Gazul de piroliză: producție, temperatură de ardere, aplicație

Nevoia de carburanți eficienți a apărut de mult timp. Gazul de piroliză este deja utilizat pe scară largă în Europa, de exemplu. Acest combustibil poate face să funcționeze tot felul de echipamente de gătit, sisteme de încălzire și chiar mașini.

Definiție

Piroliza este, de fapt, termenul folosit de chimiști pentru a descrie dezintegrarea unei substanțe la nivel molecular sub efectul căldurii, de obicei la o temperatură extrem de ridicată în absența aer. În astfel de condiții, compușii complecși se descompun în compuși mai simpli. În acest proces, în mediu se formează tot felul de elemente noi. În esență, piroliza este, prin urmare, un proces normal de distilare uscată.

Gaz din lemn de foc

Atunci când combustibilul este ars la temperaturi ridicate într-un mediu lipsit de oxigen, se obțin următorii produse de ardere

• gaz de piroliză;

• rășină de piroliză (produs lichid).

Primul produs de pe listă are, printre altele, particularitatea că poate fi format și prin arderea combustibililor într-un mediu cu oxigen. Cu toate acestea, obținerea gazului în acest caz este posibilă numai prin arderea combustibilului la o temperatură nu mai mică de 500 °C.

Ce produse pot fi utilizate

Cazanele de piroliză din locuințe pot funcționa cu lemn obișnuit sau cu paleți speciali de, de exemplu, rumeguș sau așchii de lemn comprimate. Toate tipurile de deșeuri municipale și industriale pot fi, de asemenea, pirolizate. cauciucul, anvelopele vechi de mașină, plasticul, produsele scoase din uz etc. pot fi incinerate în același mod. În acest caz, piroliza nu numai că produce o anumită cantitate de căldură, dar păstrează și mediul curat. Materialele plastice nu au nevoie de mult timp pentru a se descompune în sol. Cu toate acestea, diferite tipuri de materiale care conțin petrol sunt foarte contaminate ca ei înșiși solurile, precum și corpurile de apă.

Alți combustibili care pot fi incinerați în acest mod includ:

• hârtie, carton, textile;

• metan;

• hidrocarburi;

• turbă;

• lemn nesaturat (inclusiv lemn impregnat chimic); - hidrocarburi

• paie, frunze, coji de nucă, buruieni.

În plus, prin reacția de piroliză pot fi recuperate particule rămase de vopsea, ulei etc.; turbă; lignină; motorină; motorină; motorină; și biogaz. Acest lucru ajută, de asemenea, la menținerea mediului înconjurător curat.

Compoziție

Gazul obținut prin piroliză conține, printre altele, o mulțime de particule solide, de obicei sub formă de funingine. Acesta conține, de asemenea, tot felul de componente chimice, de exemplu, hidrogen. Cu toate acestea, compoziția principală a gazului de piroliză este în continuare după cum urmează

• hidrocarburi volatile;

• monoxid de carbon.

Foarte periculos pentru sănătatea umană și chiar și viața sa În timpul acestei reacții se produce CO prin arderea incompletă a cărbunelui de lemn.

Tipuri de piroliză

În acest moment, se disting doar două dintre ele tipuri principale reacții similare. Piroliza poate fi:

• uscat;

• oxidant.

Primul tip de reacție, la rândul său, este împărțit în:

• temperatură scăzută;

• temperatură ridicată.

Cum se produce gazul: piroliză oxidativă

Această reacție este de departe cea mai ecologică și mai productivă. Piroliza are loc la temperaturi foarte ridicate. De exemplu, atunci când metanul este ars în acest mod, se adaugă un anumit procent de oxigen. Când este ars parțial, produsul din acest caz generează o cantitate imensă de energie. Ca urmare, amestecul rezidual este încălzit la o temperatură de 16000 °C.

se utilizează reacția de piroliză oxidativă în principal pentru arderea diferitelor tipuri de materiale industriale care conțin petrol, precum și a materialelor plastice și a cauciucului. În acest caz, gazul ar putea fi utilizat, de exemplu, pentru încălzirea atelierelor companiei de reciclare.

