорания с псевдоожиженным слоем, где для сжигания угля добавляется воздух. Неконденсирующиеся пиролизные газы поступают в камеру сгорания из конденсатора и также сжигаются.
• Затем повторно нагретый песок транспортируется обратно в реактор через охладитель песка для обеспечения постоянной температуры подачи песка в реактор.
• Избыточное тепло от песочного охладителя и горячих дымовых газов камеры сгорания улавливается в виде пара высокого давления.

Наша система гарантирует, что избыточное тепло, которое образуется при сгорании угля пиролиза и неконденсируемых газов, улавливается в виде пара высокого давления, поэтому его можно использовать в паротурбинной системе. Некоторое количество пара используется для выработки электроэнергии и сушки сырья, но весь избыточный пар продается на ближайшую промышленную площадку или в сеть централизованного теплоснабжения.

Основные преимущества технологии BTG-BTL по сравнению с другими технологиями пиролиза:

Высокая производительность по биомассе на объем реактора, что приводит к компактной конструкции реактора. Отсутствие инертного газа-носителя, что приводит к минимальному размеру оборудования на выходе. Максимальная теплотворная способность пиролизного газа. Очень простой процесс: рециркуляция газа не требуется. Прямое масштабирование. Может производить электричество или производить комбинацию электричества и пара для других целей. Высокая гибкость для исходного сырья: отходы, крупный размер частиц и т. Д. Низкое содержание твердых частиц в масле (до 0.01% масс.).

Компактная конструкция наших модифицированных реакторов с вращающимся конусом упрощает масштабирование до производительности более 5 т / ч. Из-за простоты процесса с вращающимся конусом инвестиционные затраты могут быть значительно ниже по сравнению с другими технологиями пиролиза. Системы CFB и псевдоожиженного слоя являются более капиталоемкими, в том числе из-за более крупного оборудования, расположенного ниже по потоку, включая ATEX и других проблем безопасности.

Стандартная конструкция

BTL включает рекуперацию избыточного тепла в виде пара, который можно использовать для промышленного или местного отопления и производства электроэнергии.В целом электроэнергии может быть произведено больше, чем требуется для всего завода. Вырабатывается достаточно пара для сушки биомассы с влажностью до 55 мас.% (Влажная масса) до необходимого уровня. В зависимости от местных условий может быть достигнута энергоэффективность 85-90% (на основе биомассы и нефти, тепла, электричества).

Благодаря гибкости подачи (связанной с работой камеры сгорания) технология BTL также может работать с биомассами с низкой температурой плавления золы, такими как EFB, полученный из пальмы.Технология BTL позволяет обрабатывать частицы толщиной до 3 мм. В технологиях с псевдоожиженным слоем могут использоваться частицы аналогичного размера, в то время как в технологии CFB должны использоваться более мелкие частицы, поскольку время пребывания ограничено.

Кроме того, благодаря уникальной запатентованной конструкции циклонов, используемых на заводе BTL, и нашему высокому соотношению песка и биомассы, произведенное пиролизное масло стабильно и имеет очень низкое содержание твердых частиц.

Большое количество различных видов лигноцеллюлозного сырья можно перерабатывать в процессе пиролиза BTG-BTL.Перед входом в реактор частицы будут уменьшены до размера менее 3 x Y x Z мм, чтобы обеспечить быстрое преобразование, и содержание влаги ниже 6-8 мас.%, Чтобы избежать концентрации слишком большого количества воды в пиролизном масле.

За прошедшие годы по технологии BTG-BTL были проведены испытания более 45 различных видов сырья . Например, древесина, рисовая шелуха, жмых, шлам, табак, энергетические культуры, остатки пальмового масла, солома, остатки оливковых камней, куриный помет и многое другое.Тип биомассы / остатка влияет на выход и качество пиролизного масла. Обычно самый высокий урожай дает древесная биомасса.

Примеры	Багасса	Щепа	EFB
Выход масла (мас.%)	55-65	65-70	50-60
Нефть LHV (ГДж / т)	16-19	15-18	16-18

Установка быстрого пиролиза производительностью 2 т / ч была спроектирована, построена и поставлена ​​в Малайзию.На заводе, расположенном недалеко от существующей пальмовой фабрики, пустые фруктовые грозди (EFB) превращаются в пиролизное масло. Обычно влажные EFB (влажность ~ 65 мас.%) Сжигаются на месте, давая только золу, которая может быть возвращена на плантации и в тепло. Пальмовая мельница производит около 6 т / час этого влажного EFB. EFB может быть преобразован в пиролизное масло с использованием технологии быстрого пиролиза BTG. Перед подачей на пиролизную установку EFB подвергается дальнейшей калибровке и сушке. В сушилке содержание влаги снижается примерно до 5-10%.Таким образом, весь влажный EFB из пальмы превращается в пиролизное масло примерно 1,2 т / час.

В январе 2014 г. компания Empyro BV начала строительство завода по производству пиролизного масла в г. Хенгело, Нидерланды. Пуск установки начался в начале 2015 года, и объем производства постепенно увеличивается. Установка Empyro перерабатывает 5 тонн древесных отходов в час в пиролизное масло, технологический пар и электричество. Подробности смотрите в наших проектах.

Завод Empyro в Хенгело, Нидерланды..

Пиролизное оборудование

Простое решение для требовательных приложений

Наша система — лучший выбор заказчиков, которые ищут проверенные и промышленные технологии, гарантирующие непрерывное производство и высочайшие стандарты качества. Оборудование Biogreen® как ведущая система пиролиза в Европе проверено в промышленной эксплуатации более 14 лет.

Простота оборудования обеспечивает высокую надежность, минимальные затраты на техническое обслуживание и низкие эксплуатационные расходы.Эта особенность, вместе с небольшой занимаемой площадью Biogreen®, обеспечивает компактный и локальный ответ на потребности промышленности, производя энергию и ценные ресурсы именно там, где они необходимы.

