Принцип работы пиролизной печи — как пользоваться установкой

Количество бытовых и промышленных отходов на планете неуклонно растет. До 75% из них – органические вещества. Для эффективной утилизации органического сырья используется пиролиз. Этот процесс более безопасный, по сравнению со сжиганием мусора. Пиролизная технология в области переработки ТБО перспективна. В результате образуются вторичные материалы, подлежащие дальнейшему применению в быту или на производстве.

Что такое пиролиз

Пиролиз – процесс высокотемпературного разложения органических материалов и неорганики в условиях отсутствия кислорода. Метод переработки – малоотходный или вовсе безотходный. Позволяет сформировать циклическую технологию утилизации.

Во время пиролиза обрабатываемые материалы не сгорают полностью. Они расщепляются на твердые остатки с выделением пиролизных газов. После полной переработки на выходе будут новые продукты. Их состав, консистенция и характер зависят от использующегося метода и вида сырья.

Принцип работы пиролизной печи

Печь для пиролиза состоит из корпуса. Внутри установлена встроенная топка. В нее закладывается древесина или иное сырье для переработки. Когда отсек топки закрыт, воздух внутрь не поступает. Элементы конструкции герметичны – дверь печи закрывается вплотную. В установке работает вентилирующая система для приточно-вытяжных функций.

В условиях пиролиза топливо сгорает медленно. После закладки сырья в отсек оно поджигается. Понадобится время, чтобы разгорелся материал. Затем доступ кислорода перекрывается. Из-за нехватки воздуха горение замедляется, а дрова обугливаются.

В процессе выделяется мощная тепловая энергия. Эффект обусловлен тем, что при низкой концентрации кислорода материал горит медленно. Результатом процесса становится кокс, зола и газ. Горячий газ внутри котла взаимодействует с воздухом и горит при высокой температуре. Эта реакция сопровождается выделением тепла.

Пиролизная установка работает в два этапа:

1. Вначале сгорает материал, отправленный в отсек. На этом этапе доступ кислорода заблокирован. Выделяется горючая газовая смесь.
2. На второй стадии сгорает смесь выделенного газа с воздухом.

Двухэтапный принцип действия применяют в самодельных пиролизных печах с дожигом газов:

• «Буржуйках»;
• Дровяных печах;
• Генераторах твердотопливного типа.

Отработанные материалы выгружает вращающаяся реторта. Это изделие круглой формы, опускающееся на опору печи.

Виды пиролиза

От состава перерабатываемого сырья и планируемого конечного продукта зависит выбор вида пиролиза.

Сухой и окислительный способ

С учетом температуры, при которой протекает процесс, выделяют окислительный и сухой виды пиролиза.

При окислительной реакции в установке термически разлагаются производственные отходы. Они сжигаются частично или напрямую контактируют с продуктами топливного сгорания. Метод оптимален для обезвреживания сырья, непригодного для газификации или горения:

• Пастообразное сырье;
• Отходы с высокой вязкостью;
• Осадки с процентом влажности;
• Золистые отходы и шламы;
• Загрязненная земля;
• Пылящее сырье;
• Отходы с содержанием металлов и их соединений;
• Кабели;
• Старые баллоны;
• Отработанные покрышки автомобилей.

Окислительный пиролизный метод подходит для утилизации твердых отходов производственных процессов и сточных вод.

Сухой пиролиз – способ термообработки сырья с активным его обезвреживанием. Топливом служит химическое вещество. Метод применяется для создания безотходных технологических циклов.

Низко-, средне- и высокотемпературный виды

Низкотемпературный процесс протекает при отметке 450-550 градусов. Характеристики способа:

• Увеличенный выход жидкого продукта и полукокса;
• Уменьшенный выход горючего газа с повышенной теплотой сгорания;
• Подходит для получения жидкого горючего (смолы);
• Используется при обработке каучуковых отходов для получения мономеров;
• Полукокс служит бытовым горючим материалом.

Среднетемпературный способ коксования протекает при показателе до 800 градусов. Сопровождается выделением повышенного объема газа со сниженной температурой сгорания. Уменьшается и объем остаточных продуктов: кокса и жидкости.

Высокотемпературный вид – коксование в диапазоне температур 900-1050 градусов. Выход твердых и жидких остатков минимизирован. Выработка газа увеличена до предела с уменьшенной теплотой сжигания. Итог: снижение концентрации смолы, получение топлива, пригодного для транспортировок.

