Необходимостта от използването на икономични горива отдавна е назряла в света. Например, пиролизният газ вече се използва широко в Европа днес. Всички видове кухненско оборудване, отоплителни инсталации и дори автомобили могат да работят с такова гориво.
Определение
Всъщност под самата концепция за "пиролиза" химиците разбират разлагането на вещество на молекулярно ниво под въздействието на висока температура, обикновено при липса на въздух. Сложните съединения при такива условия се разлагат на по-прости. В този случай в средата се образуват различни видове нови елементи. По същество пиролизата е конвенционален процес на суха дестилация.
Газ от дърва за огрев
Когато горивото се изгаря при високи температури в среда без кислород, се образуват следните продукти на горене:
- пиролизен газ;
- пиролизна смола (течен продукт).
Първият продукт от списъка има, наред с други неща, функцията, която може да се образува и при изгаряне на гориво в кислородна среда. В този случай обаче може да се получи газ само ако горивото се изгаря при температура не по-ниска от 500 °C.
Кои продукти могат да се използват
Пиролизните котли в домовете могат да работят на обикновена дървесина или специални палети, например от дървени стърготини или пресовани дървени стърготини. Различни видове битови и промишлени отпадъци също могат да бъдат пиролизирани. По подобен начин се изгаря например гума, стари автомобилни гуми, пластмаса, стари неща и т. н. В този случай пиролизата позволява не само да се получи определено количество топлина, но и да се запази околната среда чиста. В края на краищата, както знаете, пластмасата не се разлага в земята за дълго време. Маслосъдържащи материали от различни видове замърсяват както самите почви, така и водните обекти.
Също така може да се изгори по подобен начин:
- хартия, картон, текстил;
- метан;
- въглеводороди;
- торф;
- стоково дърво (включително химически импрегнирано дърво);
- слама, листа, черупки от ядки, плевели.
В допълнение, остатъци от боя, масла и др. могат да бъдат рециклирани чрез реакцията на пиролиза. Това също помага да се поддържа околната среда чиста.
Състав
Полученият пиролизен газ съдържа, наред с други неща, много прахови частици, обикновено под формата на сажди. Той също така съдържа различни видове химически компоненти, например водород. Въпреки това, основнатасъставът на пиролизния газ все още е както следва:
- летливи въглеводороди;
- въглероден оксид.
Много опасен за човешкото здраве и дори за живота му, CO при такава реакция се образува поради непълно изгаряне на въглен.
Видове пиролиза
В момента има само два основни типа такива реакции. Пиролизата може да бъде:
- сух;
- окислително.
Първият тип реакции от своя страна се дели на:
- ниска температура;
- висока температура.
Как се произвежда газ: окислителна пиролиза
Тази реакция в момента се нарича най-екологичната и продуктивна. Пиролизата се случва в този случай при много високи температури. Например, когато метанът се изгаря по този начин, с него се смесва определен процент кислород. При частично изгаряне веществото в този случай отделя огромно количество енергия. В резултат на това остатъците от сместа се нагряват до температура от 16000 ° C.
Реакцията на окислителна пиролиза се използва главно за изгаряне на различни промишлени материали, съдържащи масло, както и пластмаса и каучук. Газът в този случай може да отиде например за отопление на магазините на самата компания за извозване на отпадъци.
Суха пиролиза
Тази реакция протича без участието на кислород и, както вече споменахме, от своя страна може да бъде с ниска или висока температура. В първия случайгоривото се загрява до максимум - до 1000 ° C, във втория - над 1000 ° C. За да се получи голямо количество от самия пиролизен газ, се използват главно високотемпературни реакции.
Когато горивото се изгаря в среда до 800 °C, се получава доста много газ с ниска калоричност. Също така в този случай остават сравнително малко количество кокс и течни смоли.
Най-подходящо е да се получи пиролизен газ при температура от 900 до 1000 °C. В този случай вече има максимален процент от производството му. В този случай полученият по този начин газ има минимална калоричност. Такъв продукт се счита, наред с други неща, за висококачествено гориво, подходящо за транспортиране на дълги разстояния.
Когато горивото се изгаря при температури между 450 и 500 °C, мощността е много ниска както в твърди остатъци, така и в газ. Последният обаче не е с високо качество, тъй като има максимална калоричност.
