Potreba za korištenjem ekonomičnih goriva odavno je zakasnila u svijetu. Na primjer, plin za pirolizu se već danas široko koristi u Europi. Sve vrste kuhinjske opreme, instalacije za grijanje, pa čak i automobili mogu raditi na takvo gorivo.
Definicija
Zapravo, pod samim konceptom "pirolize" hemičari razumeju razgradnju supstance na molekularnom nivou pod uticajem visoke temperature, obično u odsustvu vazduha. Složena jedinjenja u takvim uslovima se razlažu na jednostavnija. U tom slučaju se u mediju formiraju razne vrste novih elemenata. U suštini, piroliza je stoga konvencionalni proces suhe destilacije.
Gas iz ogrevnog drveta
Kada se gorivo sagoreva na visokim temperaturama u okruženju bez kiseonika, formiraju se sledeći produkti sagorevanja:
- pirolizni plin;
- pirolizna smola (tečni proizvod).
Prvi proizvod sa liste ima, između ostalog, osobinu koja se može formirati i tokom sagorevanja goriva u okruženju kiseonika. Međutim, u ovom slučaju, plin se može dobiti samo ako se gorivo sagorijeva na temperaturi koja nije niža od 500 °C.
Koji proizvodi se mogu koristiti
Pirolizni kotlovi u domovima mogu raditi na običnom drvetu ili posebnim paletama, na primjer, od piljevine ili presovane drvene strugotine. Različite vrste kućnog i industrijskog otpada također se mogu pirolizirati. Na sličan način se spaljuje, na primjer, guma, stare automobilske gume, plastika, stare stvari itd. U ovom slučaju, piroliza omogućava ne samo dobivanje određene količine topline, već i održavanje okoliša čistim. Uostalom, kao što znate, plastika se ne raspada u zemlji dugo vremena. Materijali koji sadrže ulje raznih vrsta zagađuju i sama tla i vodena tijela.
Takođe se može spaliti na sličan način:
- papir, karton, tekstil;
- metan;
- ugljovodonici;
- peat;
- proizvodno drvo (uključujući hemijski impregnirano drvo);
- slama, lišće, ljuske oraha, korov.
Osim toga, ostaci boje, ulja, itd. mogu se reciklirati reakcijom pirolize. Ovo također pomaže da se okoliš održi čistom.
Kompozicija
Rezultirajući plin pirolize sadrži, između ostalog, mnogo čestica, obično u obliku čađi. Sadrži i razne vrste hemijskih komponenti, na primjer vodonik. Međutim, glavnisastav piroliznog plina je još uvijek sljedeći:
- isparljivi ugljovodonici;
- ugljični monoksid.
Veoma opasan za ljudsko zdravlje, pa i njegov život, CO u takvoj reakciji nastaje zbog nepotpunog sagorijevanja drvenog uglja.
Vrste pirolize
U ovom trenutku postoje samo dvije glavne vrste ovakvih reakcija. Piroliza može biti:
- dry;
- oksidativno.
Prva vrsta reakcija se, pak, dijeli na:
- niska temperatura;
- visoka temperatura.
Kako se proizvodi plin: oksidativna piroliza
Ova reakcija se trenutno naziva ekološki najprihvatljivijom i najproduktivnijom. Piroliza se u ovom slučaju događa na vrlo visokim temperaturama. Na primjer, kada se metan sagori na ovaj način, s njim se pomiješa određeni postotak kisika. S djelomičnim sagorijevanjem, tvar u ovom slučaju oslobađa ogromnu količinu energije. Kao rezultat toga, ostaci smjese se zagrijavaju na temperaturu od 16000 °C.
Reakcija oksidativne pirolize uglavnom se koristi za spaljivanje raznih industrijskih materijala koji sadrže ulje, kao i plastiku i gumu. Plin u ovom slučaju može ići, na primjer, za grijanje radnji samog preduzeća za odlaganje otpada.
Suha piroliza
Ova reakcija se dešava bez učešća kiseonika i, kao što je već pomenuto, zauzvrat može biti niske ili visoke temperature. U prvom slučajugorivo se zagrijava do maksimuma - do 1000 ° C, u drugom - iznad 1000 ° C. Da bi se dobila velika količina samog piroliznog plina, uglavnom se koriste reakcije visoke temperature.
Kada se gorivo sagori u okruženju do 800 °C, dobija se dosta gasa sa niskom kalorijskom vrednošću. Takođe u ovom slučaju ostaje prilično mala količina koksa i tečnih smola.
Najprikladnije je dobiti gas pirolize na temperaturi od 900 do 1000 °C. U ovom slučaju već postoji maksimalni postotak njegove proizvodnje. U ovom slučaju, plin dobijen na ovaj način ima minimalnu kalorijsku vrijednost. Takav proizvod se, između ostalog, smatra visokokvalitetnim gorivom, pogodnim za transport na velike udaljenosti.
Kada se gorivo sagoreva na temperaturama između 450 i 500 °C, izlaz je veoma nizak iu čvrstim ostacima iu gasu. Ovaj drugi, međutim, nije visokog kvaliteta, jer ima maksimalnu kalorijsku vrijednost.
