Potreba po uporabi varčnih goriv je v svetu že dolgo zamujala. Na primer, pirolizni plin se danes v Evropi že široko uporablja. Na takšno gorivo lahko delujejo vse vrste kuhinjske opreme, ogrevalnih inštalacij in celo avtomobilov.
Definicija
Pravzaprav pod samim konceptom "pirolize" kemiki razumejo razgradnjo snovi na molekularni ravni pod vplivom visoke temperature, običajno v odsotnosti zraka. Kompleksne spojine v takih pogojih razpadejo na enostavnejše. V tem primeru se v mediju tvorijo različne vrste novih elementov. V bistvu je piroliza tako običajen postopek suhe destilacije.
Plin iz drv
Pri zgorevanju goriva pri visokih temperaturah v okolju brez kisika nastanejo naslednji produkti zgorevanja:
- pirolizni plin;
- pirolizna smola (tekoči izdelek).
Prvi izdelek s seznama ima med drugim lastnost, ki lahko nastane tudi pri zgorevanju goriva v kisikovem okolju. Vendar pa je v tem primeru plin mogoče dobiti le, če gorivo zgoreva pri temperaturi, ki ni nižja od 500 °C.
Katere izdelke je mogoče uporabiti
Pirolizni kotli v domovih lahko delujejo na navadnem lesu ali posebnih paletah, na primer iz žagovine ali stisnjenih lesnih ostružkov. Piroliziramo lahko tudi različne vrste gospodinjskih in industrijskih odpadkov. Na podoben način se kurijo, na primer guma, stare avtomobilske gume, plastika, stare stvari itd. V tem primeru piroliza omogoča ne le pridobivanje določene količine toplote, ampak tudi ohranjanje čistega okolja. Konec koncev, kot veste, se plastika dolgo ne razgradi v tleh. Materiali, ki vsebujejo olje različnih vrst, onesnažujejo tako tla kot vodna telesa.
Prav tako se lahko zažge na podoben način:
- papir, karton, tekstil;
- metan;
- ogljikovodiki;
- šota;
- skladiščni les (vključno s kemično impregniranim lesom);
- slama, listi, lupine orehov, plevel.
Poleg tega se lahko z reakcijo pirolize reciklirajo ostanki barve, olja itd. To tudi pomaga ohranjati čisto okolje.
Sestava
Nastali pirolizni plin vsebuje med drugim veliko trdnih delcev, običajno v obliki saj. Vsebuje tudi različne vrste kemičnih sestavin, na primer vodik. Vendar pa glavnasestava piroliznega plina je še vedno naslednja:
- hlapni ogljikovodiki;
- ogljikov monoksid.
Zelo nevaren za zdravje ljudi in celo njegovo življenje, CO v takšni reakciji nastane zaradi nepopolnega zgorevanja oglja.
Vrste pirolize
Trenutno obstajata le dve glavni vrsti takšnih reakcij. Piroliza je lahko:
- suho;
- oksidativno.
Prva vrsta reakcij pa je razdeljena na:
- nizka temperatura;
- visoka temperatura.
Kako nastane plin: oksidativna piroliza
Ta reakcija se trenutno imenuje najbolj okolju prijazna in produktivna. Piroliza se v tem primeru pojavi pri zelo visokih temperaturah. Na primer, ko se metan zgoreva na ta način, se mu pomeša določen odstotek kisika. Z delnim zgorevanjem snov v tem primeru sprosti ogromno energije. Posledično se ostanki mešanice segrejejo na temperaturo 16000 ° C.
Reakcija oksidativne pirolize se uporablja predvsem za sežiganje različnih industrijskih materialov, ki vsebujejo olje, pa tudi plastike in gume. Plin v tem primeru lahko gre na primer za ogrevanje trgovin samega podjetja za odstranjevanje odpadkov.
Suha piroliza
Ta reakcija poteka brez sodelovanja kisika in je, kot že omenjeno, lahko nizka ali visoka temperatura. V prvem primerugorivo se segreje do največ - do 1000 ° C, v drugem - nad 1000 ° C. Za pridobitev velike količine samega piroliznega plina se uporabljajo predvsem visokotemperaturne reakcije.
Ko gorivo zgorevamo v okolju do 800 °C, dobimo precej plina z nizko kalorično vrednostjo. Tudi v tem primeru ostane dokaj majhna količina koksa in tekočih smol.
Najbolj primerno je pridobiti pirolizni plin pri temperaturi od 900 do 1000 °C. V tem primeru je že največji odstotek njegove proizvodnje. V tem primeru ima tako pridobljen plin minimalno kalorično vrednost. Tak izdelek med drugim velja za visokokakovostno gorivo, primerno za prevoz na dolge razdalje.
Ko gorivo gori pri temperaturah med 450 in 500 °C, je proizvodnja zelo nizka tako v trdnih ostankih kot v plinu. Slednje pa ni kakovostno, saj ima največjo kurilno vrednost.
