1.

 

Podstawy teoretyczne. 

Piroliza  – rozkład termiczny paliwa, zachodzący bez dostępu tlenu. 
 
Produkty odgazowania paliwa stałego dzielą się na 3 podstawowe grupy: 
 
- części lotne (CO, 

CO

ଶ 

, 

H

ଶ

O , CH

ସ 

, 

C

ଶ

H

ସ 

, 

C

ଶ

H

଺ 

, ciekłe HC, …) 

- części ciekłe (smoła) 
- pozostałość koksowa (karbonizat) 
 

 

 
Zgazowanie paliw stałych  –  przemiana substancji palnej w paliwo gazowe, która zachodzi w wyniku 
oddziaływania na paliwo czynnikiem zgazowującym w wysokiej temperaturze, pod atmosferycznym 
lub zwiększonym ciśnieniem. 
 
Wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje zgazowania: 
 
- niskotemperaturowe (wytlewanie)  

450℃  ÷  700℃ 

- wysokotemperaturowe (koksowanie) 

900℃  ÷ 1100℃ 

 

 

Skład paliwa stałego: 
 

Rys. Skład paliwa stałego na przykładzie węgla [1] 

 

 
Substancja organiczna  - złożona struktura związków organicznych składająca się głównie z: węgla, 
wodoru i tlenu. 
 
Substancja mineralna  –  niejednorodna mieszanina chemicznych związków nieorganicznych. 
 

2.

 

Układ pomiarowy 

 

 

1)

 

reaktor 

2)

 

przeciwwaga 

൫݉

௣௥௭௘௖௜௪௪௔௚௜

= ݉

௞௢௦௭௬௞௔

൯ 

3)

 

koszyk z biomasą 

4)

 

waga 

5)

 

termopara 

6)

 

grzałka o mocy 800 W 

7)

 

sterownik grzałki 

3.

 

Przebieg ćwiczenia 

 

Urządzenie, w którym przeprowadzaliśmy ćwiczenie nosi nazwę termo grawimetru. Piroliza 

dokonywała się w komorze reaktora dzięki ciepłu dostarczonemu prze grzałkę o mocy 800 W. 
Urządzenie nie posiadało kontroli narostu temperatury a jedynie predefiniowane ustawienia. W 
trakcie wykonywania ćwiczenia zadana temperatura wynosiła 500 

℃. Piroliza odbywała się przy 

podkładzie gazu niepalnego (

N

ଶ

). Substancją ulegającą w trakcie ćwiczenia pirolizie była biomasa 

(Olejowiec azjatycki). 

Mierzyliśmy dwie wielkości: masę (m) oraz temperaturę (

t). Masę znajdującej się w koszyczku 

naważki biomasy mierzyła waga elektroniczna (jak na załączonym schemacie).  Pomiaru temperatury 
dokonywaliśmy przy pomocy termopary sprzężonej z aparaturą elektroniczną, która w zależności od 
wyidukowanego na termoparze napięcia (które zależy od temperatury) przesyłała odpowiedni sygnał 
do komputera PC oraz włączała, lub wyłączała grzałkę. Termopara wisiała pomiędzy ścianką reaktora 
a koszyczkiem z biomasą, jednakże przyjęliśmy, że gradient temperatury jest na tyle niewielki, że w 
czasie pomiędzy kolejnymi pomiarami temperatura koszyczka zdąży zrównać się z temperaturą w 
miejscu, w którym znajduje się termopara.  

Dane, które docierały do komputera PC były analizowane przez specjalnie napisany w tym celu 

program. Program wykonywał pomiary w każdej sekundzie, następnie po 5 sekundach uśredniał te 
pomiary. Program na bieżąco generował także trzy wykresy: 

 
- wykres funkcji masy bieżącej w czasie    

݉ = ݂ሺ߬ሻ   ,    ሾ݉ሿ = ݃ 

 
Gdzie:  
masa bieżąca  -  to niezgazowana stała pozostałość biomasy 
 
 
 
- wykres funkcji narostu temperatury w czasie    

∆ݐ = ݂ሺ߬ሻ   ,    ሾ∆ݐሿ = ℃/݉݅݊ 

 
Gdzie: 

∆ݐ  -  to różnica pomiędzy temperaturą w reaktorze a temperatura początkową 
 

- wykres funkcji ubytku masy w czasie    

∆௠

௠

భ

= ݂ሺ߬ሻ   ,    ቂ

∆௠

௠

ቃ = % 

 
Gdzie: 
∆݉ = ݉

ଵ

− ݉

௜

  

 

Dane wejściowe program zapisywał do pliku z rozszerzeniem .dat (wykresy załączone do 
sprawozdania). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.

 

Uwagi i wnioski 

 

•

 

Wartości tempa narostu temperatury  

ሺ∆ݐሻ są jedynie wartościami przybliżonymi.  

•

 

Z uwagi na ograniczenia czasowe nie doprowadziliśmy procesu do końca. Gdybyśmy mogli 

wykonywać pomiary dłużej pozostałoby około 4% masy pierwotnej  

ቀ

∆௠

௠

భ

= 4%ቁ. 

•

 

Biomasa w porównaniu ze stałymi paliwami kopalnymi (bez względu na ich rodzaj) ma 
znacznie większą zawartość wody, znacznie niższy stopień uwęglenia, oraz praktycznie nie 
zawiera siarki. Duża zawartość wody i niski stopień uwęglenia implikują duży ubytek masy na 
koniec procesu pirolizy. Na koniec pozostał jedynie karbonizat i substancja mineralna. Niski 
stopień uwęglenia daje w rezultacie mało pozostałości, zaś wysoka zawartość wody daje 
relatywnie dużą w stosunku do pozostałości masę pierwotną. 

•

 

Z racji tego, że reakcja zachodziła na podkładzie azotu, który jest gazem niepalnym, możemy 
przyjąć, że w reaktorze nie zachodziła reakcja spalania. 

•

 

Z powodu składu paliwa (relatywnie wysoka zawartość wody) w reaktorze mogły zachodzić 
pierwotne reakcje zgazowania: 
 

 

 

 

Z racji tego, że entalpia tworzenia większości z tych reakcji jest dodatnia, tzn. potrzebują one 

ciepła żeby zajść, mogły one nieco wydłużyć w czasie proces pirolizy. Mogły mieć także one wpływ na 
ubytek masy, z racji tego, że ich produktami są gazy. 

•

 

Z uwagi na zadaną temperaturę (500 

℃ሻ możemy stwierdzić, że procesy zgazowania były 

wytlewne (niskotemperaturowe). 

•

 

Nie wiemy, jaką część pozostałości koksowej stanowi substancja mineralna, jednak nawet 
jeśli przyjmiemy, że 100% karbonizatu to subst. mineralna to badany przez nas Olejowiec 
azjatycki wypada pod tym względem korzystnie w stosunku do np. słomy. 
 

 

 

 
Bibliografia: 
 
[1] Skrypt "Spalanie i Paliwa" wyd. IV z 2005 r. pod redakcją prof. W.Kordylewskiego, Oficyna 
wydawnicz PWR.