Piroliza uscată

Această reacție are loc fără oxigen și, după cum s-a menționat deja, poate fi la temperatură joasă sau înaltă. în primul caz, combustibilul este încălzit până la o temperatură maximă de 1 000 °C, iar în al doilea caz este încălzit peste 1 000 °C. Pentru a obține cantități mari de gaz de piroliză propriu-zis, se folosesc în principal reacții la temperaturi înalte.

arderea combustibililor la temperaturi de până la 800 °C produce o cantitate destul de mare de gaz cu putere calorică scăzută. De asemenea, în acest caz, rămâne o cantitate destul de mică de cocs și gudron lichid.

Producerea gazului de piroliză la o temperatură cuprinsă între 900 și 1000 °C este considerată cea mai potrivită. În acest caz, procentul maxim al producției sale este deja observat. Gazul obținut prin acest procedeu are cea mai mică putere calorifică. Acest produs este, printre altele, un combustibil de înaltă calitate care poate fi transportat pe distanțe lungi.

Arderea combustibililor la temperaturi cuprinse între 450 și 500 de grade Celsius produce foarte puține reziduuri - fie sub formă solidă, fie sub formă de gaz. Acesta din urmă, însă, nu este de înaltă calitate, deoarece are cea mai mare valoare calorică.

Unde poate fi utilizat gazul

Procesul de piroliză face posibilă încălzirea diverselor locuri cu cele mai mici pierderi de combustibil posibile. De asemenea, datorită utilizării acestei reacții, se păstrează curat mediu. Care pot fi domeniile de aplicare pentru gazul de piroliză obținut prin arderea combustibilului fără oxigen??

Acest produs de combustie este considerat astăzi în întreaga lume ca fiind o sursă alternativă și rentabilă energie termică. Gazul de piroliză este de mult timp un combustibil comun în unele țări europene pentru încălzirea apei (pentru încălzire și apă caldă menajeră), electricitate, abur și cazane.

Cazane

Din cele mai vechi timpuri, oamenii își încălzeau locuințele cu cazane obișnuite pe lemn și cărbune. Mai târziu, casele au început să fie echipate cu cazane moderne pe combustibil solid, care folosesc același tip de combustibil. Astfel de cazane sunt folosite și astăzi pentru încălzire. Acestea sunt ieftine și nu este nevoie de autorizație din partea autorităților pentru instalarea lor. Cu toate acestea, cazanele convenționale cu combustibil solid au un dezavantaj destul de serios. Nu consumă mult combustibil. În camerele de ardere ale acestor unități rămân multe reziduuri de ardere. În plus, o parte din căldura generată de astfel de dispozitive se duce direct "în coșul de fum" împreună cu fumul.

Inginerii hotărâți să remedieze acest dezavantaj al cazanelor pe combustibil solid au inventat în cele din urmă unitățile de încălzire prin piroliză, care sunt economice și ușor de utilizat. Aceste cazane au, printre altele, camere suplimentare în care gazul de piroliză este supus unei postcombustii.

Reacția în unitățile din această varietate are loc cu un deficit puternic de oxigen (15 %). Lemnul sau orice alt combustibil în acest tip de aparat se descompune în gaze și o cantitate mică de reziduuri anorganice. Temperatura de ardere a gazului de piroliză în camera de postcombustie poate atinge 110-1200 °C.

Unde mai este utilizat gazul

Prin urmare, piroliza este cel mai frecvent utilizată în aplicațiile de încălzire și apă caldă. Această reacție este, de asemenea, utilizată pe scară largă:

• În industria de prelucrare;

• în industria chimică;

• în dezinfecție.

Uneori, gazul de piroliză este utilizat în prezent și ca și combustibil pentru diferite tipuri de echipamente sau, după cum s-a menționat mai sus, pentru vehicule.

