Behovet av att använda ekonomiska bränslen har funnits länge i världen. Till exempel används pyrolysgas redan idag flitigt i Europa. All sorts köksutrustning, värmeinstallationer och till och med bilar kan drivas med sådant bränsle.
Definition
Under själva begreppet "pyrolys" förstår kemister faktiskt nedbrytningen av ett ämne på molekylär nivå under inverkan av hög temperatur, vanligtvis i frånvaro av luft. Komplexa föreningar under sådana förhållanden sönderfaller till enklare. I detta fall bildas olika typer av nya element i mediet. I huvudsak är pyrolys således en konventionell torrdestillationsprocess.
Gas från ved
När bränsle förbränns vid höga temperaturer i en syrefri miljö, bildas följande förbränningsprodukter:
- pyrolysgas;
- pyrolysharts (flytande produkt).
Första produkten från listan har bland annat den egenskap som även kan bildas vid förbränning av bränsle i syremiljö. Men i detta fall kan gas erhållas endast om bränslet förbränns vid en temperatur som inte är lägre än 500 °C.
Vilka produkter kan användas
Pyrolyspannor i bostäder kan köras på vanligt ved eller specialpallar, till exempel från sågspån eller pressade träspån. Olika typer av hushålls- och industriavfall kan också pyrolyseras. Det bränns på liknande sätt, till exempel gummi, gamla bildäck, plast, gamla saker etc. I det här fallet tillåter pyrolys inte bara att få en viss mängd värme, utan också att hålla miljön ren. När allt kommer omkring, som du vet, sönderfaller plast inte i marken under lång tid. Oljeh altiga material av olika slag förorenar både själva marken och vattendrag.
Kan även brännas på liknande sätt:
- papper, kartong, textilier;
- metan;
- kolväten;
- torv;
- råvara (inklusive kemiskt impregnerat trä);
- halm, löv, nötskal, ogräs.
Dessutom kan färgrester, oljor etc. återvinnas genom pyrolysreaktionen. Detta hjälper också till att hålla miljön ren.
Composition
Den resulterande pyrolysgasen innehåller bland annat mycket partiklar, vanligtvis i form av sot. Den innehåller också olika typer av kemiska komponenter, till exempel väte. Men det viktigastesammansättningen av pyrolysgasen är fortfarande följande:
- flyktiga kolväten;
- kolmonoxid.
Mycket farligt för människors hälsa och till och med hans liv, CO i en sådan reaktion bildas på grund av ofullständig förbränning av träkol.
Typer av pyrolys
För närvarande finns det bara två huvudtyper av sådana reaktioner. Pyrolys kan vara:
- torrt;
- oxidativ.
Den första typen av reaktioner är i sin tur uppdelad i:
- låg temperatur;
- hög temperatur.
Hur gas produceras: oxidativ pyrolys
Denna reaktion kallas för närvarande den mest miljövänliga och produktiva. Pyrolys sker i detta fall vid mycket höga temperaturer. Till exempel när metan förbränns på detta sätt blandas en viss procent syre med det. Vid partiell förbränning frigör ämnet i detta fall en enorm mängd energi. Som ett resultat upphettas resterna av blandningen till en temperatur av 16000 °C.
Reaktionen av oxidativ pyrolys används främst för att bränna olika industriella material som innehåller olja, såväl som plast och gummi. Gas i det här fallet kan till exempel gå till att värma upp sophanteringsföretagets butiker.
Torr pyrolys
Denna reaktion sker utan medverkan av syre och kan, som redan nämnts, i sin tur vara låg eller hög temperatur. I det första falletbränslet värms upp till ett maximum - upp till 1000 ° C, i den andra - över 1000 ° C. För att erhålla en stor mängd pyrolysgas själv används främst högtemperaturreaktioner.
När bränsle förbränns i en miljö upp till 800 °C erhålls ganska mycket gas med lågt värmevärde. Även i detta fall återstår en ganska liten mängd koks och flytande hartser.
Det mest lämpliga är att erhålla pyrolysgas vid en temperatur på 900 till 1000 °C. I det här fallet finns det redan en maximal procentandel av dess produktion. I detta fall har gasen som erhålls på detta sätt ett lägsta värmevärde. En sådan produkt anses bland annat vara högkvalitativt bränsle, lämpligt för transport över långa avstånd.
När bränsle förbränns vid temperaturer mellan 450 och 500 °C är uteffekten mycket låg i både fasta rester och gas. Den senare är dock inte av hög kvalitet, eftersom den har det maximala värmevärdet.
