Kraften til pyrolyse: brunkull gir Yakutia energiuavhengighet

Prosess beskrivelse

Behovet for miljøvennlig utstyr for behandling av kjemisk avfall har vært i samfunnet vårt i lang tid. De første pyrolysekjelene begynte å kjøre på slutten av det nittende århundre. Og etableringen av moderne pyrolyseenheter løste flere problemer samtidig:

• økologisk komponent;
• evnen til å akkumulere resultatene av forbrenning;
• økonomisk fordel.

Imidlertid er det økonomiske aspektet ved bruk av pyrolyse designet for fremtiden. Pyrolyse er ganske dyrt. Det krever passende utstyr og spesialutdannet personell.

Men i drift er pyrolyseanleggene praktisk talt autonome. Enhetene krever bare elektrisitet for å starte, den videre drift av kjelen utføres på bekostning av ressursene som produseres under forbrenningsprosessen. Samtidig kan overskuddet av generert energi og damp brukes til innenlandske formål, og omdirigere dem til bruksnettverk.

I Russland begynner pyrolyse bare å bli populær, mens ikke i Europa kan en eneste stor bedrift klare seg uten pyrolyseenheter. Det er ganske mange grunner til et slikt krav om pyrolyse:

• en avfallsfri måte å behandle avfall og alle slags industriforurensning på;
• effektivitetsnivået fra pyrolyse er 90%;
• muligheten for å skaffe nye forbindelser, resirkulerbare materialer;
• etablering av uerstattelige ressurser som syntetisk olje;
• å skaffe hydrokarboner, organiske syrer og andre kjemiske elementer;
• kilde til varmeforsyning for bedrifter.

Basert på valget av råvarer for bearbeiding, kan pyrolysereaksjonen fortsette under forskjellige temperaturforhold. Sluttresultatet vil også variere i sammensetningen av kjemiske elementer.

Avhengig av oppvarmingstemperaturen til ovnen og tilleggskomponentene i pyrolyse, er destillasjon vanligvis delt inn i to typer: tørr og oksidativ.

Hvordan velge en pyrolyse kjele

Markedet gir et bredt utvalg for kjøperen. De fleste av enhetene er oppretting av tsjekkiske produsenter, men ledelsen holdes av tyske representanter. Nesten alle modeller trenger strøm, de kan jobbe på kull, tre eller kombineres.

Når du velger, bør du være oppmerksom på:

• enhet strøm;
• ekstern design;
• antall konturer.

Når du kjøper en slik varmeenhet, er det nødvendig å velge kraften riktig slik at det er nok varme til rommet. Referansen er som følger: Det kreves 1 kW kraft til en pyrolysekjel for å varme opp 10 kvm. m lokaler. Dette tar hensyn til det faktum at huset er godt isolert, at høyden på veggene ikke overstiger 3 meter. Hvis husets varmetap er mulig, er kjøperen ikke sikker på bygningens pålitelighet, da blir ikke 1 kW tatt i betraktning, men 1,3 kW. For eksempel for et rom med et areal på 30 kvm. m trenger du en pyrolyseenhet med en kapasitet på minst 3,9 kW (1,3 kW * 30 kvm / 10 = 3,9 kW).

Pyrolysekjeler er teknologiske enheter som har et stort antall elektronikk og forskjellige innstillinger, dyrere har et kontrollpanel og en keramisk ovn som lar deg holde varmen i lang tid, gode tekniske egenskaper. Du kan også finne nyere modeller: en pyrolysekjele i en støpejernskropp (tysk produsent Dakon).

Det er også modeller som fremdeles kan fungere uten strøm. Dette er OPOR-kjeler (tsjekkisk).Essensen av arbeidet deres er som følger: dannelsen av gasser skjer under pyrolysen av drivstoff, deres vei passerer en diffusjonstype brenner, hvor de blir ledet til forbrenningskammeret.

Forbrenning skjer takket være sekundærluften. Sekundær luft forsterkes ikke av viften og ledes ikke til forbrenningskammeret, i motsetning til de fleste modeller, suges den inn i kammeret under bevegelse av gasser. Dette tilrettelegges av et spesielt porfyrrør. Ved å åpne de sekundære og primære luftspjeldene blir kjeleeffekten regulert. Slike modeller fungerer helt autonomt og garanterer en effektivitet på 89%.

