Nevoia de a folosi combustibili economici a fost de mult așteptată în lume. De exemplu, gazul de piroliză este deja utilizat pe scară largă în Europa astăzi. Tot felul de echipamente de bucătărie, instalații de încălzire și chiar mașini pot funcționa cu un astfel de combustibil.
Definiție
De fapt, sub însuși conceptul de „piroliză”, chimiștii înțeleg descompunerea unei substanțe la nivel molecular sub influența temperaturii ridicate, de obicei în absența aerului. Compușii complecși în astfel de condiții se descompun în alții mai simpli. În acest caz, în mediu se formează diferite tipuri de elemente noi. În esență, piroliza este astfel un proces convențional de distilare uscată.
Gaz din lemn de foc
Când combustibilul este ars la temperaturi ridicate într-un mediu fără oxigen, se formează următoarele produse de ardere:
- gaz de piroliză;
- rășină de piroliză (produs lichid).
Primul produs din listă are, printre altele, caracteristica care se poate forma și în timpul arderii combustibilului într-un mediu cu oxigen. Cu toate acestea, în acest caz, gazul poate fi obținut numai dacă combustibilul este ars la o temperatură nu mai mică de 500 °C.
Ce produse pot fi folosite
Cazanele de piroliză din locuințe pot funcționa pe lemn obișnuit sau paleți speciali, de exemplu, din rumeguș sau așchii de lemn presat. De asemenea, pot fi pirolizate diferite tipuri de deșeuri menajere și industriale. Este ars într-un mod similar, de exemplu, cauciuc, anvelope vechi de mașină, plastic, lucruri vechi etc. În acest caz, piroliza permite nu numai obținerea unei anumite cantități de căldură, ci și menținerea mediului înconjurător curat. La urma urmei, după cum știți, plasticul nu se descompune în pământ mult timp. Materialele care conțin petrol de diferite tipuri poluează atât solurile în sine, cât și corpurile de apă.
De asemenea, poate fi ars într-un mod similar:
- hârtie, carton, textile;
- metan;
- hidrocarburi;
- turbă;
- lemn de bază (inclusiv lemn impregnat chimic);
- paie, frunze, coji de nuci, buruieni.
În plus, reziduurile de vopsea, uleiurile etc. pot fi reciclate prin reacția de piroliză. Acest lucru ajută, de asemenea, la menținerea curată a mediului.
Compoziție
Gazul de piroliză rezultat conține, printre altele, o mulțime de particule, de obicei sub formă de funingine. De asemenea, conține diferite tipuri de componente chimice, de exemplu, hidrogen. Cu toate acestea, principalulcompoziția gazului de piroliză este încă după cum urmează:
- hidrocarburi volatile;
- monoxid de carbon.
Foarte periculos pentru sănătatea umană și chiar pentru viața lui, CO într-o astfel de reacție se formează din cauza arderii incomplete a cărbunelui.
Tipuri de piroliză
În acest moment, există doar două tipuri principale de astfel de reacții. Piroliza poate fi:
- uscat;
- oxidativ.
Primul tip de reacții, la rândul său, este împărțit în:
- temperatură scăzută;
- temperatură ridicată.
Cum se produce gazul: piroliza oxidativă
Această reacție este numită în prezent cea mai ecologică și mai productivă. Piroliza are loc în acest caz la temperaturi foarte ridicate. De exemplu, atunci când metanul este ars în acest fel, un anumit procent de oxigen este amestecat cu acesta. Cu arderea parțială, substanța în acest caz eliberează o cantitate imensă de energie. Ca rezultat, resturile de amestec sunt încălzite la o temperatură de 16000 ° C.
Reacția de piroliză oxidativă este folosită în principal pentru arderea diferitelor materiale industriale care conțin ulei, precum și plastic și cauciuc. Gazul în acest caz poate merge, de exemplu, pentru a încălzi magazinele companiei de eliminare a deșeurilor în sine.
Piroliză uscată
Această reacție are loc fără participarea oxigenului și, după cum sa menționat deja, la rândul său, poate fi la temperatură scăzută sau ridicată. În primul cazcombustibilul este încălzit până la maximum - până la 1000 ° C, în al doilea - peste 1000 ° C. Pentru a obține o cantitate mare de gaz de piroliză în sine, sunt utilizate în principal reacții la temperatură în altă.
Când combustibilul este ars într-un mediu de până la 800 °C, se obține destul de mult gaz cu o putere calorică scăzută. De asemenea, în acest caz, rămâne o cantitate destul de mică de cocs și rășini lichide.
Cel mai potrivit este obținerea gazului de piroliză la o temperatură de 900 până la 1000 °C. În acest caz, există deja un procent maxim din producția sa. In acest caz, gazul obtinut in acest mod are o putere calorica minima. Un astfel de produs este considerat, printre altele, combustibil de în altă calitate, potrivit pentru transportul pe distanțe lungi.
Când combustibilul este ars la temperaturi cuprinse între 450 și 500 °C, producția este foarte scăzută atât în reziduuri solide, cât și în gaz. Acesta din urmă, însă, nu este de în altă calitate, deoarece are puterea calorică maximă.