Där gas kan användas
Pyrolysprocessen tillåter alltså uppvärmning av olika typer av lokaler med minsta bränsleförlust. Genom att använda denna reaktion hålls miljön också ren. Men var kan den pyrolysgas som bildas vid förbränning av bränsle i en syrefri miljö användas?
Denna förbränningsprodukt anses i dag över hela världen främst vara en alternativ ekonomisk källa för termisk energi. I vissa europeiska länder har pyrolysgas länge varit vanligbränsle som används av utrustning som värmer vatten (för värme- och varmvattensystem), el, ånga.
Pannar
Sedan urminnes tider har människor värmt upp sina hem med konventionella kaminer som drivs med ved och kol. Senare började husen utrustas med moderna fastbränslepannor som drivs med samma typ av bränsle. Sådana enheter används för att värma hem i vår tid. De är billiga och för installationen är det inte nödvändigt att få tillstånd i olika fall. Konventionella fastbränslepannor har emellertid en ganska allvarlig nackdel. De förbrukar bränsle extremt oekonomiskt. En hel del förbränningsrester finns kvar i kamrarna i sådana enheter. Dessutom flyger en del av värmen som genereras av sådan utrustning helt enkelt "nedför skorstenen" tillsammans med röken.
Ingenjörer som bestämde sig för att korrigera detta minus med fastbränslepannor och så småningom kom på pyrolysvärmeenheter som är ekonomiska och lätta att använda. I sådana pannor finns bland annat ytterligare kammare där efterförbränning av pyrolysgas sker.
Reaktionen i aggregaten av denna sort fortskrider med stark syrebrist (15%). Trä eller annat bränsle i denna typ av utrustning bryts ner till gaser och en liten mängd oorganiska rester. För pyrolysgaser kan förbränningstemperaturen i efterbrännaren nå upp till 110-1200 °C.
Var annars används gas
Den mest använda pyrolysen tas därför emot i värme- och vattenvärmesystem. Även denna reaktion används ofta:
- i bearbetningsindustrin;
- i kemikalier;
- vid desinficering.
Ibland används pyrolysgas idag även som bränsle för olika typer av utrustning eller, som redan nämnts, bilar.
Gasgenererande anläggningar
Utrustning av den här typen används för att producera högkvalitativt pyrolysbränsle, som i vissa fall kan ersätta till exempel traditionell naturgas. Sådana installationer är hermetiska ugnar med justerbar lufttillförsel. Skorstenen på denna typ av utrustning kan bland annat vara blockerad.
Få pyrolysgas i sådana installationer enligt följande:
- Tvinga in luft i ugnen genom en pump.
- Efter uppvärmning av innehållet i installationen till en viss temperatur, stoppas lufttillförseln.
- Tät svart rök som kommer ut ur enheten rengörs från sot med hjälp av cykloner.
- Ta bort vattenånga från pyrolysgasen för att öka dess förbränningstemperatur (passera genom en kylare).
- Gasen matas in i finfiltret, vars design inkluderar en vattentank, elektrostatisk installation och kartongpatroner.
Rening av pyrolysgaser innan de används i industrin, och ibland i vardagen, måste utföras utan att misslyckas. Fasta partiklar och alla typer av kemiska föroreningar kan orsaka skador på utrustning,körs på denna typ av bränsle. Vidare kan till exempel pyrolysgas pumpas in i en cylinder.
Använda bränsle från en gasgenerator hemma
Installationer av denna typ används naturligtvis oftast i produktionen. Men ibland köps de till privata hem. Att få pyrolysgas hemma är en relativt enkel sak. Vissa hantverkare gör ofta till och med gasgeneratorer med sina egna händer.
Gasen som erhålls från hushållsinstallationer kan användas för olika ändamål. Mycket ofta ansluter till exempel privata handlare vanliga kaminer till gasgeneratorer. Förbränningen av pyrolysgas är inte lika intensiv som naturgas. Det är dock fortfarande ganska bekvämt att använda kaminen för sitt avsedda ändamål.
Också till exempel kopplas en autogen generator ofta till gasgeneratorer i vardagen. När syre tillförs med naturgas når flamtemperaturen i sådan utrustning 2000 °C.
Som redan nämnts, hemma kan pyrolysgas också användas som bilbränsle. För en sådan applikation behöver maskinens motor endast modifieras något. Samtidigt kan både bensin- och dieselmotorer arbeta på sådant bränsle. Sådan gas används hemma, ofta i kraftgeneratorer.