Къде може да се използва газ
По този начин процесът на пиролиза позволява отопление на различни видове помещения с минимални загуби на гориво. Също така, чрез използването на тази реакция, околната среда се поддържа чиста. Но къде може да се използва пиролизният газ, образуван при изгарянето на горивото в среда без кислород?
Този продукт на горенето днес се счита в световен мащаб предимно като алтернативен икономичен източник на топлинна енергия. В някои европейски страни пиролизният газ отдавна е разпространенгориво, използвано от оборудване, което загрява вода (за системи за отопление и топла вода), електричество, пара.
бойлери
От древни времена хората са отоплявали домовете си с помощта на конвенционални печки, които работят на дърва и въглища. По-късно къщите започнаха да се оборудват с модерни котли на твърдо гориво, работещи на същия вид гориво. Такива единици се използват за отопление на жилища в наше време. Те са евтини и за инсталирането им не е необходимо да се получават разрешителни в различни инстанции. Въпреки това, конвенционалните котли на твърдо гориво имат един доста сериозен недостатък. Те консумират гориво изключително неикономично. В камерите на такива агрегати остават много остатъци от горенето. Освен това част от топлината, генерирана от такова оборудване, просто лети "надолу по комина" заедно с дима.
Инженери, които решиха да коригират този минус на котлите на твърдо гориво, и в крайна сметка измислиха пиролизен нагревател, който е икономичен и лесен за използване. В такива котли, наред с други неща, има допълнителни камери, в които се извършва последващо изгаряне на пиролизен газ.
Реакцията в агрегатите на този сорт протича със силен кислороден дефицит (15%). Дървесината или всяко друго гориво в този тип оборудване се разпада на газове и малко количество неорганични остатъци. При пиролизните газове температурата на горене в форсажната камера може да достигне до 110-1200 °C.
Къде другаде се използва газ
Най-широко използваната пиролиза, следователно, получена в системите за отопление и вода. Също така тази реакция е широко използвана:
- в преработващата промишленост;
- в химически;
- при дезинфекция.
Понякога пиролизният газ се използва и днес като гориво за различни видове оборудване или, както вече споменахме, автомобили.
Газгенериращи инсталации
Оборудване от този тип се използва за производство на висококачествено пиролизно гориво, което в някои случаи може да замени например традиционния природен газ. Такива инсталации са херметични пещи с регулируемо подаване на въздух. Коминът на този тип оборудване може, наред с други неща, да бъде блокиран.
Вземете пиролизен газ в такива инсталации, както следва:
- Вкарайте въздух в пещта през помпа.
- След загряване на съдържанието на инсталацията до определена температура, подаването на въздух се спира.
- Гъст черен дим, излизащ от уреда, се почиства от сажди с помощта на циклони.
- Отстранете водната пара от пиролизния газ, за да увеличите температурата му на горене (прекарайте през охладител).
- Газът се подава във финия филтър, чийто дизайн включва резервоар за вода, електростатична инсталация и картонени патрони.
Пречистването на пиролизните газове преди използването им в промишлеността, а понякога и в ежедневието, трябва да се извършва непременно. Твърдите частици и всички видове химически примеси могат да причинят повреда на оборудването,работи с този вид гориво. Освен това, например, пиролизен газ може да бъде изпомпван в цилиндър.
Използване на гориво от газов генератор у дома
Инсталации от този тип най-често се използват, разбира се, в производството. Но понякога те се купуват за частни домове. Получаването на пиролизен газ у дома е сравнително прост въпрос. Някои майстори често дори правят газови генератори със собствените си ръце.
Газът, получен от битови инсталации, може да се използва за различни цели. Много често, например, частните търговци свързват обикновени печки към газови генератори. Изгарянето на пиролизния газ не е толкова интензивно, колкото природния газ. Въпреки това, все още е доста удобно да използвате печката по предназначение.
Също така, например, автогенен генератор често се свързва с газови генератори в ежедневието. Когато кислородът се доставя с природен газ, температурата на пламъка в такова оборудване достига 2000 °C.
Както вече споменахме, у дома, пиролизният газ може да се използва и като гориво за автомобили. За такова приложение двигателят на машината ще трябва да бъде само леко модифициран. В същото време както бензиновите, така и дизеловите двигатели могат да работят на такова гориво. Такъв газ се използва у дома, често в електрогенератори.