Непрерывный процесс создания добавленной стоимости

Наше пиролизное оборудование позволяет преобразовывать все виды сыпучих материалов (биомасса, твердые биологические вещества, отходы) в ценные продукты (синтез-газ, биоуголь, нефтяные соединения, твердое топливо и др.). Эта способность делает Biogreen® отличным инструментом для многих предприятий по переработке биомассы и отходов.

Где используется пиролизное оборудование Biogreen®?

На протяжении многих лет наше пиролизное оборудование поддерживает промышленность в следующих областях:

• Производство твердого топлива из биомассы (процесс торрефикации)
• Производство биоугля (усилителя почвы)
• муниципальные, промышленные отходы (RDF / SRF), преобразование пластмасс в электричество
• преобразование сухого ила в тепло и электроэнергию
• Масло из экстракта биомассы для различных применений

Принцип нашего пиролизного оборудования

Комментарии закрыты.

.

Процесс пиролиза и карбонизации осадка

Вас интересуют пиролиз и газификация осадка?

Вы можете связаться с нами через веб-сайт или заполнив специальный запрос для получения коммерческого предложения.

Запросить информацию

---

Управление осадком сточных вод становится все более серьезной проблемой для окружающей среды.

Захоронение становится все труднее и труднее из-за загрязнения осадком сточных вод, запахов, тяжелых металлов и патогенов.Утилизация трудна и даже запрещена в некоторых странах. Кроме того, сжигание — непопулярное и очень дорогостоящее решение для обработки осадка сточных вод. Наше решение удовлетворяет спрос на альтернативные, местные и недорогие методы термической обработки осадка.

ETIA предлагает два решения:

1 / Сушка осадка сточных вод с помощью осушителя KENKI
— 50-1000 кг / час влажного осадка
— Поступление осадка: влажность 80% / выход осадка: влажность <10%

2 / Пиролиз осадка на основе уникального процесса Biogreen®

После сушки до 85-90% сухого вещества ил подается в систему непрерывного пиролиза Biogreen®.Конверсия осуществляется в бескислородной атмосфере в уникальной конструкции камеры пиролиза, что гарантирует неизменное качество продукта, получаемого в результате обработки. Добытый газ можно использовать для производства тепла, пара, электричества и многого другого.

• Непрерывное лечение
• Низкие затраты на обслуживание
• Низкое потребление энергии
• Устранение запахов
• Стерилизованный продукт (без патогенов)
• Устранение риска возгорания из-за органических веществ
• Производство энергии из полученного синтез-газа (до 20 МДж / нм3)
• Производство биоугля, который можно использовать в качестве удобрения и улучшения почвы (содержит P, N, Mg, S, Si, K, Ca…).
• Очень простое и компактное решение с низкими CAPEX и OPEX

Комментарии закрыты.

.

Каталитический пиролиз биомассы | IntechOpen

В зависимости от типа используемой биомассы низкая теплотворная способность, высокое содержание воды, высокая вязкость (из-за больших молекул), высокое содержание кислорода (из-за содержания кислородсодержащих углеводородов), а также нестабильность, несовместимость с другими ископаемыми видами топлива делают биологические -масло трудно использовать непосредственно в качестве топлива без модернизации [24, 55]. Чтобы улучшить биомасло для использования в топливных приложениях, были использованы два разных метода: гидродеоксигенация и каталитический крекинг.При гидродеоксигенации биомасляные соединения реагируют с водородом под высоким давлением и умеренной температурой с образованием углеводородных соединений и воды. Каталитический крекинг используется для улучшения биомасла через каталитическую среду, удаляя кислород из соединений биомасла в форме H ₂ O и CO ₂ , включая химические реакции разрыва связей C – C посредством дегидратации, декарбоксилирование и декарбонилирование [1, 16, 24, 55]. Каталитический крекинг имеет несколько преимуществ по сравнению с гидродеоксигенацией, включая работу при атмосферном давлении и в окружающей среде без дополнительной подачи водорода [1].

3.1. Конфигурации системы для катализаторов, используемых в пиролизе биомассы

Используются два метода каталитического пиролиза: каталитический слой и смешивание катализатора. В методе с каталитическим слоем, который также называется « in-situ » или методом облагораживания вне слоя, пары пиролиза, поступающие из первого реактора, проходят через каталитический реактор, который называется каталитическим слоем, в результате чего получают биомасло, уголь, и газообразные продукты. Однако в методе смешивания катализатора (в слое) образцы биомассы и катализатора физически смешиваются перед их загрузкой в ​​реактор пиролиза [1, 30, 37].

3.1.1. Метод слоя катализатора ( in situ, )

Метод слоя катализатора, также называемый пиролизом in situ, , включает каталитическую модернизацию после термической конверсии паров пиролиза биомассы [1]. В общем, каталитический пиролиз in situ биомассы можно проводить с использованием различных конфигураций реакторов: одностадийных и двухступенчатых конфигураций реакторов. Одностадийный пиролиз включает каталитический пиролиз биомассы в том же реакторе с катализатором, тогда как двухступенчатая конфигурация включает реактор с неподвижным слоем / псевдоожиженным слоем, за которым следует каталитический реактор с неподвижным слоем.Первый производит больше кокса, чем второй [33]. В исследовании Mante и Agblevor [33] с использованием двухступенчатой ​​конфигурации реактора для каталитического пиролиза гибридной древесины тополя с HZSM-5 сообщается о низком выходе кокса, составляющем 3,8% по отношению к массе биомассы. Преимущество состоит в том, что каталитический пиролиз выделяющихся паров из биомассы может осуществляться при температуре, отличной от температуры основного реактора пиролиза в случае использования двухступенчатой ​​конфигурации реактора [18]. Однако, по сравнению со смешиванием катализатора, метод слоя катализатора также приводит к большому количеству полукокса, что приводит к закупорке пор катализатора, что предотвращает диффузию паров через поры [1].