Gdje se može koristiti plin
Proces pirolize na taj način omogućava grijanje različitih vrsta prostorija uz najmanji gubitak goriva. Također, korištenjem ove reakcije okoliš se održava čistim. Ali gdje se može koristiti plin pirolize koji nastaje tokom sagorijevanja goriva u okruženju bez kisika?
Ovaj proizvod sagorevanja danas se u celom svetu smatra prvenstveno alternativnim ekonomičnim izvorom toplotne energije. U nekim evropskim zemljama, pirolizni gas je dugo bio uobičajengorivo koje koristi oprema koja zagrijava vodu (za grijanje i toplu vodu), struju, paru.
Bojleri
Od davnina, ljudi su grijali svoje domove koristeći konvencionalne peći koje rade na drva i ugalj. Kasnije su kuće počele biti opremljene modernim kotlovima na čvrsto gorivo koji rade na istoj vrsti goriva. Takve jedinice se koriste za grijanje domova u naše vrijeme. Jeftini su i za njihovu ugradnju nije potrebno pribavljati dozvole na raznim instancama. Međutim, konvencionalni kotlovi na čvrsto gorivo imaju jedan prilično ozbiljan nedostatak. Oni troše gorivo izuzetno neekonomično. Mnogo ostataka sagorevanja ostaje u komorama takvih jedinica. Osim toga, dio topline koju proizvodi takva oprema jednostavno leti "niz dimnjak" zajedno s dimom.
Inženjeri koji su odlučili da isprave ovaj minus kotlova na čvrsto gorivo, i na kraju su došli do piroliznih grejnih jedinica koje su ekonomične i jednostavne za upotrebu. U takvim kotlovima, između ostalog, postoje dodatne komore u kojima se odvija naknadno sagorevanje piroliznog gasa.
Reakcija u agregatima ove sorte teče sa jakim nedostatkom kiseonika (15%). Drvo ili bilo koje drugo gorivo u ovoj vrsti opreme razlaže se na plinove i malu količinu neorganskih ostataka. Za gasove pirolize, temperatura sagorevanja u naknadnom sagorevanju može dostići do 110-1200 °C.
Gdje se još koristi plin
Najrasprostranjenija piroliza, dakle, primljena u sistemima grijanja i grijanja vode. Ova reakcija je također široko korištena:
- u prerađivačkoj industriji;
- u hemijskoj;
- prilikom dezinfekcije.
Ponekad se gas pirolize danas koristi i kao gorivo za razne vrste opreme ili, kao što je već spomenuto, automobile.
Postrojenja za proizvodnju plina
Oprema ovog tipa se koristi za proizvodnju visokokvalitetnog piroliznog goriva, koje u nekim slučajevima može zamijeniti, na primjer, tradicionalni prirodni plin. Takve instalacije su hermetičke peći s podesivim dovodom zraka. Dimnjak ove vrste opreme može, između ostalog, biti blokiran.
Nabavite plin za pirolizu u sljedećim instalacijama:
- Utisnite vazduh u peć kroz pumpu.
- Nakon zagrevanja sadržaja instalacije na određenu temperaturu, dovod vazduha se prekida.
- Gusti crni dim koji izlazi iz jedinice se čisti od čađi pomoću ciklona.
- Uklonite vodenu paru iz piroliznog gasa da povećate temperaturu njegovog sagorevanja (prođite kroz hladnjak).
- Plin se dovodi u fini filter, čiji dizajn uključuje rezervoar za vodu, elektrostatičku instalaciju i kartonske patrone.
Prečišćavanje piroliznih plinova prije njihove upotrebe u industriji, a ponekad iu svakodnevnom životu, mora se izvršiti bez greške. Čvrste čestice i sve vrste hemijskih nečistoća mogu uzrokovati oštećenje opreme,radi na ovu vrstu goriva. Nadalje, na primjer, plin za pirolizu se može pumpati u cilindar.
Korišćenje goriva iz gasnog generatora kod kuće
Instalacije ovog tipa najčešće se koriste, naravno, u proizvodnji. Ali ponekad se kupuju za privatne kuće. Dobivanje plina za pirolizu kod kuće je relativno jednostavna stvar. Neki majstori često čak i vlastitim rukama prave plinske generatore.
Plin dobijen iz kućnih instalacija može se koristiti u različite svrhe. Vrlo često, na primjer, privatni trgovci spajaju obične peći na plinske generatore. Sagorevanje piroliznog gasa nije tako intenzivno kao prirodnog gasa. Međutim, i dalje je prilično zgodno koristiti peć za predviđenu namjenu.
Također, na primjer, autogeni generator se često povezuje sa plinskim generatorima u svakodnevnom životu. Kada se kiseonik dovodi prirodnim gasom, temperatura plamena u takvoj opremi dostiže 2000 °C.