Unde poate fi folosit gaz
Procedeul de piroliză permite astfel încălzirea diferitelor tipuri de spații cu cea mai mică pierdere de combustibil. De asemenea, prin utilizarea acestei reacții, mediul este menținut curat. Dar unde poate fi folosit gazul de piroliză format în timpul arderii combustibilului într-un mediu fără oxigen?
Acest produs de ardere astăzi este considerat la nivel mondial în primul rând ca o sursă economică alternativă de energie termică. În unele țări europene, gazul de piroliză este obișnuit de mult timpcombustibil utilizat de echipamentele care încălzesc apă (pentru sisteme de încălzire și apă caldă), electricitate, abur.
Cazane
Din cele mai vechi timpuri, oamenii și-au încălzit casele folosind sobe convenționale care funcționează pe lemne și cărbune. Ulterior, casele au început să fie dotate cu cazane moderne pe combustibil solid care funcționează cu același tip de combustibil. Astfel de unități sunt folosite pentru a încălzi casele în vremea noastră. Sunt ieftine și pentru instalarea lor nu este necesară obținerea de autorizații în diferite cazuri. Cu toate acestea, cazanele convenționale cu combustibil solid au un dezavantaj destul de serios. Ei consumă combustibil extrem de neeconomic. O mulțime de reziduuri de ardere rămân în camerele unor astfel de unități. În plus, o parte din căldura generată de astfel de echipamente zboară pur și simplu „în jos pe coș” împreună cu fumul.
Inginerii care au decis să corecteze acest minus al cazanelor cu combustibil solid și, în cele din urmă, au venit cu unități de încălzire prin piroliză care sunt economice și ușor de utilizat. În astfel de cazane, printre altele, există camere suplimentare în care are loc arderea ulterioară a gazului de piroliză.
Reacția în agregatele acestui soi are loc cu o deficiență puternică de oxigen (15%). Lemnul sau orice alt combustibil din acest tip de echipamente se descompune în gaze și o cantitate mică de reziduuri anorganice. Pentru gazele de piroliză, temperatura de ardere în post-arzător poate ajunge până la 110-1200 °C.
Unde se mai folosește gaz
Cea mai utilizată piroliză, prin urmare, primită în sistemele de încălzire și încălzire a apei. De asemenea, această reacție este utilizată pe scară largă:
- în industria de prelucrare;
- în substanță chimică;
- când se dezinfectează.
Uneori, gazul de piroliză este folosit astăzi și ca combustibil pentru diferite tipuri de echipamente sau, după cum am menționat deja, pentru mașini.
Centrale generatoare de gaz
Echipamentele de acest tip sunt folosite pentru a produce combustibil de piroliză de în altă calitate, care în unele cazuri poate înlocui, de exemplu, gazul natural tradițional. Astfel de instalații sunt cuptoare ermetice cu alimentare reglabilă cu aer. Coșul de fum al acestui tip de echipamente poate fi, printre altele, blocat.
Obțineți gaz de piroliză în astfel de instalații, după cum urmează:
- Forțați aerul în cuptor printr-o pompă.
- După încălzirea conținutului instalației la o anumită temperatură, alimentarea cu aer este oprită.
- Fum negru dens care iese din unitate este curățat de funingine folosind cicloni.
- Îndepărtați vaporii de apă din gazul de piroliză pentru a crește temperatura de ardere a acestuia (treceți printr-un răcitor).
- Gazul este introdus în filtrul fin, al cărui design include un rezervor de apă, instalație electrostatică și cartușe de carton.
Purificarea gazelor de piroliză înainte de utilizarea lor în industrie și, uneori, în viața de zi cu zi, trebuie efectuată fără greșeală. Particulele solide și tot felul de impurități chimice pot provoca daune echipamentelor,functioneaza cu acest tip de combustibil. Mai mult, de exemplu, gazul de piroliză poate fi pompat într-un cilindru.
Folosirea combustibilului de la un generator de gaz acasă
Instalațiile de acest tip sunt cel mai des folosite, desigur, în producție. Dar uneori sunt achiziționate pentru case private. Obținerea gazului de piroliză acasă este o chestiune relativ simplă. Unii meșteri fac adesea chiar și generatoare de gaz cu propriile mâini.
Gazul obtinut din instalatiile casnice poate fi folosit in diferite scopuri. Foarte des, de exemplu, comercianții privați conectează sobele obișnuite la generatoarele de gaz. Arderea gazului de piroliză nu este la fel de intensă ca gazul natural. Cu toate acestea, este încă destul de convenabil să folosiți aragazul în scopul propus.
De asemenea, de exemplu, un generator autogen este adesea conectat la generatoarele de gaz în viața de zi cu zi. Când oxigenul este furnizat cu gaz natural, temperatura flăcării în astfel de echipamente ajunge la 2000 °C.
După cum sa menționat deja, acasă, gazul de piroliză poate fi folosit și ca combustibil pentru mașini. Pentru o astfel de aplicație, motorul mașinii va trebui doar modificat ușor. În același timp, atât motoarele pe benzină, cât și motoarele diesel pot funcționa cu un astfel de combustibil. Un astfel de gaz este folosit acasă, adesea în generatoarele de energie.
