Πυρόλυση ονομάζουμε τη χημική διάσπαση οργανικών υλικών που λαμβάνει χώρα όταν αυτά θερμαίνονται σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου και άλλων αντιδραστηρίων. Τυπικό παράδειγμα πυρόλυσης είναι το μαγείρεμα των τροφών με τηγάνισμα ή ψήσιμο. (αν και το μαγείρεμα λαμβάνει χώρα στο περιβάλλον ο φλοιός της τροφής εμποδίζει το οξυγόνο να έρθει σε επαφή με το εσωτερικό). Η εκτενής πυρόλυση που αφήνει ως κατάλοιπο μόνο άνθρακα ονομάζεται
ανθρακοποίηση.
Αεριοποίηση ονομάζεται η μετατροπή στερεών καυσίμων σε αέρια καύσιμα με τη μέθοδο της πυρόλυσης. Η αεριοποίηση των καυσίμων γίνεται παρουσία ατμού ή αέρα σε ποσότητα μικρότερη από την απαιτούμενη για τέλεια καύση (ατελής καύση).
Στην περίπτωση του ξύλου, η πυρόλυση μπορεί ανάλογα με τη θερμοκρασία που λαμβάνει χώρα να οδηγήσει στη μετατροπή του ξύλου σε κάρβουνο (200-250
οC - πυρόλυση) ή σε μίγμα αερίων καυσίμων (800 ~ 850
οC - αεριοποίηση) με θερμογόνο δύναμη περίπου 8 ΜJ/m3, αποτελούμενο από μεθάνιο (CH₄), ίχνη βαρύτερων υδρογονανθράκων (C₂H₄, C₂H₆, κλπ), μονοξείδιο (CO) και διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), υδρογόνο (Η₂), υδρατμούς (Η₂Ο) και άζωτο (Ν₂), καθώς και επιμολυντές, (σωματίδια, ενώσεις πίσσας, τέφρα, αμμωνία, οξέα και σύνθετοι υδρογονάνθρακες).
Στους ξυλολέβητες αεριοποίησης (ή πυρόλυσης, ή ανεστραμμένης φλόγας όπως τους ονομάζουμε), αξιοποιείται το φαινόμενο της αεριοποίησης για την καύση των ξύλων με τη μέγιστη δυνατή απόδοση.
Σε έναν λέβητα πυρόλυσης, η καύση του ξύλου λαμβάνει χώρα σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου (λ~0.30), πράγμα που έχει σαν αποτέλεσμα την έκλυση του καύσιμου αερίου όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Το αέριο που προκύπτει από την αεριοποίηση των ξύλων, αναμιγνύεται με οξυγόνο από το περιβάλλον και καίγεται αποδίδοντας ενέργεια στο νερό του λέβητα.
Στο ακόλουθο σχήμα, απεικονίζεται ένας τυπικός λέβητας πυρόλυσης (ή αεριοποίησης ή ανεστραμμένης φλόγας).
Ο λέβητας αποτελείται από τρία κυρίως τμήματα.
Το ανώτερο τμήμα είναι
ο χώρος φόρτωσης, ο χώρος δηλαδή στον οποίο τοποθετούμε τα καύσιμα ξύλα. Στο θάλαμο αυτό λαμβάνει χώρα ξήρανση των ξύλων ενώ στο κατώτερο τμήμα του λαμβάνει χώρα η αεριοποίηση των ξύλων και η παραγωγή του καύσιμου αερίου μίγματος.
Το κατώτερο τμήμα είναι
ο χώρος καύσης, στον οποίο λαμβάνει χώρα η καύση του αερίου μίγματος που παράχθηκε από την πυρόλυση.
Θα μπορούσε κανείς να πει ότι ένας λέβητας πυρόλυσης, είναι λέβητας καύσης αερίων καυσίμων, των αερίων που παράγονται από την αεριοποίηση του ξύλου.
Το ακόλουθο βίντεο δείχνει την λειτουργία ενός λέβητα πυρόλυσης.
Η ένταση της πυρόλυσης και της διαδικασία καύσης καθορίζεται από την ποσότητα του εισερχόμενου αέρα στους δύο θαλάμους καύσης. Η παροχή αέρα στους λέβητες αεριοποίησης ελέγχεται με ανεμιστήρα προσαγωγής, ο οποίος προσάγει την σωστή ποσότητα αέρα καύσης ανάλογα με την ζήτηση.
Με τον προσεκτικό έλεγχο της θερμοκρασίας και των επιπέδων οξυγόνου είναι δυνατό να μετατραπεί, ουσιαστικά όλη η πρώτη ύλη, σε αέριο.
Στο ακόλουθο βίντεο, φαίνεται ο θάλαμος καύσης (ο κατώτερος θάλαμος όπου λαμβάνει χώρα η καύση των παραγόμενων καυσίμων αερίων) ενός λέβητα σε λειτουργία.
Οι λέβητες πυρόλυσης, εμφανίζουν τα παρακάτω πλεονεκτήματα:
- υψηλός βαθμός απόδοσης (ο οποίος μπορεί να φτάσει και το 92%)
- χαμηλή παραγωγή τέφρας που σημαίνει λιγότερο καθάρισμα
- μικρότερη παραγωγή καπνού και καθαρότερα καυσαέρια.
Το κύριο μειονέκτημα τους είναι η υψηλή τιμή αγοράς, η οποία όμως αποσβένεται πολύ γρήγορα ειδικά αν φροντίζουμε τα ξύλα που τροφοδοτούμε στον λέβητα πυρόλυσης να είναι ξερά (υγρασία <20%). Η καύση υγρών ξύλων, είναι δυνατή σε έναν λέβητα πυρόλυσης, μειώνει όμως δραματικά τον βαθμό απόδοσης του.
Οι λέβητες πυρόλυσης θα πρέπει να εγκαθίστανται υποχρεωτικά σε συνδυασμό με δοχείο αδρανείας (buffer tank) και τρίοδη θερμομικτική βαλβίδα.
Η σωστή επιλογή του λέβητα πυρόλυσης και των λοιπών στοιχείων της εγκατάστασης, μπορεί να εξασφαλίσει συνεχόμενη λειτουργία μέχρι και για 12 ώρες με μια φόρτωση.
Οι λέβητες πυρόλυσης, είναι εξαιρετική λύση για όποιον μπορεί να αποθηκεύσει ξύλα και να διαθέσει τα επιπλέον χρήματα.
Αξιολογήστε το έγγραφο