Функции на приложението
По този начин пиролизният газ има малко по-ниска степен на пренос на топлина от естествения или втечнения. Следователно, за правилната работа на различни видове отопление икухненско оборудване, когато се използва, за правилно, по-интензивно горене е необходимо да се увеличи захранването му.
В кухненското оборудване могат да се пробият дюзи за това, например. Пещта за пиролизен газ в този случай ще работи по същия начин като природен газ. Тоест, интензивността на изгаряне на горивото ще бъде същата. Също така, за да прехвърлите различни видове оборудване към друг вид газ, неговият фърмуер често се променя. При превозни средства, които работят с такова гориво, горивната система се сменя напълно.
машини за изгаряне на дърва
В Съветския съюз в началото на 20-те години на миналия век камионите с газови генератори се използват много широко. През онези години дори проведохме конкурентни тестове на такива автомобили у нас.
Първият газогенераторен двигател за автомобил в нашия СССР е инсталиран от професор В. С. Наумов през 1927 г. През 1928 г. Научният автомобилен и тракторен институт започва да проектира такива автомобили в Русия. След това специалистите на тази институция проведоха експерименти с чужди машини "Imbert-Dietrich" и "Pip".
Първият построен у нас газогенератор NATI-1 работеше на обикновена дървесина. През 1932 г. е създадена и инсталацията NATI-3, предназначена за моторна лодка. По същото време в Русия се появи първият автомобилен газов генератор, създаден с подкрепата на обществото "Автодор". Той получи името "Автодор-1". Още по-късно в СССР са разработени няколко по-модерни инсталации от този тип. Съставът на пиролизния газ, получен от тяхупотреба, всъщност беше много високо качество. Автомобилите, задвижвани от това гориво, са известни със своята надеждност, превъзходна производителност и дълъг експлоатационен живот.
По време на Втората световна война камионите с газови генератори ЗИС-5 и ГАЗ-АА се използват активно на фронта и в тила в СССР. До края на войната около 200 хиляди автомобила с двигатели на пиролиза на газ вече са в експлоатация в страната.
Разбира се, използването на такова гориво се дължи главно на липсата на петролни продукти в страната по това време. Не бива обаче да се мисли, че пиролизният газ е използван само заради дефицита на държавния бюджет. Такова гориво в онези дни се смяташе за доста ефективно и обещаващо и се използва не само в Русия. Например, през 20-30-те години на миналия век пиролизните превозни средства станаха широко разпространени в страни като Франция, Германия, Великобритания, Финландия и Швеция. Също така машините, работещи с такъв газ, бяха широко използвани в някои азиатски страни. Например, автомобили от този тип са били успешно експлоатирани по това време в Китай, Япония и Индия.
Историческа справка
Пиролизата на дърво е един от първите химични процеси, които започнаха да се използват активно от хората. В Русия например подобна реакция е била широко използвана още през 12 век за производството на борова смола. Последният се използва допълнително за импрегниране на въжета, както и за обработка на речни и морски съдове. В индустриален мащаб шведите са първите, които използват пиролиза за импрегниране на дървесина. В тази страна също има такава реакцияизползва се за направата на импрегнираща смола.
В началото на 20-ти век в Русия са създадени едни от най-добрите училища за пиролиза на дървесина в света. Това, разбира се, се дължи преди всичко на факта, че на територията на нашата страна растат много гори. Преди да използваме природен газ, ние в Русия разполагахме с мощно оборудване за генериране на газ, инсталирано в много предприятия. Такива инсталации са били използвани дълго време преди появата на тези, задвижвани от природен газ.
Разбира се, по-късно такова оборудване беше обявено за остаряло. Газогенераторите бяха извадени от заводите. И досега, за съжаление, пиролизата като вид алтернативен икономичен вид гориво, за разлика от европейските страни, не е получила широко разпространение в Руската федерация. Въпреки това, този вид гориво в Русия в момента е признат за доста обещаващ. Поради това е възможно в близко бъдеще пиролизният газ да се използва много по-широко у нас. В крайна сметка, използването на такова гориво позволява не само да се спестят пари, но и да се спаси околната среда.
