Potreba za korištenjem ekonomičnih goriva u svijetu je odavno zakasnila. Na primjer, pirolizni plin danas se već uvelike koristi u Europi. Na takvo gorivo mogu raditi sve vrste kuhinjske opreme, instalacije grijanja, pa čak i automobili.
Definicija
Zapravo, pod samim konceptom "pirolize" kemičari razumiju razgradnju tvari na molekularnoj razini pod utjecajem visoke temperature, obično u nedostatku zraka. Složeni spojevi u takvim uvjetima raspadaju se na jednostavnije. U tom slučaju u mediju nastaju razne vrste novih elemenata. U suštini, piroliza je stoga konvencionalni proces suhe destilacije.
Plin iz drva za ogrjev
Kada se gorivo sagorijeva na visokim temperaturama u okruženju bez kisika, nastaju sljedeći produkti izgaranja:
- pirolizni plin;
- pirolizna smola (tekući proizvod).
Prvi proizvod s popisa ima, između ostalog, značajku koja može nastati i tijekom izgaranja goriva u okruženju kisika. Međutim, u ovom slučaju, plin se može dobiti samo ako se gorivo sagorijeva na temperaturi koja nije niža od 500 °C.
Koji se proizvodi mogu koristiti
Pirolizni kotlovi u domovima mogu raditi na običnom drvu ili posebnim paletama, na primjer, od piljevine ili prešane drvene strugotine. Različite vrste kućnog i industrijskog otpada također se mogu pirolizirati. Spaljuje se na sličan način, na primjer, guma, stare automobilske gume, plastika, stare stvari itd. U ovom slučaju, piroliza omogućuje 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.
Također se može spaliti na sličan način:
- papir, karton, tekstil;
- metan;
- ugljikovodici;
- treset;
- proizvodno drvo (uključujući kemijski impregnirano drvo);
- slama, lišće, ljuske oraha, korov.
Osim toga, ostaci boje, ulja, itd. mogu se reciklirati reakcijom pirolize. To također pomaže u održavanju čistoće okoliša.
Sastav
Rezultirajući plin pirolize sadrži, između ostalog, puno čestica, obično u obliku čađe. Također sadrži razne vrste kemijskih komponenti, na primjer, vodik. Međutim, glavnisastav piroliznog plina je još uvijek sljedeći:
- hlapljivi ugljikovodici;
- ugljični monoksid.
Vrlo opasno za ljudsko zdravlje, pa čak i njegov život, CO u takvoj reakciji nastaje zbog nepotpunog izgaranja drvenog ugljena.
Vrste pirolize
Trenutno postoje samo dvije glavne vrste takvih reakcija. Piroliza može biti:
- suhi;
- 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. Primjerice, kada se metan sagorijeva na ovaj način, s njim se pomiješa određeni postotak kisika. S djelomičnim izgaranjem, 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 plastike i gume. Plin u ovom slučaju može ići, na primjer, za grijanje dućana same tvrtke za zbrinjavanje otpada.
Suha piroliza
Ova reakcija se događa bez sudjelovanja kisika i, kao što je već spomenuto, zauzvrat može biti niske ili visoke temperature. U prvom slučajugorivo se zagrijava do maksimuma - do 1000 ° C, u drugom - iznad 1000 ° C. Za dobivanje velike količine samog piroliznog plina uglavnom se koriste reakcije visoke temperature.
Kada se gorivo sagorijeva u okruženju do 800 °C, dobiva se dosta plina s niskom ogrjevnom vrijednošću. Također u ovom slučaju ostaje prilično mala količina koksa i tekućih smola.
Najprikladnije je dobiti plin pirolize na temperaturi od 900 do 1000 °C. U ovom slučaju već postoji maksimalni postotak njegove proizvodnje. U tom slučaju tako dobiveni plin ima minimalnu ogrjevnu vrijednost. Takav proizvod se, između ostalog, smatra visokokvalitetnim gorivom, pogodnim za prijevoz na velike udaljenosti.
Kada se gorivo sagorijeva na temperaturama između 450 i 500 °C, izlaz je vrlo nizak u krutim ostacima i plinu. Potonji, međutim, nije visoke kvalitete jer ima najveću kalorijsku vrijednost.
Gdje se plin može koristiti
Proces pirolize stoga omogućuje grijanje raznih vrsta prostora uz najmanji gubitak goriva. Također, korištenjem ove reakcije okoliš se održava čistim. Ali gdje se može upotrijebiti plin pirolize koji nastaje tijekom izgaranja goriva u okruženju bez kisika?