Autonome varmesystemer er primært relevante der det ikke er mulighet for å koble til hovedvarmetilførselen. En av de moderne typene av slike systemer er pyrolysekjeler med fast brensel med lang forbrenningsperiode.

De forskjellige modellene som er tilgjengelige for salg, varierer i kraft, konfigurasjon og pris. Slike kjeler har høy effektivitet og minimale utslipp av forbrenningsprodukter i atmosfæren. Evnen til å automatisere kontroll gjør bruken av dem mer praktisk.

Oksidativ pyrolyse

Denne typen pyrolyse kan kalles den mest miljøvennlige og produktive. Den brukes til å behandle resirkulerbare materialer. Reaksjonen skjer ved høye temperaturer. For eksempel, i pyrolysen av metan, blandes det med oksygen, delvis forbrenning av stoffet frigjør energi, som varmer det gjenværende råmaterialet til en temperatur på 16.000 ºС.

Oksidativ pyrolyse brukes til å nøytralisere industriavfall med høyt oljeinnhold. Og også for bearbeiding av plast, gummi og andre materialer som ikke egner seg til naturlig nedbrytning i det naturlige miljøet.

“Oksidativ pyrolyse gjør det mulig å behandle råvarer av forskjellige konsistenser. Inkludert materialer i flytende og gassform ”.

Prinsipp for drift

I motsetning til tradisjonelle kjeler med fast drivstoff, bruker pyrolysekjeler en dobbel forbrenningssyklus. Under prosessen med termisk nedbrytning av organiske stoffer frigjøres pyrolysegasser, hvis forbrenning fører til en stor frigjøring av termisk energi.

Bruk av pyrolyse lar deg få mer varme fra forbrenning av drivstoff. Pyrolyse (gassgenererende) kjeler har to kamre - for forbrenning av fast drivstoff og frigitt gass.

I det første kammeret skjer forbrenning ved lavt oksygenivå og høy temperatur (200-800 ° C), dette starter pyrolyseprosessen. Mengden gasser som slippes ut, avhenger av råmaterialet som brukes. Tre er best egnet da det produserer mest pyrolysegass når det brennes.

Den optimale tykkelsen på ved er fra 70 mm, i tillegg til dem kan du bruke pellets eller sagflis i en mengde på ikke mer enn 25%, siden de ikke gir tilstrekkelig forbrenningskraft. Driften av en langbrenning av gassgenererende kjele utføres i henhold til følgende skjema:

1. Drivstoffet plasseres på risten (ildfast rist) gjennom lastevinduet.
2. Gi den primære lufttilførselen.
3. Drivstoffet antennes og føres til regimet og oppnår ønsket temperatur.
4. Den primære lufttilførselen er begrenset ved å lukke ventilen, og derved starte pyrolyseprosessen.
5. Ved hjelp av en vifte kommer pyrolysegass inn i det sekundære kammeret, der det tilføres sekundær luft.
6. Varm gass, ved kontakt med oksygen, brenner seg og frigjør en stor mengde varme som oppvarmer kjølevæsken i varmeveksleren.
7. Forbrenningsproduktene slippes ut gjennom skorsteinen.

Avhengig av mengden innkommende sekundærluft, skjer reaksjonen med forskjellige hastigheter. Dette lar deg regulere kjølevæsketemperaturen ved hjelp av en automatisk ventil, noe som begrenser lufttilførselen til etterbrenneren.

Med optimal kvalitet på treet som blir brent, er effektiviteten til langbrenne pyrolysekjeler 85-90%. Denne indikatoren synker kraftig med en økning i treets fuktighetsinnhold, siden vanndamp reduserer konsentrasjonen av brennbare gasser.

Typer tørr pyrolyse

Tørr pyrolyse er en av de mest etterspurte i bransjen. Med hjelpen, drivstoff, forskjellige kjemiske forbindelser oppnås og resirkulerbare materialer gjøres ufarlige. Ved bruk av forskjellige temperaturregimer for pyrolyse oppnås gass, flytende og faste forbrenningsprodukter.

Oppvarming av kjelen til en maksimumstemperatur på 5500 ºС regnes som en lavtemperaturmodus. Ved slike temperaturer oppstår praktisk talt ikke dannelse av gasser. Arbeidet er rettet mot produksjon av halvkoks (i industrien brukes de aktivt som drivstoff) og harpikser, hvorfra kunstig gummi blir deretter produsert.