В исследовании Thangalazhy-Gopakumar et al. Было отмечено, что при использовании метода слоя катализатора были обнаружены некоторые некаталитические биомасляные соединения, что позволяет предположить, что соединения первичной смолы превращались во вторичные и третичные соединения смолы до того, как достигли слоя катализатора в расщепляться на ароматические углеводороды [1]. Узун и Сарыоглу сообщили, что использование метода слоя катализатора с несколькими типами катализаторов снижает выход жидкости по сравнению со способом смешивания катализаторов [39]. Iliopoulou et al. изучили каталитический пиролиз лигноцеллюлозной биомассы и объяснили эффект in-situ ZSM-5, модифицированного металлом, с различным процентным содержанием.Было высказано предположение, что переходные металлы способствуют образованию водорода, который приводит к углеводородным реакциям на кислотных центрах цеолита в режиме слоя катализатора [31].

3.1.2. Метод смешивания катализатора (в слое)

Метод смешивания катализатора может осуществляться либо путем добавления катализатора в биомассу в определенных количествах, либо путем влажной пропитки биомассы. Благодаря лучшему физическому поверхностному контакту между биомассой и катализатором в реакторе пиролиза, смешивание обеспечивает немедленное взаимодействие выделяющихся паров пиролиза с катализатором, что позволяет предположить, что выделяющиеся пары могут адсорбироваться на поверхности катализатора и диффундировать в поры для каталитического крекинга [1, 39] .Недостатком является то, что каталитические условия необратимы, поэтому биомасса и катализатор должны работать в одинаковых условиях [18].

Содержание ароматических веществ в биомасле имеет первостепенное значение, и использование катализаторов является одним из альтернативных способов усиления реакций ароматизации (таким образом, повышения качества биомасла). Исследования показали, что метод каталитического смешения обеспечивает лучший массоперенос для крекинга бионефтяных соединений с точки зрения ароматизации и деоксигенации [1, 39].

Тхангалажи-Гопакумар и др.исследовали каталитическое действие цеолита ZSM-5 при пиролизе древесной щепы сосны в среде гелия. Было обнаружено, что использование метода смешивания катализатора с соотношением биомассы к катализатору 1: 9 дает 41,5% выхода ароматических веществ по сравнению с 9,8% при использовании метода слоя катализатора с соотношением биомассы к катализатору 1: 5. В этом исследовании отсутствие соединений гваякола в биомасле показывает, что смешение катализаторов является эффективным методом крекинга соединений, производных лигнина, до ароматических углеводородов [1]. Pütün et al. исследовали пиролиз семян хлопчатника с добавлением MgO в определенных пропорциях к образцам биомассы.По сравнению с обычными результатами пиролиза, содержание ароматических и алифатических соединений было увеличено до значений 35 и 23%, а содержание кислорода было снижено с 9,56 до 4,90% [37]. Результаты пиролиза рисовой шелухи с ZnO, изученные Zhou et al. показали, что смешивание катализатора с различными количествами значительно улучшает качество биомасла с точки зрения содержания водорода, отношения H / C, более высокой теплотворной способности и снижения содержания карбоновых кислот в биомасле [17]. Таким образом, для проектирования крупномасштабных пиролизных установок необходимы эффективные и однородные системы смешения.

3.2. Катализаторы на основе оксидов металлов

Катализаторы на основе оксидов металлов широко изучались в литературе с использованием различных видов биомассы в отношении их влияния на качество и количество продуктов пиролиза. Известно, что оксиды металлов, как и любые катализаторы, влияют на температуру разложения. Соответственно, в термогравиметрическом исследовании, проведенном Chattopadhyay et al. При использовании Cu / Al ₂ O ₃ в качестве катализатора было отмечено, что оксид алюминия, нанесенный на переходный металл, оказывает сильное влияние на снижение температуры улетучивания летучих веществ [15].Забети и др. применяется аморфный оксид кремния (ASA) на подложке из щелочных или щелочноземельных металлов при пиролизе сосновой древесины. Максимальное количество бионефти было получено с аморфным оксидом кремния без носителя в количестве 42,4 мас.%. Однако фракция с Cs / ASA показала лучшие характеристики с точки зрения удаления кислорода из ароматических углеводородов, что повысило теплотворную способность биомасла [20]. Wang et al. [68] исследовали каталитический эффект на пиролиз лигноцеллюлозной биомассы с использованием катализаторов, включая NiMo / Al ₂ O ₃ , CoMo / Al ₂ O ₃ , CoMo-S / Al ₂ O ₃ , активированный оксид алюминия и пористый диоксид кремния.Для увеличения производства промежуточных продуктов пиролиза (бензола, толуола, ксилола, нафталина) было высказано предположение, что CoMo-S / Al ₂ O ₃ был наиболее благоприятным среди всех. Однако NiMo / Al ₂ O ₃ дал самый высокий выход CH ₄ со значением 51,82%. Шаданги и Моханти [69] изучили CaO и Al ₂ O ₃ в пиролизе Hyoscyamus niger L. и подтвердили, что, в соответствии с другими исследованиями, упомянутыми выше, добавление катализаторов в процесс пиролиза значительно снижает выход бионефти. однако устранены кислородсодержащие группы, присутствующие в биомасле, что улучшило качество его топлива.Айсу и Кучук исследовали пиролиз восточного гигантского фенхеля ( Ferula orientalis L. ), сравнивая действие катализаторов ZnO и Al ₂ O ₃ [35]. Al ₂ O ₃ со значением 79,94% оказался более эффективным, чем ZnO, с точки зрения преобразования биомассы. Однако влияние катализатора на выход бионефти отличалось друг от друга. ZnO увеличивал выход биомассы с увеличением отношения катализатора к биомассе, тогда как выход биомассы снижался с увеличением добавки Al ₂ O ₃ .Это указывает на то, что Al ₂ O ₃ способствует образованию газа. В исследовании Йоргуна и Шимшека активированный оксид алюминия использовался в пиролизе Miscanthus × giganteus , и было отмечено, что при высоких скоростях нагрева 60 мас.% Загрузки катализатора в биомассу является эффективным для максимального получения жидкости с значение 51 мас.%. Было обнаружено, что содержание кислорода в бионефти выше, чем в некаталитическом бионефти [70]. Nguyen et al. исследовали пары пиролиза древесной щепы сосны более 20 мас.% Na ₂ CO ₃ / γ-Al ₂ O ₃ . Сообщалось, что выход жидкости был снижен, но декарбоксилированию карбоновых кислот способствовал катализатор, в результате чего значение pH составляло 6,5, что позволяет предположить, что катализатор на основе оксида алюминия на основе натрия эффективен для повышения кислотности биомасла. Концентрация углеводородов была увеличена с 0,5 до 17,5%, что свидетельствует о более высокой плотности энергии бионефти [36]. Chen et al. представили газообразное распределение продуктов пиролиза биомассы (рисовая солома и опилки) при температуре 800 ° C с использованием различных оксидов металлов, таких как Cr ₂ O ₃ , MnO, FeO, Al ₂ O ₃ , CaO и CuO.Было отмечено, что за исключением CuO и Al ₂ O ₃ , все катализаторы заметно улучшили газообразование [56]. Чжоу и др. [17] исследовали пиролиз рисовой шелухи с добавлением ZnO. Результаты этого исследования показали, что ZnO ​​демонстрирует тенденцию к снижению выхода бионефти с увеличением отношения биомассы к катализатору. Однако ZnO ​​улучшил композиционное качество биомасла с точки зрения низкомолекулярных соединений, включая алканы, алкены, стирол и алкилфенолы (таким образом, увеличивая стабильность биомасла).Ноккосмаки и др. также исследовали тот же катализатор для превращения паров пиролиза сосновых опилок, и было показано, что вязкость каталитического биомасла снижается на 40% по сравнению с результатами некаталитического пиролиза [34]. Pütün et al. [37] показали, что использование MgO в качестве катализатора пиролиза семян хлопка в реакторе с неподвижным слоем улучшает качество биомасла за счет удаления кислородсодержащих соединений, повышения теплотворной способности и увеличения содержания ароматических веществ в биомасле.