Ovaj proizvod izgaranja danas se u cijelom svijetu smatra prvenstveno alternativnim ekonomičnim izvorom toplinske energije. U nekim europskim zemljama pirolizni plin je odavno uobičajengorivo koje koristi oprema koja zagrijava vodu (za sustave grijanja i tople vode), struju, paru.
Kotlovi
Od davnina, ljudi su grijali svoje domove pomoću konvencionalnih peći koje rade na drva i ugljen. Kasnije su kuće počele biti opremljene modernim kotlovima na kruta goriva koji rade na istoj vrsti goriva. Takve jedinice se koriste za grijanje domova u naše vrijeme. Oni su jeftini i za njihovu ugradnju nije potrebno dobivati dozvole u raznim instancama. Međutim, konvencionalni kotlovi na kruta goriva imaju jedan prilično ozbiljan nedostatak. Izuzetno neekonomično troše gorivo. U komorama takvih jedinica ostaje puno ostataka izgaranja. Osim toga, dio topline koju proizvodi takva oprema jednostavno leti "niz dimnjak" zajedno s dimom.
Inženjeri koji su odlučili ispraviti ovaj minus kotlova na kruta goriva, te su na kraju došli do piroliznih grijaćih jedinica koje su ekonomične i jednostavne za korištenje. U takvim kotlovima, između ostalog, postoje dodatne komore u kojima se odvija naknadno izgaranje piroliznog plina.
Reakcija u agregatima ove sorte odvija se s jakim nedostatkom kisika (15%). Drvo ili bilo koje drugo gorivo u ovoj vrsti opreme razgrađuje se na plinove i malu količinu anorganskih ostataka. Za plinove pirolize, temperatura izgaranja u naknadnom izgaranju može doseći do 110-1200 °C.
Gdje se još koristi plin
Najrasprostranjenija piroliza, dakle, primljena u sustavima grijanja i grijanja vode. Također je ova reakcija naširoko korištena:
- u prerađivačkoj industriji;
- u kemiji;
- prilikom dezinfekcije.
Ponekad se danas koristi i plin pirolize kao gorivo za razne vrste opreme ili, kao što je već spomenuto, automobile.
Postrojenja za proizvodnju plina
Oprema ove vrste koristi se za proizvodnju visokokvalitetnog piroliznog goriva, koje u nekim slučajevima može zamijeniti, primjerice, 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:
- Utjerajte zrak u peć kroz pumpu.
- Nakon zagrijavanja sadržaja instalacije na određenu temperaturu, dovod zraka se zaustavlja.
- Gusti crni dim koji izlazi iz jedinice čisti se od čađe pomoću ciklona.
- Uklonite vodenu paru iz piroliznog plina kako biste povećali njegovu temperaturu izgaranja (prođite kroz hladnjak).
- Plin se dovodi u fini filter, čiji dizajn uključuje spremnik za vodu, elektrostatičku instalaciju i kartonske patrone.
Pročišćavanje piroliznih plinova prije njihove upotrebe u industriji, a ponekad iu svakodnevnom životu, mora se provoditi bez greške. Čvrste čestice i sve vrste kemijskih nečistoća mogu uzrokovati oštećenje opreme,radi na ovu vrstu goriva. Nadalje, na primjer, plin za pirolizu može se pumpati u cilindar.
Korištenje goriva iz plinskog 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 relativno je jednostavna stvar. Neki majstori često izrađuju plinske generatore vlastitim rukama.
Plin dobiven iz kućnih instalacija može se koristiti u različite svrhe. Vrlo često, na primjer, privatni trgovci spajaju obične peći na plinske generatore. Izgaranje piroliznog plina nije tako intenzivno kao prirodnog plina. Međutim, još uvijek je prilično zgodno koristiti peć za predviđenu namjenu.
Također, na primjer, autogeni generator se često povezuje s plinskim generatorima u svakodnevnom životu. Kada se kisik dovodi prirodnim plinom, temperatura plamena u takvoj opremi doseže 2000 °C.
Kao što je već spomenuto, kod kuće se pirolizni plin može koristiti i kao gorivo za automobile. Za takvu primjenu, motor stroja trebat će samo malo modificirati. Istodobno, i benzinski i dizelski motori mogu raditi na takvom gorivu. Takav se plin koristi kod kuće, često u agregatima.