Forløpet av pyrolyse ved temperaturer fra 550 til 9000 ºС regnes som lav temperatur, men faktisk, gitt de tekniske mulighetene, tilhører det det gjennomsnittlige temperaturregimet. Bruken er tilrådelig når det er nødvendig å produsere pyrolysegass og faste sedimenter. I dette tilfellet kan råmaterialet omfatte fraksjoner av uorganisk opprinnelse.

Forløpet av pyrolyse ved temperaturer over 9000 ° C regnes som en høytemperaturreaksjon. Drift av kjelen ved en maksimumstemperatur på 9000 ºC gjør det mulig å oppnå faste materialer (koks, kull, etc.) med en lav andel utslipp av gass.

Destillasjon med høyere temperaturforhold er nødvendig for å oppnå hovedsakelig gassformige stoffer. Den praktiske fordelen med høytemperaturregimet er at de resulterende gassene kan brukes som drivstoff.

“Pyrolyse ved høy temperatur er ikke kresen når det gjelder innholdet av bearbeidede råvarer. Når du bruker lavtemperaturmodus, må alle klargjøringstrinnene følges, inkludert tørking og sortering. "

Kraften til pyrolyse: brunkull gir Yakutia energiuavhengighet

YAKUTIA.INFO. Yakutias økonomiske liv er sterkt avhengig av den såkalte nordlige leveransen. Når hvert år organiseres levering av vitale varer til de fjerne nordlige regionene i republikken. De fleste av disse er drivstoff til kjeler og kraftverk.

Omfanget av arrangementet er stort, leveringen utføres langs alle de store elvene i Yakutia Flere titalls kilometer med grusveier og vinterveier legges.

På samme tid blir titalls milliarder budsjettrubler brukt årlig på organisering av leveransen. Men alle disse midlene kunne brukes til andre formål. I tillegg med den årlige økningen i drivstoffprisen stiger levering av alle varer i pris, og maten blir dyrere. Drivstoff til kjeler og kraftverk går i gull. Dyre energiressurser gjør i sin tur utvikling av ethvert privat initiativ i regionene ulønnsom. Jeg møtte alt dette i praksis Vladimir Ivanov, Generaldirektør for Innovative Energy LLC.

- Da jeg jobbet som viseadministrerende direktør i Nyurba-distriktet for økonomi og finans fra 2007 til 2009, begynte jeg å tenke på behovet for alternativ forsyning av regionene i republikken med tilgjengelige energiressurser. Kjelehus ble deretter oppvarmet med lokale kalorifattige brunkull, det var lite varme fra det. Vi holdt møter i pelsfrakker, bortsett fra at vi satt uten hatter og votter. Jeg er ingeniør med utdannelse, jeg jobbet i kullindustrien. De sa til meg - du er vår spesialist, gjør noe med dette kullet, det er umulig å varme dem opp.

En gang, da jeg fulgte en regjeringskommisjon under en feltrapport til befolkningen i området. I en av landsbyene tok en lokal innbygger, en eldre mann på rundt sytti, ordet. Han sa følgende: “Du sier at du tar tiltak for å støtte landbruket. Bruk milliarder av rubler på dette hvert år.Og jeg og naboene mine føler ikke det. Vi er ikke medlem av et andelslag, vi har private gårder, støtteprogrammer gjelder ikke oss. Gå rundt i landsbyen og se. Hvert sekund, i hagen, har en kinesisk traktor eller en hviterussisk traktor. Vi, Sakhas folk, klagde ikke fra noen tid til noen, jobbet, matet oss selv, levde normalt. For at vi skal kunne leve bedre og kunne tjene penger selv. Gi oss et billig solarium. Jeg foreslår å bruke disse midlene til å datere diesel. I dag koster det 40 rubler per liter (i disse dager). Og jeg klipper ikke bare høy på denne traktoren. Jeg bærer is fra elva, ved, jeg trenger den overalt på gården. Jeg har ingen lønn, da jeg vil forsørge gården min under slike forhold. Hvis drivstoff blir rimeligere, vil vi kunne forsørge oss selv uten unødvendige subsidier. "