3.3. Цеолитные катализаторы

Цеолиты, имеющие тетраэдрическую структуру и кислотную природу, представляют собой трехмерные алюмосиликаты, связанные через атомы кислорода и поддерживаемые каналами и полостями, в результате чего пористая структура обладает исключительной каталитической активностью.Каждый тип этих тетраэдрических цеолитов с общим балансом заряда минус один имеет Si или Al в центре и атомы кислорода в углах структуры [71].

Цеолиты обладают следующими характеристиками: (1) крекинг деоксигенированных соединений за счет избирательности формы, (2) большая площадь поверхности, (3) различные размеры каналов и пор и (4) высокая адсорбционная способность [22, 72]. Физические свойства цеолитов зависят от условий синтеза, включая температуру, гелевые предшественники, структурно-регулирующий агент [73].Размер пор и каркас цеолитов имеет тенденцию влиять на состав продукта через несколько реакций, ограничивающих образование углеводородов, размер которых превышает размер пор цеолитов. Это называется селективностью формы и является одним из наиболее важных факторов, отличающих цеолиты от других типов катализаторов. Селективность основана на том, могут ли ароматические соединения, полученные из паров пиролиза, входить, образовываться и диффундировать из пор цеолита [22, 23]. Селективность формы цеолитов подробно обсуждается в разделе 3.3.1.1, демонстрирующий ZSM-5 как цеолитный тип.

Основная причина, по которой цеолиты обычно используются в пиролизе биомассы, заключается в том, что их различная кислотность и избирательность по форме обеспечивают преимущество над алюмосиликатными катализаторами аморфной структуры с точки зрения реакций ароматизации. Кислотность зависит от соотношения Si / Al в структуре цеолита и может быть обусловлена ​​кислотными центрами Бренстеда и Льюиса [22]. Кислотность влияет на каталитические реакции, обеспечивая повышенную крекирующую активность при уменьшении отношения Si / Al [23].Следовательно, распределение кислотных центров в порах цеолитов имеет большое значение с точки зрения предотвращения реакций образования кокса во внутренних порах цеолита. Низкое соотношение Si / Al приводит к большему количеству кислотных центров в непосредственной близости. По этой причине количество реакций образования кокса, которые превращают ароматические углеводороды в соединения кокса, увеличиваются. Следовательно, для цеолитов требуется оптимальная кислотность, если они используются в пиролизе биомассы [19].

Помимо распределения кислотных центров, пористая структура отдельного цеолита играет важную роль для селективности продуктов и с точки зрения содержания ароматических веществ в бионефти.Поры цеолитов характеризуются размером кольца, определяющего поры, то есть n-числом кольца, которое называется числом атомов Si или Al в кольце [74]. Длина углеводородной цепи продуктов пиролиза и, следовательно, распределение ароматических соединений по размерам зависит от размера пор цеолита и площади внутренней поверхности пор. Как правило, более крупные поры и площадь поверхности приводят к образованию углеводородов с длинной цепью. Площадь микропористой поверхности катализатора определяет выход газообразных продуктов пиролиза, а площадь макропористых частиц определяет выход жидкости [24, 37].Ряд цеолитов с различным размером пор изучен в литературе [39, 75, 76]. Y-цеолит (фожазит), имеющий кубическую структуру с системой пор, состоящей из 12-членных кольцевых кольцевых каналов, имеет наибольший средний размер пор (7,4 Å) и внутреннее поровое пространство (11,24 Å) [22, 23]. Такой относительно большой размер пор влияет на катализируемые реакции, приводя к меньшему контакту между поверхностью пор и парами пиролиза, тем самым приводя к меньшему крекингу оксигенатов, полученных из биомассы. Кроме того, прямые каналы с большим размером пор не обеспечивают избирательности формы по сравнению с другими цеолитами, которые имеют меньшие и синусоидальные каналы, которые обеспечивают избирательность формы [23].Несмотря на большой размер пор [73], бета-цеолит имеет тетрагональную кристаллическую структуру и имеет 12-членные прямые каналы, пересекаемые 10-членными кольцевыми каналами, что делает его более эффективным для производства ароматических углеводородов, чем Y-цеолиты [23]. Ферриерит, как цеолит со средним размером пор, имеет ромбическую структуру с 8- и 10-членными каналами с внутренним пространством пор 6,31 Å [23, 73].