Kao što je već pomenuto, kod kuće, pirolizni gas se takođe može koristiti kao gorivo za automobile. Za takvu primenu, motor mašine će biti potrebno samo malo modifikovati. Istovremeno, i benzinski i dizel motori mogu raditi na takvom gorivu. Takav plin se koristi kod kuće, često u agregatima.
Funkcije aplikacije
Dakle, pirolizni gas ima nešto niži stepen prenosa toplote od prirodnog ili tečnog. Stoga, za ispravan rad raznih vrsta grijanja ikuhinjske opreme, prilikom njenog korišćenja za pravilno, intenzivnije sagorevanje potrebno je povećati njenu zalihu.
U kuhinjskoj opremi mogu se, na primjer, bušiti mlaznice za ovo. Peć za pirolizni plin u ovom slučaju radit će na isti način kao i na prirodni plin. Odnosno, intenzitet sagorevanja goriva će biti isti. Također, da bi se razne vrste opreme prebacile na drugu vrstu plina, često se mijenja njen firmver. U vozilima koja rade na takvo gorivo, sistem za gorivo je potpuno zamijenjen.
Mašine za pečenje drva
U Sovjetskom Savezu ranih 1920-ih, kamioni sa generatorom gasa bili su veoma široko korišćeni. Tih godina smo čak radili i konkurentna testiranja ovakvih automobila u našoj zemlji.
Prvi motor generatora gasa za automobil u našem SSSR-u postavio je profesor V. S. Naumov 1927. Godine 1928. Naučni institut za automobile i traktore počeo je da projektuje takve automobile u Rusiji. Stručnjaci ove ustanove su potom izveli eksperimente sa stranim mašinama "Imbert-Dietrich" i "Pip".
Prvi NATI-1 plinski generator izgrađen u našoj zemlji radio je na običnom drvu. Godine 1932. stvorena je i instalacija NATI-3, dizajnirana za motorni čamac. U isto vrijeme, u Rusiji se pojavio prvi automobilski plinski generator, nastao uz podršku društva Avtodor. Dobio je ime "Avtodor-1". Čak i kasnije, u SSSR-u je razvijeno nekoliko naprednijih instalacija ovog tipa. Sastav piroliznog plina dobivenog iz njihovekorištenje, zapravo je bio vrlo kvalitetan. Vozila na ovo gorivo poznata su po svojoj pouzdanosti, vrhunskim performansama i dugom vijeku trajanja.
Tokom Drugog svetskog rata, kamioni sa gasnim generatorima ZIS-5 i GAZ-AA aktivno su korišćeni na frontovima i pozadi u SSSR-u. Do kraja rata u zemlji je već bilo u pogonu oko 200 hiljada automobila sa motorima na pirolizni gas.
Naravno, upotreba ovakvog goriva bila je prvenstveno uzrokovana nedostatkom naftnih derivata u zemlji u to vrijeme. Međutim, ne treba misliti da je pirolizni gas korišćen samo zbog deficita državnog budžeta. Takvo gorivo u to vrijeme smatralo se prilično efikasnim i perspektivnim i korišteno je ne samo u Rusiji. Na primjer, 20-30-ih godina prošlog stoljeća vozila za pirolizu postala su rasprostranjena u zemljama poput Francuske, Njemačke, Velike Britanije, Finske i Švedske. Takođe, mašine koje rade na takav gas bile su široko korišćene u nekim azijskim zemljama. Na primjer, automobili ovog tipa su uspješno korišteni u to vrijeme u Kini, Japanu i Indiji.
Historijska pozadina
Piroliza drveta jedan je od prvih hemijskih procesa koji su ljudi počeli aktivno koristiti. U Rusiji je, na primjer, takva reakcija bila široko korištena još u 12. stoljeću za proizvodnju borove smole. Potonji se dalje koristio za impregnaciju užadi, kao i za obradu riječnih i morskih plovila. U industrijskim razmjerima, Šveđani su prvi koristili pirolizu za impregnaciju drveta. I u ovoj zemlji je takva reakcijakoristi se za pravljenje impregnirajuće smole.
Početkom 20. veka u Rusiji su formirane neke od najboljih škola pirolize drveta na svetu. To je, naravno, prvenstveno zbog činjenice da na teritoriji naše zemlje raste mnogo šuma. Pre korišćenja prirodnog gasa, mi u Rusiji imali smo instaliranu moćnu opremu za proizvodnju gasa u mnogim preduzećima. Takve instalacije su se dugo koristile prije pojave onih na prirodni plin.
Naravno, kasnije je takva oprema proglašena zastarjelom. Gasni generatori su uklonjeni iz fabrika. I do sada, nažalost, piroliza kao vrsta alternativne ekonomične vrste goriva, za razliku od evropskih zemalja, nije postala široko rasprostranjena u Ruskoj Federaciji. Međutim, ova vrsta goriva u Rusiji je trenutno prepoznata kao prilično obećavajuća. Zbog toga je moguće da će se u bliskoj budućnosti pirolizni gas mnogo više koristiti u našoj zemlji. Uostalom, upotreba takvog goriva omogućava ne samo uštedu novca, već i očuvanje životne sredine.