Jeg skjønte at det var noe rimelig korn i dette forslaget. Og så tenkte jeg på hvordan jeg kunne redusere kostnadene for diesel for landsbyboerne. Det kan virke rart at i Yakutia, med sine store forekomster av kull, olje og gass, er det et problem med overkommelige energiressurser. Imidlertid spilte detaljene i regionen en rolle her. For det første er det ingen påviste olje- og gassreserver i de nordlige territoriene i republikken, der drivstoff og energiressurser blir levert. For det andre: et stort territorium i republikken med lav befolkningstetthet. Derfor er det ulønnsomt for store selskaper som driver med utvikling av olje og gass i republikken å selge dem i det indre av regionen. Alle aktivitetene deres er eksportorienterte. Men i hvert elvbasseng som distriktene ligger langs, er det egne kullressurser. I denne forbindelse bestemte Vladimir Ivanov seg, som spesialist i kullindustrien, å gjennomføre sitt prosjekt for behandling av brunkull. Grunnlaget for prosjektet er bruk av rask pyrolyseteknologi for prosessering av lokale hydrokarbonråvarer, som i dag praktisk talt ikke er etterspurt på markedet.

- Tar vi hensyn til leveransen, ifølge den nordlige leveransen, stiger kostnadene for drivstoffressurser i pris med 2-3 ganger. Hva slags konkurransedyktig produksjon kan vi snakke om her? Ved å plassere pyrolyseanlegg i områder med egne kullforekomster, som Momsky, Ust-Yansky, Verkhrnekolymsky, Bulunsky og Kobyaysky, vil det være mulig å forsyne alle nærliggende uluser med eget drivstoff. Dermed vil hele republikkens territorium forsynes med lokalt drivstoff. I følge våre beregninger vil drivstoffprisene synke betydelig. Det vil være jobber for de som vil utvinne og bearbeide lokalt brunkull eller torv. Følgelig vil prisen på varme og strøm reduseres. Og dette er en veldig gunstig faktor for utvikling av små og mellomstore bedrifter i landsbyer og landsbyer. Betydelige budsjettmidler frigjøres ved å redusere den nordlige leveransen. Generelt vil det være en stor multiplikatoreffekt.

HVA ER PYROLYSIS?

PYROLYSIS - fra den greske brannen + forfallet, det vil si nedbrytningen av en kjemisk forbindelse når den blir oppvarmet, uten oksygen (termisk ødeleggelse) ved temperaturer fra 250 til 850 ° C. Den raske pyrolyseprosessen er basert på teorien om faseoverganger og er overveiende eksoterm, ledsaget av frigjøring av termisk energi. Når den utsettes for fortørket brunt kull samtidig med høy temperatur og høy hastighet, oppstår den eksplosive "kokingen", ledsaget av overgangen av en del av brunt kull fra en fast tilstand til en gassformig. Videre blir gassen som går gjennom kjølesystemet delvis til væske.

Ved behandling av brunkull oppnås anriket kull, som i sin energiegenskap ikke er dårligere enn importert kull, så vel som syntetisk gass, som trygt kan brukes til å generere elektrisitet eller for å oppnå dimetyleter.Sistnevnte kan allerede brukes i dag som flytende fyringsolje, og i fremtiden kan den brukes som en analog av diesel (syntetisk motorbrensel) eller husholdningsgass til matlaging.

PROSJEKTSFUNKSJONER

Det er bare tre av dem. For det første er det viktigste at det er mulig ikke bare å behandle råvarer, men også å kaste industri- og jordbruksavfall. For eksempel kyllinggjødsel, etter behandling som du trygt kan få syntetisk gass. For det andre er det absolutt ikke behov for å levere varme og elektrisitet til komplekset - alt dette kan fås ved hjelp av vår egen syntetiske gass, som vil reflekteres direkte i produktkostnadene. For det tredje er det ikke noe avfall.

Åtte tonn kull - alt til testing!

Storskala ideer krever implementering i stor skala. Tenk deg: Vladimir gikk veldig langt for å bevise innovativiteten til ideen sin. Først gjennomførte han en test i Moskva-regionen, som det var nødvendig å ta med 1,5 tonn kull. Et par år senere kom neste test - denne gangen i Tyskland, med direkte deltakelse fra ingeniørselskapet DGEngineering GmbH. For å implementere alt på den beste måten måtte Yakut sende 1,8 tonn Yakut kull til Europa.