Благодаря наличию двух параллельных каналов, соединенных с 12-членными кольцами и 8-членными кольцами, морденит классифицируется как цеолит с крупными порами и имеет ромбическую структуру [22, 23, 73].ZSM-5, состоящий из орторомбической структуры MFI, состоит из 10-членных прямых каналов, соединенных 10-членными синусоидальными каналами [71]. Общие физико-химические свойства цеолитов представлены в Таблице 2.

9014 –8 Внутреннее поровое пространство (Å)

Катализатор	ZSM-5	Морденит	Бета-цеолит	Y1413 906 908 цеолит	Y1413A 908 цеолит	MFI	MOR	BEA	FAU	FER
Размер пор	3	2	3	3
12–12	12–12	8–10
Размер пор (Å)	5.1 × 5,5	7,0 × 6,5	7,6 × 6,4	7,4 × 7,4	4,2 × 5,4
	5,3 × 5,6	5,7 × 2,6	5,6 × 5,6		3,5 × 4,8
5,2–5,5	4,2–6,7	6,1–6,68	11,24	6,31
Площадь поверхности BET (м 2 / г)	395,5 9015,72	395,5 9015,72 643,1	809.1	*

Таблица 2.

Физико-химические свойства наиболее часто используемых цеолитов [22, 72, 76, 77].

* Информация отсутствует.

Цеолиты со средним и большим размером пор способствуют более быстрой диффузии реагентов по сравнению с цеолитами с меньшим размером пор, что приводит к большему количеству ароматических соединений в жидкой фракции продукта пиролиза. Однако цеолиты с большим размером пор производят менее ароматические вещества, чем цеолиты со средним размером пор, поскольку большие поры способствуют образованию кокса [22].Соответственно, недавнее исследование подтвердило, что ZSM-5 со средним размером пор и средней площадью внутренней поверхности пор способствует более высокому производству ароматических углеводородов и более низкому выходу кокса [19].

3.3.1. Цеолит ZSM-5

ZSM-5, как один из наиболее часто используемых цеолитов при пиролизе биомассы [23], состоит из звеньев пентасила и имеет орторомбическую структуру [74]. Состоящий из 10-членных прямых каналов, соединенных 10-членными синусоидальными каналами, ZSM-5 обладает значительно большей крекинг-активностью, чем другие цеолиты [23, 27].ZSM-5 широко используется в качестве катализатора в нефтяной промышленности благодаря своей селективности формы, исключительному размеру пор с стерическими затруднениями, термической стабильности и кислотности твердого вещества [78].

По сравнению с другими цеолитами, поры среднего размера ZSM-5 затрудняют образование внутри пор более крупных прекурсоров ароматического кокса [79]. Исследования показали, что, независимо от сырья, использование ZSM-5 в пиролизе биомассы снижает содержание кислородсодержащих соединений в бионефти и одновременно увеличивает количество ароматических соединений [80–84].Деоксигенация кислородсодержащих органических соединений происходит внутри пор цеолита ZSM-5 посредством таких реакций, как дегидратация, декарбоксилирование и декарбонилирование [27, 31, 32]. Установлено, что при более низких температурах кислород удаляется в виде H ₂ O, тогда как при более высоких температурах основными продуктами удаления кислорода являются CO и CO ₂ [31]. Удаление кислорода, в первую очередь в форме CO и CO ₂ , более предпочтительно, поскольку оно приводит к меньшему осаждению углерода на цеолите и большему образованию водорода и, следовательно, меньшему содержанию воды в бионефти [31].

3.3.1.1. Селективность формы ZSM-5

Явление избирательности формы можно объяснить совместным действием молекулярного сита и каталитической реакции, которая происходит на внешних и внутренних кислотных центрах цеолитов [85]. ZSM-5, имеющий пористую структуру, может использоваться для избирательного катализа при условии, что не только размер пор, но и размеры реагирующих и диффундирующих молекул аналогичны порам цеолита [19]. Таким образом, влияние размера пор и стерических затруднений ZSM-5 на каталитические реакции должно быть исследовано, если цеолиты с лучшими характеристиками должны быть разработаны для преобразования биомассы [73].

Образование продуктов пиролиза с избирательным катализом формы зависит от двух типов селективности: (1) селективность реагента и продукта и (2) селективность переходного состояния, которые описываются их эффектами массопереноса и собственными химическими эффектами соответственно [22, 73, 85]. Основная идея, лежащая в основе избирательности реагентов и продуктов, заключается в факте затрудненной диффузии реагентов и продуктов внутри пор цеолита. Определенный размер пор ZSM-5 влияет на диффузию реагентов внутри пор, за исключением тех, размер которых превышает размер пор ZSM-5, тем самым предотвращая их достижение каталитически активных центров и, следовательно, позволяя каталитическому разложению только на внешних активных центрах. [73, 85].Из-за геометрии пор ZSM-5 образование определенных продуктов ограничено, что влияет на химическую реакцию и, таким образом, вызывает селективную гомогенизацию продуктов пиролиза [85].