Funcțiile aplicației
Astfel, gazul de piroliză are un grad de transfer de căldură ceva mai scăzut decât cel natural sau lichefiat. Prin urmare, pentru funcționarea corectă a diferitelor tipuri de încălzire șiechipament de bucătărie, atunci când îl utilizați, pentru arderea corectă, mai intensă, este necesar să creșteți aprovizionarea acestuia.
În echipamentele de bucătărie, jeturile pot fi găurite pentru aceasta, de exemplu. Cuptorul cu gaz de piroliză în acest caz va funcționa în același mod ca și pe gazul natural. Adică, intensitatea arderii combustibilului va fi aceeași. De asemenea, pentru a transfera diferite tipuri de echipamente la un alt tip de gaz, firmware-ul acestuia este adesea schimbat. La vehiculele care funcționează cu un astfel de combustibil, sistemul de alimentare este înlocuit complet.
Mașini de ardere a lemnului
În Uniunea Sovietică, la începutul anilor 1920, camioanele cu generatoare de gaz au fost utilizate pe scară largă. În acei ani, am efectuat chiar și teste competitive ale unor astfel de mașini în țara noastră.
Primul motor generator de gaz pentru o mașină din URSS a fost instalat de profesorul V. S. Naumov în 1927. În 1928, Institutul Științific de Automobile și Tractor a început să proiecteze astfel de mașini în Rusia. Specialiștii acestei instituții au efectuat apoi experimente cu mașini străine „Imbert-Dietrich” și „Pip”.
Primul generator de gaz NATI-1 construit la noi a lucrat pe lemn obișnuit. În 1932 a fost creată și instalația NATI-3, proiectată pentru o ambarcațiune cu motor. În același timp, în Rusia a apărut primul generator de gaz pentru automobile, creat cu sprijinul societății Avtodor. A primit numele „Avtodor-1”. Chiar și mai târziu, în URSS au fost dezvoltate câteva instalații mai avansate de acest tip. Compoziția gazului de piroliză obținut din acesteautilizare, a fost de fapt de foarte în altă calitate. Vehiculele alimentate cu acest combustibil sunt cunoscute pentru fiabilitatea, performanța superioară și durata de viață lungă.
În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, camioanele cu generatoare de gaz ZIS-5 și GAZ-AA au fost utilizate în mod activ în fața și în spate în URSS. Până la sfârșitul războiului, în țară erau deja în funcțiune aproximativ 200 de mii de mașini cu motoare cu gaz piroliză.
Desigur, utilizarea unui astfel de combustibil a fost cauzată în primul rând de lipsa produselor petroliere din țară la acea vreme. Totuși, nu trebuie să credem că gazul de piroliză a fost folosit doar din cauza deficitului bugetului de stat. Un astfel de combustibil în acele vremuri era considerat destul de eficient și promițător și era folosit nu numai în Rusia. De exemplu, în anii 20-30 ai secolului trecut, vehiculele de piroliză s-au răspândit în țări precum Franța, Germania, Marea Britanie, Finlanda și Suedia. De asemenea, mașinile care funcționează cu astfel de gaz au fost utilizate pe scară largă în unele țări asiatice. De exemplu, mașinile de acest tip erau operate cu succes la acel moment în China, Japonia și India.
Context istoric
Piroliza lemnului este unul dintre primele procese chimice care a început să fie folosit în mod activ de oameni. În Rusia, de exemplu, o astfel de reacție a fost utilizată pe scară largă încă din secolul al XII-lea pentru producția de rășină de pin. Acesta din urmă a fost folosit în continuare pentru impregnarea frânghiilor, precum și pentru prelucrarea vaselor fluviale și maritime. La scară industrială, suedezii au fost primii care au folosit piroliza pentru a impregna lemnul. În această țară, o astfel de reacție este șifolosit la fabricarea rășinii de impregnare.
La începutul secolului al XX-lea, unele dintre cele mai bune școli de piroliză a lemnului din lume s-au format în Rusia. Acest lucru s-a datorat, desigur, în primul rând faptului că multe păduri cresc pe teritoriul țării noastre. Înainte de utilizarea gazului natural, noi, în Rusia, aveam echipamente puternice de generare a gazelor instalate la multe întreprinderi. Astfel de instalații au fost folosite mult timp înainte de apariția celor alimentate cu gaz natural.
Bineînțeles, mai târziu, astfel de echipamente au fost declarate învechite. Generatoarele de gaz au fost scoase din fabrici. Și până acum, din păcate, piroliza ca tip de combustibil alternativ economic, spre deosebire de țările europene, nu a devenit larg răspândită în Federația Rusă. Cu toate acestea, acest tip de combustibil în Rusia este în prezent recunoscut ca fiind destul de promițător. Prin urmare, este posibil ca în viitorul apropiat gazul de piroliză să fie folosit mult mai pe scară largă în țara noastră. La urma urmei, utilizarea unui astfel de combustibil permite nu numai să economisiți bani, ci și să economisiți mediul.