Značajke aplikacije
Dakle, pirolizni plin ima nešto niži stupanj prijenosa topline od prirodnog ili ukapljenog. Stoga, za ispravan rad raznih vrsta grijanja ikuhinjske opreme, prilikom korištenja, za pravilno, intenzivnije izgaranje potrebno je povećati njenu opskrbu.
U kuhinjskoj opremi za to se, na primjer, mogu izbušiti mlaznice. Plinska peć za pirolizu u ovom slučaju radit će na isti način kao i na prirodni plin. Odnosno, intenzitet izgaranja goriva bit će isti. Također, za prijenos raznih vrsta opreme na drugu vrstu plina, često se mijenja njezin firmware. U vozilima koja rade na takvo gorivo, sustav goriva se potpuno mijenja.
strojevi za pečenje drva
U Sovjetskom Savezu ranih 1920-ih, kamioni s generatorima plina bili su vrlo široko korišteni. Tih smo godina čak provodili i kompetitivna testiranja takvih automobila u našoj zemlji.
Prvi motor plinskog generatora za automobil u našem SSSR-u postavio je profesor V. S. Naumov 1927. Godine 1928. Znanstveni institut za automobilsku i traktorsku tehniku počeo je projektirati takve automobile u Rusiji. Stručnjaci ove ustanove potom su izveli eksperimente sa stranim strojevima "Imbert-Dietrich" i "Pip".
Prvi plinski generator NATI-1 izgrađen u našoj zemlji radio je na običnom drvu. Godine 1932. nastala je i instalacija NATI-3, dizajnirana za motorni čamac. Istodobno se u Rusiji pojavio prvi automobilski plinski generator, stvoren uz potporu 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 njihovakorištenje, zapravo je bio vrlo kvalitetan. Vozila s pogonom na ovo gorivo poznata su po svojoj pouzdanosti, vrhunskim performansama i dugom vijeku trajanja.
Tijekom Drugog svjetskog rata, kamioni s plinskim generatorima ZIS-5 i GAZ-AA aktivno su se koristili na frontama i pozadi u SSSR-u. Do kraja rata u zemlji je već bilo u pogonu oko 200 tisuća automobila s motorima na pirolizni plin.
Naravno da je korištenje takvog goriva prvenstveno uzrokovano nedostatkom naftnih derivata u tadašnjoj zemlji. No, ne treba misliti da je pirolizni plin korišten samo zbog deficita državnog proračuna. Takvo gorivo u to se vrijeme smatralo prilično učinkovitim i obećavajućim i koristilo se 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. Također, strojevi koji rade na takav plin bili su naširoko korišteni u nekim azijskim zemljama. Na primjer, automobili ovog tipa uspješno su korišteni u to vrijeme u Kini, Japanu i Indiji.
Povijesna pozadina
Piroliza drva jedan je od prvih kemijskih procesa koji su ljudi počeli aktivno koristiti. U Rusiji se, primjerice, takva reakcija naširoko koristila već u 12. stoljeću za proizvodnju borove smole. Potonji se dalje koristio za impregniranje užadi, kao i za obradu riječnih i morskih plovila. U industrijskim razmjerima, Šveđani su prvi upotrijebili pirolizu za impregnaciju drva. I u ovoj zemlji takva je reakcijakoristi se za izradu impregnirajuće smole.
Početkom 20. stoljeća u Rusiji su formirane neke od najboljih škola pirolize drva na svijetu. To je, naravno, prvenstveno zbog činjenice da na području naše zemlje rastu mnoge šume. Prije korištenja prirodnog plina, mi u Rusiji imali smo instaliranu moćnu opremu za proizvodnju plina u mnogim poduzećima. Takve su se instalacije koristile dugo vremena prije pojave onih na prirodni plin.
Naravno, kasnije je takva oprema proglašena zastarjelom. Plinski generatori su uklonjeni iz tvornica. I do sada, nažalost, piroliza kao vrsta alternativne ekonomične vrste goriva, za razliku od europskih zemalja, nije postala široko rasprostranjena u Ruskoj Federaciji. Međutim, ova vrsta goriva u Rusiji trenutno je prepoznata kao prilično obećavajuća. Stoga je moguće da će se u bliskoj budućnosti pirolizni plin u našoj zemlji puno više koristiti. Uostalom, korištenje takvog goriva omogućuje ne samo uštedu novca, već i očuvanje okoliša.