Селективность ZSM-5 была тщательно изучена, и чаще обнаруживается, что она вызывает селективность по сравнению с ароматическими соединениями [49]. Михалчик и др. [23] изучали различные цеолиты для преобразования нескольких типов биомассы и компонентов биомассы. По результатам этого исследования было обнаружено, что ZSM-5 способствует образованию p -ксилола в изобилии во всех случаях пиролиза биомассы.В исследовании Foster et al. [19], HZSM-5 для конверсии фурана показал тенденцию к селективности по ароматическим соединениям, давая более высокий выход ароматических соединений, поскольку нафталин имеет самый высокий процент 30,4% от общего количества ароматических соединений. Fogassy et al. [86], исследуя избирательность формы цеолитов по отношению к фрагментам лигнина, выявили, что большинство фенольных соединений, полученных в результате разложения лигнина, слишком велики, чтобы проникать через поры цеолита, поэтому преобразование этих соединений происходит во внешних активных центрах.Как Yu et al. [22] предположили, однако, что при более высоких температурах эффективный размер пор ZSM-5 увеличивается, позволяя молекулам большего размера, чем размер пор ZSM-5, достигать внутренних каталитических активных центров. Jae et al. исследовали роль размера пор нескольких типов цеолитов в пиролизе глюкозы (используя кинетические диаметры продуктов и реагентов в качестве влияющих параметров), чтобы определить, происходит ли каталитическая реакция внутри пор или на внешней поверхности [73]. Кинетический диаметр оценивался по свойствам в критической точке.Было обнаружено, что ZSM-5 позволяет промежуточным продуктам и продуктам пиролиза (таким как бензол, толуол, инден, этилбензол, p -ксилолы) диффундировать в поры из-за их значительно меньшего кинетического диаметра, чем размер пор ZSM-5.

При повышении температуры до 600 ° C из-за термической деформации такие соединения, как нафталин, который дает самый высокий выход ароматических углеводородов, вероятно, будут образовываться внутри пор, а также на поверхности. Согласно этому исследованию, был сделан вывод, что помимо размера пор внутреннее поровое пространство ZSM-5 влияет на каталитическую реакцию.Это говорит о том, что на преобразование биомассы с ZSM-5 влияют ограничения массопереноса, а также эффекты переходного состояния [73].

3.3.1.2. Кислотность ZSM-5

Помимо избирательности формы, кислотность ZSM-5 играет важную роль в превращении оксигенатов в ароматические соединения. Принято считать, что кислотные центры Бренстеда являются активными центрами, которые превращают кислородсодержащие соединения в ароматические соединения, а не кислотные центры Льюиса. Крекинг крупных кислородсодержащих соединений происходит на кислотных центрах внешней поверхности ZSM-5, тогда как превращение более мелких в ароматические соединения происходит на кислотных центрах внутри пор [22, 87].Следовательно, необходимо исследовать изобилие как внешних, так и внутренних кислотных центров, чтобы разработать лучший способ образования ароматических углеводородов. Как объяснил Ван Сантен, кислотные центры Бренстеда образуются в результате замены кремнезема с валентностью четыре атомом металла, чаще всего алюминия с валентностью три [88]. Таким образом, это делает кислотные центры Бренстеда донорами протонов. Si и Al связаны с присоединенным к протону атомом кислорода, что приводит к химически более стабильной структуре [88, 89].С другой стороны, кислотные центры Льюиса являются акцепторами электронных пар, и природа этих центров связана с атомами алюминия, расположенными в каркасе [89, 90].

Помимо природы кислотных центров, молярное соотношение между SiO ₂ и Al ₂ O ₃ в цеолитном каркасе также влияет на реакционную способность и характеристики ZSM-5. Оптимальное соотношение Si / Al необходимо для обеспечения высокой доступности кислотных центров Бренстеда для адекватной кислотности и поддержания расстояния между кислотными центрами для ограничения реакций образования кокса [19].По мере уменьшения отношения Si / Al (увеличения кислотности ZSM-5) кислотные центры будут находиться в непосредственной близости друг от друга, что приведет к вторичным реакциям превращения ароматических соединений в частицы кокса [19]. Foster et al. [19] исследовали влияние ZSM-5 с различным соотношением Si / Al на пиролиз глюкозы. Это исследование показало, что уменьшение отношения Si / Al способствует образованию дополнительных кислотных центров ZSM-5 с увеличением выхода кокса. В исследовании Carlson et al. [79], ZSM-5 (SiO ₂ / Al ₂ O ₃ = 15) способствовал образованию кокса в основном на поверхности катализатора, давая самый высокий выход кокса 33% (где соотношение катализатора к биомассе составляло 19 ).Также было указано, что образование кокса на внешних порах ZSM-5 не приводит к значительному снижению выхода ароматических углеводородов, но влияет на селективность по отношению к легким углеводородам, что приводит к более низким выходам бензола и толуола и более высоким выходам нафталина и индана.

3.4. Общее воздействие катализаторов на биомасло

Известно, что катализаторы оказывают сильное влияние на пиролиз с точки зрения распределения продуктов, химической гомогенизации и увеличения фракционного выхода продукта, повышая качество продуктов пиролиза.Среди катализаторов цеолиты и оксиды металлов были в основном исследованы для преобразования биомассы и оказались эффективными в изменении состава биомасла за счет снижения содержания кислородсодержащих соединений посредством реакций деоксигенации и увеличения выхода ароматических соединений, что позволяет получить более гомогенную и стабильную органическую фракцию. которые могут быть переведены на дизельное топливо [30, 39]. Чтобы рассматривать продукты пиролиза, особенно бионефть, для стационарного применения топлива или производства тепла / электроэнергии, необходимо оценить свойства, включая кислотность, вязкость, стабильность и содержание ароматических веществ в биомасле [20].Таким образом, влияние катализаторов на бионефть необходимо рассматривать, как подробно обсуждается ниже, чтобы лучше понять преобразование биомассы.

3.4.1. Выход ароматических веществ в биомасле

Содержание ароматических веществ в биомасле имеет большое значение с точки зрения производства дизельного топлива из сырья биомассы и отходов биомассы. Среди ароматических углеводородов количество бензола, толуола, этилбензола и ксилолов (компоненты BTEX) являются наиболее важными исходными материалами, которые необходимо учитывать в нефтехимической промышленности [68, 87].

