Пиролизен газ: производство, температура на горене, приложение

Необходимостта от използване на икономични горива съществува отдавна. Пиролизният газ вече се използва широко в Европа. Това гориво може да захранва всички видове кухненско оборудване, отоплителни системи и дори автомобили.

Определение

Всъщност под самия термин пиролиза химиците разбират разпадането на дадено вещество на молекулярно ниво под въздействието на висока температура, обикновено при липса на въздух. При тези условия сложните съединения се разлагат на по-прости. В средата се създават различни нови елементи. По същество пиролизата е нормален процес на суха дестилация.

Газ от дърва за огрев

Когато горивото се изгаря при високи температури в аноксична среда, се получават следните продукти на горене

• пиролизен газ

• пиролизна смола (течен продукт).

Първият продукт в списъка, наред с други, се характеризира с факта, че може да бъде произведен и чрез изгаряне на гориво в кислородна среда. Получаването на газа обаче е възможно само при изгаряне при температура най-малко 500 °C.

Кои продукти могат да се използват?

Пиролизните котли в къщи могат да работят с обикновена дървесина или със специални палети, например от дървени стърготини или пресовани дървени стърготини. Всички видове битови и промишлени отпадъци също могат да бъдат пиролизирани. Те могат да бъдат изгорени, например с гума, стари автомобилни гуми, пластмаса, използвани материали и др. В този случай процесът на пиролиза не само спомага за получаване на определено количество топлина, но и за опазване на околната среда. Пластмасите не се разграждат дълго време в почвата. А всички видове маслени материали са много вредни за околната среда като себе си почви и водни басейни.

По този начин може да се изгори:

• хартия, картон, текстил

• метан;

• въглеводороди;

• торф;

• дървесина, която не е стока (включително химически импрегнирана дървесина);

• слама, листа, черупки от орехи, плевели.

Освен това остатъците от бояджийски продукти, масла и др. също могат да бъдат рециклирани чрез реакция на пиролиза. Това също така запазва околната среда чиста.

Състав

Полученият пиролизен газ съдържа, наред с други неща, много твърди частици, обикновено под формата на сажди. Също така съдържа различни химически съставки, например водород. Въпреки това основният състав на пиролизния газ все още е следният

• летливи въглеводороди;

• въглероден оксид.

Много опасно за здравето на населението човешкото здраве и дори в живота му CO в тази реакция се образува от непълното изгаряне на дървени въглища.

Видове пиролиза

В момента се различават само два вида Основни видове подобни реакции. Пиролизата може да включва:

• суха;

• оксидативен.

Първият тип реакция се разделя на

• ниска температура;

• високотемпературни.

Как се получава газът: окислителна пиролиза

Тази реакция е най-екологичната и най-продуктивната. Пиролизата се извършва при много високи температури. Например, когато метанът се изгаря по този начин, се добавя определен процент кислород. В случай на частично изгаряне веществото освобождава огромно количество енергия. В резултат на това остатъчната смес се нагрява до около 16000 °C.

Реакцията на окислителна пиролиза се използва в следните процеси главно за Изгаряне на всички видове промишлени материали, съдържащи масла, както и пластмаси и каучук. В този случай газът може да се използва например за отопление на цеховете на самата фирма за обезвреждане на отпадъци.

Суха пиролиза

Тази реакция протича без кислород и, както беше споменато по-горе, може да бъде ниско или високотемпературна. В първия случай горивото се нагрява до максимум 1000 °C; във втория случай то се нагрява до температура над 1000 °C. За да се получи голямо количество пиролизен газ, се използват главно високотемпературни реакции.

Ако горивото се изгаря при температури до 800 °C, се отделя доста газ с ниска калоричност. В процеса на горене остава и достатъчно малко количество кокс и течна смола.

Най-възможно е пиролизният газ да се получи при температура между 900 и 1000 °C. В този случай вече се наблюдава максимален процент на производство на газ. Газът, получен при пиролиза, е с най-ниска калоричност, а газът, получен при пиролиза, е с най-ниска калоричност. Продуктът се счита за висококачествено гориво, което може да се транспортира на дълги разстояния.

Ако горивото се изгаря при температура между 450 и 500 °C, изходът съдържа много малко твърди остатъци и газ. Последният не е с високо качество, тъй като има максимална калоричност.

Къде може да се използва газът

Процесът на пиролиза дава възможност за отопление на различни видове помещения с по-ниски загуби на гориво. Благодарение на тази реакция горивото се запазва чисто околна среда. Но къде се използва пиролизният газ от изгарянето на аноксични горива??

Днес този продукт на горене се разглежда в целия свят предимно като алтернативен, рентабилен източник на енергия топлинна енергия. В някои европейски страни пиролизният газ отдавна е широко разпространено гориво, използвано за загряване на вода (за отопление и системи за БГВ), електричество, пара.

Котли

От древни времена човекът е отоплявал жилищата си с обикновени печки на дърва и въглища. По-късно къщите започват да се оборудват със съвременни котли на твърдо гориво, използващи същия вид гориво. Такива уреди се използват за отопление на жилища и в наши дни. Те са евтини и не изискват разрешителни от различни органи за монтаж. Конвенционалните котли на твърдо гориво обаче имат доста сериозни недостатъци. Те не изразходват много гориво. В камерите на тези агрегати има много остатъци от изгарянето. Освен това част от топлината, генерирана от такова оборудване, просто се изхвърля "в тръбата" заедно с дима.