Og først etter at arbeidet ble utført og mottatt positive resultater, trodde de at entusiasten og regjeringen i republikken vendte oppmerksomheten mot ham: i 2012 ledet republikken, representert av Statskomiteen for innovasjonspolitikk og vitenskap i Yakutia, tok en beslutning og finansierte etableringen av en demonstrasjonsinstallasjon for rask pyrolyse av brunkull, som ble lansert i år i Nyurba. Tror du dette er over? Ingenting som dette. Der, på demonstrasjonsenheten, ble det igjen gjennomført demonstrasjonsteknologiske løp på 5,0 tonn brunkull. Nok en gang gjorde resultatene det klart for alle: teknologien er mer enn effektiv. - Hvorfor var det nødvendig å gjennomføre så mange tester? - Selvfølgelig kunne jeg male teorien med alle beregningene som satt hjemme eller på kontoret. Men det var viktig for meg ikke bare å forstå for meg selv, men også å bevise alt i praksis. Og først etter at studiene ble utført, ble de spesifikke tallene for materialbalansen - resultatene av pyrolyseprodukter, det vil si hvor mye beriket kull og syntetisk gass som oppnås fra ett tonn brunkull - kjent. Uten disse tallene ville vi ganske enkelt ikke kunne beregne økonomien i prosjektet. Nå er jeg ganske trygg på beregningene av prosjektets økonomiske effektivitet. I følge Vladimir Ivanov, forsto han opprinnelig at et nytt prosjekt, spesielt innovativt når det gjelder teknologi, ville kreve ikke bare mye tid og visse økonomiske ressurser, men også tålmodighet og uuttømmelig press for å overvinne alle barrierer, inkludert administrative.

- Jeg brukte 5 år på å promotere dette prosjektet. Men i dag har jeg samlet alle nødvendige dokumenter, nemlig de positive konklusjonene fra de aktuelle komiteene og departementene. Pilotprosjektet ble godkjent av departementet for boliger og kommunale tjenester og energi i republikken. Byrået for investeringsutvikling i Republikken anerkjente prosjektet som kostnadseffektivt og økonomisk effektivt. Prosjektet fikk også godkjenning fra sjefen for Jakutia, Yegor Borisov. Intervjuet av Timofey EFREMOV

Fast avfallspyrolyse

Miljøvennlig avfallshåndtering er et av nøkkelområdene for pyrolyse. Disse enhetene kan redusere den antropogene faktorens negative innvirkning på miljøet betydelig.

I løpet av pyrolyse nedbrytes bioaktive stoffer, tungmetaller smeltes ikke. Etter termisk nedbrytning i pyrolysekjeler er det praktisk talt ikke uavhentet avfall, noe som gjør det mulig å redusere området betydelig for videre lagring.

Så for eksempel å brenne 1 tonn dekk forurenser vi atmosfæren med 300 kg sot.I tillegg slippes rundt 500 kg giftige stoffer ut i luften. Resirkulering av det samme materialet i pyrolyseanlegg gjør det mulig å bruke gummi til energiformål, få resirkulerbare materialer for videre produksjon og redusere skadelige utslipp betydelig.

Det er mulig å redusere den skadelige effekten på miljøet takket være et flertrinns behandlingssystem. I pyrolyseprosessen går avfall gjennom fire faser av avhending:

• innledende tørking;
• sprekker
• etterbrenning av restene av behandlingen i atmosfæren;
• rensing av oppnådde gassformige stoffer i spesielle absorbenter.

Pyrolyseanlegg lar deg behandle avfall:

• tre prosessering bedrifter;
• legemiddelindustrien;
• bilindustrien;
• elektroteknikk.

Pyrolysemetoden håndterer vellykket polymerer, avløpsavfall og husholdningsavfall. Negerer påvirkningen på petroleumsprodukten. Flott for avhending av organisk avfall.

Den eneste ulempen med pyrolyseenheter er å behandle råvarer som inneholder klor, svovel, fosfor og andre giftige kjemikalier. Halveringstidsproduktene til disse elementene under påvirkning av temperaturen kan kombineres med andre stoffer og danne giftige legeringer.