Было показано, что использование катализаторов увеличивает выход биомасла, а также увеличивает содержание ароматических углеводородов в биомасле, что является хорошим индикатором качества топлива. Kim et al. [87] изучали каталитический пиролиз остатков мандарина с высоким содержанием лигнина и обнаружили, что использование HZSM-5 с кислотностью 23 и 80 повышает выход моноароматических соединений с 3,4 до 36,0 и 41,0% соответственно. Из исследования Zheng et al. [76], изменение размера кристаллов ZSM-5 влияло на выход ароматических соединений и селективность по БТК, так что меньший размер кристаллов давал максимальный выход ароматических соединений и самую низкую селективность по БТК со значениями 38.4 и 36,3% соответственно. Однако кристаллы большего размера показали самый низкий выход ароматических соединений и самую высокую селективность по БТК со значениями 31,1 и 42,6% соответственно. Таким образом, меньший размер кристаллов (200 нм) оказался оптимальным для высокого выхода ароматических веществ.

Zhang et al. [83] сравнили поведение пиролиза лигнина осины под действием катализатора H-Y и HZSM-5. При соотношении катализатора к сырью 3: 1 получение ароматических углеводородов показало максимальное значение 23% при использовании HZSM-5 в качестве катализатора, где содержание кислорода в ароматических соединениях снизилось примерно до 4%, а ВТС фракции оценивалась примерно как 46 МДж / кг, что ближе к бензину и дизельному топливу.Было указано, что HZSM-5 более эффективен, чем H-Y, в превращении фенольных соединений в ароматические углеводороды [83] из-за его более высокой кислотности и меньшего размера пор по сравнению с HY [83]. Аналогичным образом Паттия и др. [75] изучили ZSM-5 и два мезопористых материала, включая Al-MCM-41 и Al-MSU-F, чтобы исследовать быстрый пиролиз корневища кассавы. Выявлено, что из всех протестированных в исследовании катализаторов ZSM-5 дает самый высокий выход ароматических углеводородов в следующем порядке: толуол> бензол> 4,7-диметилиндан> p -этилстрирен> 5-метилиндан> ксилолы. .

Помимо цеолитов, влияние оксидов металлов на ароматизацию изучалось исследователями [7, 49, 91, 92]. По результатам исследования Атеша и Ишикдага [91], использование оксида алюминия в качестве катализатора при пиролизе кукурузного початка продемонстрировало тенденцию к ускорению образования 1,1,3,3-тетраметилиндана, бензола и 1-метил-4- (пенилметил ), являющиеся наиболее важными моноароматическими соединениями. Было обнаружено, что образование нафталина, 1- (2-пропенил) -, соединения ПАУ, увеличивается при умеренной температуре с использованием катализатора.Сметс и др. [93] сравнили различные катализаторы, включая HZSM-5, γ-Al ₂ O ₃ и Na ₂ CO ₃ . Карбонат натрия был наиболее эффективным катализатором для увеличения выхода ароматических углеводородов после HZSM-5. Wang et al. [92] также провели сравнительное исследование каталитической конверсии остатков трав по сравнению с оксидом алюминия, ZSM-5 и Al-SBA-15, где оксид алюминия дает самый высокий выход биомасла. Таким образом, исследователи этого исследования исследовали влияние оксида алюминия на выход ароматических соединений в терминах соединений толуола, этилбензола и p -ксилола и обнаружили, что процентное содержание ароматических фракций увеличилось с 8.02 до 10,93%.

3.4.2. Кислотность биомасла

Кислотность биомасла обусловлена ​​летучими кислотами, в основном карбоновыми кислотами, то есть муравьиной кислотой и уксусной кислотой [58]. Фенольные соединения также способствуют повышению кислотности биомасла [20]. Определение кислотности биомасла осуществляется путем измерения значения pH или общего кислотного числа. Значение pH является показателем для оценки коррозионной активности бионефти, тогда как общее кислотное число используется в качестве показателя качества для использования бионефти при совместной переработке нефтеперерабатывающих предприятий и относится к уровню кислотных компонентов в масло [58].

Исследования ясно показали, что органические кислоты восстанавливаются катализаторами [36], тем самым облегчая использование биомасла в топливных приложениях. Главный вопрос заключается в том, чтобы найти наиболее подходящее сочетание катализатора и биомассы с учетом условий процесса для систем пиролиза, чтобы заменить бионефть эквивалентами ископаемого топлива (такими как дизельное топливо и бензин).

Забети и др. [20] изучали аморфный оксид кремния, модифицированный щелочными или щелочноземельными металлами, такими как Na, K, Cs, Mg и Ca.Был сделан вывод, что среди всех катализаторов, испытанных в исследовании, K / ASA был наиболее эффективным катализатором для снижения содержания карбоновых кислот и карбонилзамещенных фенолов в биомасле. Чжоу и др. [17] исследовали влияние ZnO на физико-химические свойства биомасла рисовой шелухи. Значение pH каталитического биомасла было зарегистрировано как 4,35, тогда как значение pH некаталитического биомасла было 4,15. Таким образом, это указывает на влияние катализатора ZnO на снижение кислотных соединений в биомасле. Абу Бакар и Титилойе [32] изучали пиролиз рисовой шелухи на различных катализаторах, включая ZSM-5, Al-MCM-41, Al-MSU-F и BRHA (зола брунейской рисовой шелухи).Было показано, что катализаторы снижают кислотное число с 55 мг / КОН до 39–47 мг / КОН, при этом ZSM-5 и BRHA имеют наименьшее значение. Кроме того, значение pH каталитического биомасла рисовой шелухи было зарегистрировано в диапазоне 2,7–3,0. Большинство кислотных соединений составляли карбоновые кислоты, причем уксусная кислота имела самый высокий процент. Mante и Agblevor [33] изучали HZSM-5 в качестве дезоксигенирующего катализатора для превращения гибридной древесины тополя в биосинхронизирующее масло. Как указано в исследовании, значение pH легкой биосинкрудированной нефти, содержащей в основном ароматические углеводороды, было увеличено с 2.60 до 4,05 из-за HZSM-5.