Kje je mogoče uporabiti plin
Proces pirolize tako omogoča ogrevanje različnih vrst prostorov z najmanjšo izgubo goriva. Tudi z uporabo te reakcije je okolje čisto. Toda kje se lahko uporabi pirolizni plin, ki nastane med zgorevanjem goriva v okolju brez kisika?
Ta produkt zgorevanja danes velja po vsem svetu predvsem kot alternativni varčen vir toplotne energije. V nekaterih evropskih državah je pirolizni plin že dolgo pogostgorivo, ki ga uporablja oprema za ogrevanje vode (za sisteme za ogrevanje in toplo vodo), elektriko, paro.
kotli
Že od antičnih časov so ljudje ogrevali svoje domove z običajnimi pečmi, ki delujejo na drva in premog. Kasneje so hiše začele opremljati s sodobnimi kotli na trda goriva, ki delujejo na isto vrsto goriva. Takšne enote se v našem času uporabljajo za ogrevanje domov. So poceni in za njihovo namestitev ni potrebno pridobiti dovoljenj v različnih primerih. Vendar imajo običajni kotli na trda goriva eno precej resno pomanjkljivost. Gorivo porabljajo izjemno neekonomično. V komorah takšnih enot ostane veliko ostankov izgorevanja. Poleg tega del toplote, ki jo ustvari taka oprema, preprosto leti "po dimniku" skupaj z dimom.
Inženirji, ki so se odločili popraviti ta minus kotlov na trda goriva in so na koncu prišli do piroliznih grelnih enot, ki so ekonomične in enostavne za uporabo. V takih kotlih so med drugim dodatne komore, v katerih poteka dogorevanje piroliznega plina.
Reakcija v agregatih te sorte poteka z močnim pomanjkanjem kisika (15%). Les ali katero koli drugo gorivo v tej vrsti opreme se razgradi na pline in majhno količino anorganskih ostankov. Pri piroliznih plinih lahko temperatura zgorevanja v naknadnem zgorevanju doseže 110-1200 °C.
Kje se drugje uporablja plin
Najpogosteje uporabljena piroliza, torej v sistemih za ogrevanje in ogrevanje vode. Tudi ta reakcija se pogosto uporablja:
- v predelovalni industriji;
- v kemični;
- pri dezinfekciji.
Včasih se pirolizni plin danes uporablja tudi kot gorivo za različne vrste opreme ali, kot že omenjeno, avtomobile.
elektrarne za proizvodnjo plina
Oprema te vrste se uporablja za proizvodnjo visokokakovostnega goriva za pirolizo, ki lahko v nekaterih primerih nadomesti, na primer, tradicionalni zemeljski plin. Takšne instalacije so hermetične peči z nastavljivim dovodom zraka. Dimnik te vrste opreme je lahko med drugim blokiran.
Pridobite pirolizni plin v takšnih napravah, kot sledi:
- Potisnite zrak v peč skozi črpalko.
- Po segrevanju vsebine inštalacije na določeno temperaturo se dovod zraka ustavi.
- Gost črn dim, ki izhaja iz enote, se očisti saj s cikloni.
- Odstranite vodno paro iz piroliznega plina, da povečate njegovo temperaturo zgorevanja (prehodite skozi hladilnik).
- Plin se dovaja v fini filter, katerega zasnova vključuje rezervoar za vodo, elektrostatično namestitev in kartonske kartuše.
Čiščenje piroliznih plinov pred njihovo uporabo v industriji, včasih pa tudi v vsakdanjem življenju, je treba nujno izvesti. Trdni delci in vse vrste kemičnih nečistoč lahko poškodujejo opremo,deluje na to vrsto goriva. Nadalje lahko na primer pirolizni plin črpamo v jeklenko.
Uporaba goriva iz plinskega generatorja doma
Takšne inštalacije se seveda najpogosteje uporabljajo v proizvodnji. Toda včasih so kupljeni za zasebne domove. Pridobivanje piroliznega plina doma je razmeroma preprosta zadeva. Nekateri obrtniki pogosto celo izdelajo plinske generatorje z lastnimi rokami.
Plin, pridobljen iz domačih naprav, se lahko uporablja za različne namene. Zelo pogosto na primer zasebni trgovci navadne peči priključijo na plinske generatorje. Zgorevanje piroliznega plina ni tako intenzivno kot zemeljski plin. Vendar pa je peč še vedno zelo priročno uporabljati za predvideni namen.
Prav tako je na primer avtogeni generator v vsakdanjem življenju pogosto povezan s plinskimi generatorji. Ko se kisik dobavlja z zemeljskim plinom, temperatura plamena v takšni opremi doseže 2000 °C.
Kot že omenjeno, lahko pirolizni plin doma uporabljamo tudi kot gorivo za avtomobile. Za takšno uporabo bo treba motor stroja le nekoliko spremeniti. Hkrati lahko tako bencinski kot dizelski motorji delujejo na takšno gorivo. Tak plin se uporablja doma, pogosto v električnih generatorjih.