Instalații generatoare de gaz

Echipamentele de acest tip sunt utilizate pentru a produce combustibil de piroliză de înaltă calitate, care, în unele cazuri, poate înlocui gazul natural tradițional, de exemplu. Aceste unități sunt cuptoare ermetice cu alimentare cu aer controlată. Coșul de fum în acest tip de instalație poate fi, printre altele, închis.

Gazul de piroliză este produs în astfel de unități, după cum urmează:

1. Aerul este suflat în încălzitor cu ajutorul unei pompe.

2. După ce conținutul sistemului a atins o temperatură definită, alimentarea cu aer este întreruptă.

3. Fumul gros și negru de la încălzitor este eliminat prin utilizarea de cicloane.

4. Vaporii de apă din gazul de piroliză sunt eliminați pentru a crește temperatura de ardere (prin intermediul unui răcitor).

5. Gazul este introdus într-un filtru fin, care este construit cu un rezervor de apă, o unitate electrostatică și cartușe de carton.

Gazul de piroliză trebuie curățat înainte de a putea fi utilizat în industrie și, uneori, în gospodăriile particulare. Particulele și diverse impurități chimice pot deveni cauza avariei Echipamente care funcționează cu acest tip de combustibil. Gazul de piroliză poate fi pompat într-un cilindru, de exemplu.

Utilizarea combustibilului de la un generator de gaz la domiciliu

Acest tip de instalație este cel mai des utilizat, desigur, în industrie. Dar, uneori, acestea sunt achiziționate și pentru gospodării private. Producția de gaz de piroliză la domiciliu este relativ ușoară. Nu este neobișnuit ca unii meșteșugari să își facă chiar propriile generatoare de gaz.

Gazul obținut de la un aparat de uz casnic poate fi utilizat în diferite scopuri. Este foarte frecvent, de exemplu, ca gospodăriile private să folosească generatoare de gaz pentru a găti. Arderea gazului de piroliză nu este la fel de intensă ca în cazul gazului natural. Cu toate acestea, este încă destul de convenabil să folosiți aragazul pentru scopul său.

Generatoarele de gaz de piroliză la domiciliu sunt, de asemenea, adesea conectate, de exemplu, la un generator de autogaz. În cazul în care oxigenul este furnizat împreună cu gazul natural, temperatura flăcării în astfel de aparate poate ajunge până la 2000 °C.

După cum s-a menționat deja, în acasă Gazul de piroliză poate fi utilizat și ca și combustibil pentru vehicule. Pentru a o utiliza în acest mod, motorul mașinii va trebui doar să fie ușor modificat. Atât motoarele pe benzină, cât și cele diesel pot funcționa cu un astfel de combustibil. Este, de asemenea, adesea folosit pentru generatoare de energie la domiciliu.

Caracteristici de utilizare

Prin urmare, gazul de piroliză are un randament termic ceva mai mic decât cel al gazului natural sau lichefiat. Prin urmare, pentru ca diverse aparate de încălzire și de gătit să funcționeze corect atunci când se utilizează, este necesar să se mărească debitul acestuia.

Duzele din aparatul de bucătărie pot fi găurite în acest scop, de exemplu. În acest caz, cuptorul cu gaz pirolitic va funcționa la fel ca un cuptor cu gaz natural. Adică intensitatea de ardere a combustibilului va fi aceeași. De asemenea, pentru a converti diferite tipuri de echipamente la un alt tip de gaz, firmware-ul este adesea schimbat. În mașini pentru funcționare Astfel de carburanți înlocuiesc complet sistemul de alimentare.

Mașini pe lemn

În Uniunea Sovietică, la începutul anilor 1920, camioanele pe gaz erau foarte răspândite. În acei ani au existat chiar și teste competitive de astfel de vehicule în țara noastră.