3.4.3. Вязкость биомасла

Высокая вязкость биомасла по сравнению с обычным топливом является одним из недостатков его использования в топливных приложениях. Наиболее важно то, что в случае биомасла, использующего двигатели внутреннего сгорания, высокая вязкость увеличивает размер капель распыляемой форсунки, тем самым влияя на воспламенение капель [94]. Следовательно, уменьшение вязкости биомасла для улучшения свойств топлива имеет важное значение. Исследования показали, что использование катализаторов улучшает топливные свойства биомасла за счет снижения вязкости [53, 95].

Azargohar et al. провели эксперименты по некаталитическому пиролизу для нескольких отходов биомассы, и было обнаружено, что вязкость бионефти в диапазоне от 63 до 418 сП была намного выше, чем у сырой нефти (~ 23 сП), что потребовало дальнейшего процесса повышения качества. . Также было обнаружено, что причина высокой вязкости в основном связана с производными лигнина углеводородами с большой молекулярной массой [96]. Однако в исследовании Fan et al. при пиролизе рапсовой соломы над нанокристаллическим HZSM-5 динамическая вязкость составила 5.12 мм ² с ⁻¹ , что было в пределах допустимых пределов для дизельного топлива, как указано в исследовании [95]. Mante et al. исследовали гибридный пиролиз древесины тополя с аддитивным действием катализатора FCC на основе Y-цеолита по отношению к ZSM-5. Было обнаружено, что катализатор FCC / ZSM-5 более эффективен, чем чистый ZSM-5, в снижении вязкости образцов бионефти, что указывает на синергетический эффект гибридного катализатора, а также предполагает, что углеводороды с меньшей массой образуются за счет присутствия катализатора [ 53].Mante и Agblevor [33] изучали пиролиз древесины гибридных тополей с добавкой ZSM-5. Они классифицировали жидкую фракцию продукта пиролиза как LBS (низкобиосинкрудную) нефть, содержащую в основном ароматические углеводороды, и HBS (высокобиосинкрудную) нефть, которая состоит в основном из фенолов, метилзамещенных фенолов, нафталинов, бензолдиолов и нафталенола. Вязкость масла LBS, которая была значительно ниже, чем у некаталитического биомасла (285 сСт), составляла 4,90 сСт. Было высказано предположение, что более низкая вязкость объясняется каталитическим крекингом левоглюкозана и деполимеризацией продуктов, полученных из лигнина [33].Шаданги и Моханти провели несколько исследований с использованием различных видов биомассы над CaO, каолином и Al ₂ O ₃ [69, 97, 98]. Было обнаружено, что независимо от типа биомассы СаО производит бионефть с более низкой вязкостью, чем некаталитическое биомасло, по сравнению с другими катализаторами, используемыми для их исследований. Вязкость биомасла, полученного с использованием СаО, составляла 0,019629 Па [98] и 9,007 сП [69], что указывает на то, что использование катализатора способствует снижению вязкости примерно на 62 и 74,5% соответственно.Абу Бакар и Титилойе изучали ZSM-5, Al-MCM-41, Al-MSU-F и BRHA (зола брунейской рисовой шелухи) на предмет превращения рисовой шелухи в биомасло, а вязкость биомасла была такой, как указано, 1,55, 1,65, 1,49 и 1,57 сСт соответственно. Все катализаторы, использованные в исследовании, снизили вязкость примерно на 1,7–11,3% и немного увеличили содержание воды, что указывает на то, что катализаторы способствовали реакции дегидратации [32].

3.4.4. Стабильность биомасла

Биомасло не так химически или термически стабильно, как ископаемое топливо, из-за высокого содержания кислородсодержащих соединений [94].Сообщается, что при температурах выше 40 ° C или во время длительного хранения вязкость биомасла увеличивается из-за химических реакций между такими компонентами, как кетоны и альдегиды, что приводит к образованию соединений с высокой молекулярной массой [20]. Таким образом, ожидается, что бионефть с более низким содержанием карбонильных групп будет более стабильной. Использование катализаторов для облегчения транспортировки и хранения бионефти приводит к усилению реакций крекинга тяжелых молекул, а также удалению кислородсодержащих соединений, что приводит к производству бионефти с высокой стабильностью [99].Не существует стандартного метода определения стабильности биомасла; однако исследователи разработали несколько методов [100–102].

В исследовании Zabeti et al., Где Cs / ASA оказался наиболее эффективным катализатором для удаления кислородсодержащих соединений и увеличения выхода ароматических веществ, сравнивали все катализаторы, испытанные в исследовании. Результаты эксклюзионной хроматографии (SEC) показали, что молекулярная масса биомасла смещается в области более высоких масс после старения [20]. Мант и Агблевор провели испытание на стабильность каталитических биомасел (масла с низкой и высокой биосинхронизацией), полученных из гибридной древесины тополя.Испытания на стабильность и старение проводили в гравитационной печи при 90 ° C в течение 24 часов. Кроме того, была измерена вязкость образцов биомасла, хранящихся при 40 ° C в течение более 10 месяцев, и было обнаружено, что изменение вязкости составило 5% для масла с низким содержанием биосинкрудии и 27,9% для масла с высоким содержанием биосинкрудирования. Был сделан вывод, что каталитические биомасла термически стабильны и могут храниться при комнатной температуре более 10 месяцев без какого-либо значительного увеличения вязкости [33]. Ноккосмаки и др. исследовали пиролиз сосновых опилок с добавкой ZnO в качестве катализатора.Тест на стабильность был проведен при 80 ° C в течение 24 часов и показал, что вязкость изменялась при использовании ZnO. Изменение вязкости составило 55%, что значительно ниже, чем у некаталитического биомасла (129%) [34]. Думан и др. исследовали влияние добавления метанола на стабильность биомасла, полученного из сафлорового жмыха, с использованием FCC в качестве катализатора. Добавление метанола снижает вязкость. Вязкость была намного ниже при более высоких температурах, что указывает на более стабильное биомасло. После испытания на старение при 40 ° C в течение 168 ч вязкость увеличилась на 46.63 и 21,08% в случае сырого бионефти и биомасла с добавками метанола, соответственно [57].

.

No related posts.