Funkcije aplikacije
Tako ima pirolizni plin nekoliko nižjo stopnjo prenosa toplote kot naravni ali utekočinjen. Zato za pravilno delovanje različnih vrst ogrevanja inkuhinjska oprema, pri njeni uporabi je za pravilno in intenzivnejše zgorevanje potrebno povečati njeno zalogo.
V kuhinjski opremi lahko za to na primer vrtate curke. Plinska peč za pirolizo bo v tem primeru delovala na enak način kot na zemeljski plin. To pomeni, da bo intenzivnost zgorevanja goriva enaka. Tudi za prenos različnih vrst opreme na drugo vrsto plina se pogosto spreminja vdelana programska oprema. Pri vozilih, ki delujejo na takšno gorivo, je sistem za gorivo popolnoma zamenjan.
stroji za kurjenje lesa
V Sovjetski zvezi v zgodnjih dvajsetih letih prejšnjega stoletja so bili tovornjaki z generatorji plina zelo razširjeni. V tistih letih smo pri nas izvajali celo konkurenčne teste tovrstnih avtomobilov.
Prvi motor plinskega generatorja za avtomobil v naši ZSSR je leta 1927 namestil profesor V. S. Naumov. Leta 1928 je Znanstveni avtomobilski in traktorski inštitut začel načrtovati takšne avtomobile v Rusiji. Strokovnjaki te ustanove so nato izvedli poskuse s tujimi stroji "Imbert-Dietrich" in "Pip".
Prvi plinski generator NATI-1, zgrajen pri nas, je deloval na navaden les. Leta 1932 je nastala tudi instalacija NATI-3, zasnovana za motorni čoln. Hkrati se je v Rusiji pojavil prvi avtomobilski plinski generator, ustvarjen s podporo društva Avtodor. Prejel je ime "Avtodor-1". Še kasneje je bilo v ZSSR razvitih več naprednejših instalacij te vrste. Sestava piroliznega plina, pridobljenega iz njihoveuporaba, je bila pravzaprav zelo kakovostna. Vozila, ki jih poganja to gorivo, so znana po svoji zanesljivosti, vrhunski zmogljivosti in dolgi življenjski dobi.
Med drugo svetovno vojno so se tovornjaki z generatorji plina ZIS-5 in GAZ-AA aktivno uporabljali na frontah in zadaj v ZSSR. Do konca vojne je v državi obratovalo že približno 200 tisoč avtomobilov s piroliznimi plinskimi motorji.
Seveda je bila uporaba takšnega goriva posledica predvsem pomanjkanja naftnih derivatov v takratni državi. Ne smemo pa misliti, da je bil pirolizni plin uporabljen le zaradi primanjkljaja državnega proračuna. Takšno gorivo je v tistih dneh veljalo za precej učinkovito in obetavno in se je uporabljalo ne samo v Rusiji. Na primer, v 20-30-ih letih prejšnjega stoletja so pirolizna vozila postala razširjena v državah, kot so Francija, Nemčija, Velika Britanija, Finska in Švedska. Tudi stroji, ki delujejo na takšen plin, so se v nekaterih azijskih državah pogosto uporabljali. Na primer, avtomobili te vrste so bili takrat uspešno upravljani na Kitajskem, Japonskem in v Indiji.
Zgodovinsko ozadje
Piroliza lesa je eden prvih kemičnih procesov, ki so ga ljudje začeli aktivno uporabljati. V Rusiji, na primer, so takšno reakcijo široko uporabljali že v 12. stoletju za proizvodnjo borove smole. Slednje so nadalje uporabljali za impregniranje vrvi, pa tudi za obdelavo rečnih in morskih plovil. V industrijskem obsegu so bili Švedi prvi, ki so uporabili pirolizo za impregniranje lesa. Tudi v tej državi je takšna reakcijauporablja se za izdelavo impregnacijske smole.
Na začetku 20. stoletja so bile v Rusiji ustanovljene nekatere najboljše šole za pirolizo lesa na svetu. To je bilo seveda predvsem posledica dejstva, da na ozemlju naše države raste veliko gozdov. Pred uporabo zemeljskega plina smo imeli v Rusiji v številnih podjetjih nameščeno močno opremo za proizvodnjo plina. Takšne inštalacije so se uporabljale že dolgo pred pojavom tistih, ki jih poganja zemeljski plin.
Seveda je bila kasneje takšna oprema razglašena za zastarelo. Plinski generatorji so bili odstranjeni iz tovarn. In do zdaj, na žalost, piroliza kot vrsta alternativne ekonomične vrste goriva, v nasprotju z evropskimi državami, v Ruski federaciji ni postala razširjena. Vendar pa je ta vrsta goriva v Rusiji trenutno priznana kot precej obetavna. Zato je možno, da se bo v bližnji prihodnosti pirolizni plin pri nas uporabljal veliko širše. Navsezadnje uporaba takšnega goriva omogoča ne samo prihranek denarja, ampak tudi ohranjanje okolja.