Fordeler og ulemper ved pyrolysekjeler

I gassgenererende kjeler brukes drivstoff mest effektivt, siden det brenner nesten fullstendig. Dette lar deg ikke bare få mer varme, men reduserer også skadelige utslipp i atmosfæren.

Noen ganger brukes slike kjeler til å kaste industriavfall med minimal forurensning av atmosfæren. I tillegg reduseres mengden aske, noe som betyr at rengjøringsfrekvensen er mindre (ved bruk av ved - omtrent en gang i uken).

Ved direkte forbrenning av fast drivstoff er det ganske vanskelig å regulere oppvarmingen av kjølevæsken. I langvarende pyrolysekjeler er dette mulig takket være kontrollen av lufttilførselen.

Størrelsen på treet som brukes kan være ganske stort; ikke hakket tre kan brukes. Moderne modeller er utstyrt med elektronisk utstyr, noe som gjør kontrollen av oppvarmingsprosessen enklere og mer praktisk.

Ulempene inkluderer høye kostnader for utstyr og høye krav til kvaliteten på råvarer. Besparelsene i drivstoff vil betale utstyrskostnadene over tid. Det anbefales å bruke vedtørket innen 12 måneder med et fuktighetsinnhold på 12-20% som drivstoff.

Ellers vil ikke kjelen fungere med den oppgitte effekten, og vil også slukke når lufttilførselen minker. Ved en lav temperatur på kjølevæsken i returrøret vil temperaturen i primærkammeret synke, noe som kan føre til at drivstoffet går ut.

For å unngå dette blir det noen ganger montert et spesielt bypassrør. Samtidig blir utformingen av varmesystemet mer komplisert, og installasjonskostnadene øker.

Bruker tvangsutkast

For å sikre korrekt drift av den langbrenne pyrolysekjelen, er tilførsel av primær- og sekundærluft nødvendig. Tvungen trekk leveres av en vifte eller en røykavgasser, som opererer fra strømforsyningen.

Dette tillater:

• raskt øke temperaturen i forbrenningskammeret og varmesystemet som helhet;
• akselerere begynnelsen av pyrolyseprosessen;
• forlenge kjelens drift med en drivstoffbelastning;
• automatisk opprettholde temperaturen på kjølevæsken.

Den eneste ulempen er behovet for konstant strømforsyning. I fravær er driften av varmesystemet stanset. En vei ut av situasjonen kan være bruken av en naturlig trekkkjele, som ikke krever tilkobling til strømnettet.

For sitt fullverdige arbeid kreves en godt designet og installert skorstein. Disse kjelene bør rengjøres oftere. På grunn av mangel på elektronikk er sannsynligheten for sammenbrudd minimert.Effektiviteten til slike kjeler er imidlertid lavere, noe som kompenseres av de lavere kostnadene.

Bruk av pyrolysekjeler med fast drivstoff er en av de mest effektive måtene å organisere autonom oppvarming på. Moderne elektronisk utstyr som styrer arbeidsprosessen lar deg automatisere oppvarmingsprosessen.

Mangelen på gass eller utilstrekkelig kraft fra det elektriske nettverket tvinger huseiere til å løse problemet med vinteroppvarming med utstyr med fast drivstoff. Blant disse enhetene skiller pyrolysekjeler med lang forbrenning seg ut som en egen gruppe (den andre vanlige, ikke helt nøyaktig, men navnet er gassgenererende kjeler). Årsaken til dette er deres høye effektivitet - opptil 85% og et stort utvalg av enhetskraft - fra 30 til 100%.

Trepyrolyse

Denne prosedyren kalles også tresprengning, og den har sin opprinnelse i Russland. Prototypen til den moderne enheten ble oppfunnet av kullbrennerne i uminnelige tider. For å skaffe kull uten tilgang til luft, antente de tre under et jordlag.

I dag er denne prosessen mye mer perfekt og foregår i flere trinn. Sprekker begynner ved oppvarming til 2000 ºС. På dette stadiet frigjøres en stor mengde karbonmonoksid. Hvis du fortsetter å brenne den i atmosfæren, vil du kunne få en enorm mengde energi.

Deretter varmes kjelen opp til 5000 ºС. I dette temperaturregimet oppnås metanol, harpiks, aceton og eddiksyre. Det produserer også hardt karbon, bedre kjent som trekull.