Быстрый и медленный пиролиз

Быстрый способ – высокотемпературное разложение материала без участия кислорода со скоростью нагрева тысячи градусов в секунду. Его сравнивают со «взрывным вскипанием». Разрушение веществ происходит на молекулярном уровне.

Медленный пиролиз – длительное разложение материала под действием температуры со скоростью нагрева градусы в минуту (час).

Самостоятельное изготовление печи

Бытовая печь, работающая по принципу пиролиза, подойдет для:

• Дачи;
• Дома;
• Походных условий;
• Бани;
• Гаража;
• Других жилых построек.

Занимаясь изготовлением пиролизной печи своими руками, важно рассчитать пропорцию газа с кислородом, размеры конструкции и требуемую мощность.

Какие инструменты и материалы понадобятся

Для монтажа бытовой пиролизной печи понадобится следующий перечень материалов и инструментов:

• Аппарат для сваривания деталей;
• Электродрель;
• Болгарка;
• Электроды;
• Отрезной круг 240 мм;
• Шлифовальный круг 135 мм;
• Листы металла толщиной 4 мм;
• Трубы отличающихся диаметров;
• Трубы профилированные;
• Датчик температур;
• Вентилятор.

После строительства конечный этап отделки – обкладка печи кирпичом или внутренняя футеровка, чтобы создать эффект «термоса». Кирпичная кладка выполняется после монтажа установки.

Пиролизная печь имеет 2 камеры сгорания. Одно отделение перерабатывает твердые материалы, а второе – смешивает продукты обработки с воздухом. Если первое отделение расположено вверху, между отсеками устанавливается колосниковая решетка. В металлической печи роль перегородок играют полые пластины.

Чертеж для изготовления

На чертеже будет видна форма корпуса, размеры, способ расположения камер. Затем нужно рассчитать мощность для обогрева помещений. На схеме устройства отражены такие элементы:

• Металлическая бочка – емкость для сгорания материала (главная камера);
• Отверстие для подвода кислорода;
• Трубы для отвода дыма;
• Трубы для контура, по которому циркулирует вода;
• Камера дожига;
• Вентиляционная система;
• Регуляторы.

Начертить схему будущей печи можно своими руками с учетом конструктивных особенностей. Основой послужит готовый чертеж соответствующего варианта буржуйки.

Рис. 1 Схема монтажа бытовой установки

По чертежам можно собрать печь прямо на месте ее применения. Когда будет готово основание, устанавливаются стенки внутри и отсек для золы. Сварочным аппаратом собираются составные части, затем – теплообменник, колосники и камеры печи. Между стенками засыпают песок, который предупредит перегревание установки во время эксплуатации. В конце устанавливаются дверцы и заслонки, выполняется подключение к контурам водного теплообменника.

Что можно переработать пиролизом

От назначения пиролизной установки зависит выбор сырья. Если это утилизационная печь, она перерабатывает отходы:

• Пластмассовые и полимерные материалы;
• Кабели;
• Скрап автомобилей;
• Покрышки;
• Шламы нефтедобывающей промышленности;
• Побочные продукты бурения;
• Землю, загрязненную мазутом и смолистыми веществами;
• Отработанное масло.

При применении пиролиза для получения газа, обогащенного углеводородами, установки перерабатывают:

• Древесину;
• Древесный уголь;
• Нефтепродукты;
• Другие виды твердого топлива.

Продукты переработки мусора

Продукты переработки отходов отличаются в зависимости от использованного для пиролиза сырья. Если в печь загрузить древесину при нагреве до 400 градусов, можно получить:

• Кетоновые вещества,
• Альдегиды,
• Деготь в смеси с древесным уксусом.

Если пиролизу подвержен полиэтилен, на выходе будет:

• Смесь из предельных и непредельных углеводородов;
• Газы;
• Жидкая составляющая;
• Парафин;
• Этилен.

При переработке пластика результатом пиролиза могут стать:

• Воск;
• Масла;
• Бензин;
• Твердое горючее;
• Бензин;
• Газ.

Результатом обработки отходов органического типа становится одновременно два вида продуктов: жидкая составляющая и кокс. В жидком виде можно получить пиролизный газ (органическое топливо) и смолы. При фильтрации и осаждении газообразной части вырабатываются углеводороды. Дополнительно производители занимаются получением ароматических соединений путем пиролиза.