Applikationsfunktioner
Pyrolysgas har alltså en något lägre grad av värmeöverföring än naturlig eller flytande. Därför, för korrekt drift av olika typer av uppvärmning ochköksutrustning, när den används, för korrekt, mer intensiv förbränning, är det nödvändigt att öka dess utbud.
I köksutrustning kan till exempel strålar borras för detta. Pyrolysgasugnen kommer i detta fall att fungera på samma sätt som på naturgas. Det vill säga, intensiteten av förbränning av bränslet kommer att vara densamma. Dessutom, för att överföra olika typer av utrustning till en annan typ av gas, ändras dess firmware ofta. I fordon som körs på sådant bränsle byts bränslesystemet helt ut.
vedeldningsmaskiner
I Sovjetunionen i början av 1920-talet användes gasgeneratorlastbilar mycket flitigt. Under de åren genomförde vi till och med konkurrenskraftiga tester av sådana bilar i vårt land.
Den första gasgeneratormotorn för en bil i vårt Sovjetunionen installerades av professor V. S. Naumov 1927. 1928 började Scientific Automotive and Tractor Institute designa sådana bilar i Ryssland. Specialisterna på denna institution utförde sedan experiment med utländska maskiner "Imbert-Dietrich" och "Pip".
Den första NATI-1-gasgeneratorn som byggdes i vårt land arbetade på vanligt trä. 1932 skapades också NATI-3-installationen, designad för en motorbåt. Samtidigt dök den första bilgasgeneratorn upp i Ryssland, skapad med stöd av Avtodor-samhället. Den fick namnet "Avtodor-1". Ännu senare utvecklades flera mer avancerade installationer av denna typ i Sovjetunionen. Sammansättningen av pyrolysgasen som erhålls från derasanvändning, var faktiskt mycket hög kvalitet. Fordon som drivs med detta bränsle har varit kända för sin tillförlitlighet, överlägsna prestanda och långa livslängd.
Under andra världskriget användes gasgeneratorlastbilar ZIS-5 och GAZ-AA aktivt längst fram och bak i Sovjetunionen. I slutet av kriget var omkring 200 tusen bilar med pyrolysgasmotorer redan i drift i landet.
Naturligtvis orsakades användningen av sådant bränsle främst av bristen på oljeprodukter i landet vid den tiden. Man ska dock inte tro att pyrolysgas användes enbart på grund av statsbudgetens underskott. Sådant bränsle på den tiden ansågs vara ganska effektivt och lovande och användes inte bara i Ryssland. Till exempel, på 20-30-talet av förra seklet, blev pyrolysfordon utbredd i länder som Frankrike, Tyskland, Storbritannien, Finland och Sverige. Maskiner som arbetade på sådan gas användes också i stor utsträckning i vissa asiatiska länder. Till exempel kördes bilar av denna typ framgångsrikt vid den tiden i Kina, Japan och Indien.
Historisk bakgrund
Träpyrolys är en av de första kemiska processerna som började användas aktivt av människor. I Ryssland, till exempel, användes en sådan reaktion i stor utsträckning redan på 1100-talet för tillverkning av tallharts. Den senare användes vidare för impregnering av rep, samt för bearbetning av flod- och sjöfartyg. I industriell skala var svenskarna först med att använda pyrolys för att impregnera trä. I det här landet är en sådan reaktion ocksåanvänds för att tillverka impregneringsharts.
I början av 1900-talet bildades några av de bästa träpyrolysskolorna i världen i Ryssland. Detta berodde naturligtvis främst på att många skogar växer på vårt lands territorium. Före användningen av naturgas hade vi i Ryssland kraftfull gasgenererande utrustning installerad på många företag. Sådana anläggningar användes under lång tid innan tillkomsten av de som drivs med naturgas.
Såklart, senare förklarades sådan utrustning föråldrad. Gasgeneratorerna togs bort från fabrikerna. Och tills nu, tyvärr, har pyrolys som en typ av alternativ ekonomisk typ av bränsle, i motsats till europeiska länder, inte blivit utbredd i Ryska federationen. Men denna typ av bränsle i Ryssland anses för närvarande vara ganska lovande. Därför är det möjligt att pyrolysgas inom en snar framtid kommer att användas mycket mer allmänt i vårt land. När allt kommer omkring tillåter användningen av sådant bränsle inte bara att spara pengar utan också att spara miljön.