Primul din URSS care a instalat un motor generator de gaz pe o mașină a fost profesorul V. С. Naumov în 1927. În 1928. În Rusia, Institutul Științific de Automobile și Tractoare a început să construiască astfel de mașini. Experimentele cu vehicule de fabricație străină au fost efectuate de specialiștii acestei instituții la acea vreme "Imbert-Dietrich" и "Pip".

Primul generator de gaz NATI-1 construit în țara noastră a funcționat pe lemn de foc obișnuit. În 1932 a fost dezvoltată și unitatea de piroliză HATI-3, concepută pentru o barcă cu motor. a fost creat și NATI-3, destinat bărcilor cu motor. În același timp, primul vehicul generator de gaz a fost construit în Rusia cu sprijinul companiei Avtodor. Are un nume "Avtodor-1". Chiar și mai târziu, în URSS au fost dezvoltate câteva instalații mai sofisticate de acest tip de. Compoziția gazului de piroliză obținut în urma utilizării acestora a fost, de fapt, de foarte bună calitate. Vehiculele alimentate cu acest combustibil erau cunoscute pentru fiabilitatea, performanțele excelente și durata de viață lungă durata de viață.

În timpul Marelui Război pentru Apărarea Patriei, pe front și pe frontul intern al URSS, camioanele pe gaz ZIS-5 și GAZ-AA au fost utilizate pe scară largă. Până la sfârșitul războiului, aproximativ 200 de mii de... autoturisme cu motoare cu gaz de piroliză.

Bineînțeles, utilizarea unui astfel de combustibil s-a datorat în primul rând penuriei de produse petroliere din țară la acea vreme. Dar nu trebuie să se creadă că gazul de piroliză a fost folosit doar din cauza deficitului bugetului de stat. Acest combustibil a fost considerat destul de eficient și promițător și nu a fost folosit doar în Rusia la acea vreme. De exemplu, în anii 1920 și 1930, în țări precum Franța, Germania, Marea Britanie, Finlanda, Suedia, Finlanda și Suedia, vehiculele cu motor pe bază de piroliză au devenit foarte răspândite. De asemenea, mașinile care foloseau astfel de gaze erau utilizate pe scară largă în unele țări asiatice. De exemplu, mașini de acest tip au fost folosite cu succes în China, Japonia și India la acea vreme.

Context istoric

Piroliza lemnului este unul dintre primele procese chimice utilizate în mod activ de către om. În Rusia, de exemplu, o astfel de reacție a fost folosită pe scară largă pentru a produce rășină de pin încă din secolul al XII-lea. Acesta din urmă a fost utilizat în continuare pentru impregnarea frânghiilor și pentru tratarea navelor fluviale și maritime. Primii care au folosit piroliza pentru impregnarea lemnului la scară industrială au fost suedezii. În această țară, o astfel de reacție a fost utilizată și pentru producerea rășinii de impregnare.

La începutul secolului al XX-lea, în Rusia au fost înființate câteva dintre cele mai bune școli de gândire din lume privind piroliza lemnului. Acest lucru s-a datorat, bineînțeles, în primul rând faptului că există multe păduri pe teritoriul țării noastre. Înainte ca gazele naturale să fie disponibile în Rusia, multe uzine aveau generatoare puternice de gaze naturale. Astfel de instalații au fost folosite până la apariția păcurii gaze naturale pentru o perioadă destul de lungă de timp.

Bineînțeles, s-a constatat ulterior că aceste echipamente erau depășite. Grupurile generatoare de gaz sunt scoase din fabrici. Și până în prezent, din păcate, piroliza ca un combustibil alternativ care poate economisi bani nu este încă răspândită în Rusia. Cu toate acestea, acest tip de combustibil în Rusia este acum recunoscut ca fiind destul de promițător. Din acest motiv, gazul de piroliză ar putea fi utilizat în curând pe scară mult mai largă în țara noastră. La urma urmei, utilizarea unui astfel de combustibil nu numai că poate economisi bani, ci și salva mediul înconjurător.