Инженерите, които решават да отстранят този недостатък на котлите на твърдо гориво, в крайна сметка измислят отоплителни агрегати с пиролиза, които са икономични и лесни за експлоатация. Такива котли имат, наред с други неща, допълнителни камери, в които пиролизният газ се доизгаря.

Реакцията в агрегати от този тип се осъществява при висок кислороден дефицит (15 %). Дървесината или всяко друго гориво в този тип оборудване се разгражда на газове и малки количества неорганични остатъци. Температурата на изгаряне на пиролизния газ в камерата за доизгаряне може да достигне 110-1200 °C.

Къде другаде се използва газът?

Поради това използването на пиролизата е най-широко разпространено в приложенията за отопление и гореща вода. Тази реакция също се използва широко:

• в преработвателната промишленост;

• в химическата промишленост;

• в процеса на дезинфекция.

Понякога пиролизният газ се използва в днешно време и като гориво за различни видове оборудване или, както беше споменато по-горе, за превозни средства.

Газови генератори

Този тип оборудване се използва за производство на висококачествено пиролизно гориво, което в някои случаи може да замени например традиционния природен газ. Тези устройства са херметически затворени пещи с контролирано подаване на въздух. Коминът при този тип оборудване може да бъде затворен, наред с другото.

Пиролизният газ се произвежда в такива инсталации, както следва

1. Пещта се продухва с помпа.

2. След като съдържанието на горивната камера се нагрее до определена температура, подаването на въздух се прекратява.

3. Гъстият черен дим от горивната инсталация се пречиства с помощта на циклони.

4. Пиролизният газ се лишава от водните си пари, за да се повиши температурата на горене (провежда се през охладител).

5. Те се подават към фин филтър, чиято конструкция включва резервоар за вода, електростатичен филтър и картонени касети.

Пиролизните газове трябва да се почистват, преди да могат да се използват в промишлеността, а понякога и в дома. Праховите частици и различните видове химически примеси могат да се превърнат в причината за повредата оборудването, което работи с този вид гориво. След това пиролизният газ може да бъде впръскан в бутилка, например.

Използване на гориво от газов генератор в дома

Инсталации от този тип, разбира се, се използват най-често в производствени помещения. Но понякога те се купуват и за частни домове. Производството на пиролизен газ в домашни условия е сравнително лесно. Някои занаятчии често дори правят газови генератори със собствените си ръце.

Газът, получен от домакинските уреди, може да се използва за различни цели. Много често например газовите генератори се свързват към конвенционални готварски печки. Изгарянето на пиролизен газ не е толкова интензивно, колкото изгарянето на природен газ в домашни условия. Въпреки това е доста удобно да използвате печката по предназначение.

Освен това газовите генератори в домовете често са свързани например с автогенен генератор. При подаване на кислород с помощта на природен газ температурата на пламъка в такива уреди достига до 2000 °C.

Следват някои от най-добрите примери за газови генератори у дома Пиролизният газ може да се използва и като гориво за превозни средства. За да може да се използва по този начин, двигателят на машината трябва само леко да се модифицира. Това гориво може да захранва както бензинови, така и дизелови двигатели. Този газ често се използва в домовете и в генераторите на електроенергия.

Характеристики на използване

Така пиролизният газ има малко по-ниска топлинна мощност от природния или втечнения газ. За правилното функциониране на различните уреди за отопление и готвене е необходимо да се увеличи дебитът на газа, когато се използва за правилно и по-интензивно изгаряне.

В кухненските уреди например дюзите могат да бъдат пробити за тази цел. Тогава пещта за пиролизен газ ще работи по същия начин като пещта за природен газ. т.е. интензивността на горенето ще бъде същата. Също така за прехвърляне на различни видове оборудване към друг вид газ често се променя и фърмуерът му. В автомобили да работи Това гориво напълно заменя горивната система.

Машини, работещи на дърва

В Съветския съюз в началото на 20-те години на ХХ век газовите уреди за пиролиза се използват много широко. По онова време в нашата страна дори се провеждаха състезателни изпитания на такива автомобили.

Първият газогенераторен двигател на автомобил в СССР е монтиран от професор V. С. Наумов през 1927 г. През 1928 г. в СССР е монтиран първият газогенераторен двигател. В Русия проектирането на такива превозни средства е започнато от Научния институт за автотрактори. Специалистите на този институт провеждат експерименти с чуждестранни автомобили по това време "Имберт-Дитрих" и "Пип".

Първият газов генератор, построен в нашата страна, NATI-1 работи с обикновени дърва за огрев. През 1932 г. Създаден е и модулът HATI-3, предназначен за моторни лодки. В същото време първият автомобилен генератор на газ, създаден с подкрепата на Avtodor. Той получава своето име "Avtodor 1". Дори по-късно в САЩ са разработени няколко по-съвършени единици от този тип. Съставът на произведения от тях пиролизен газ всъщност е с много високо качество. Превозните средства, използващи това гориво, са известни със своята надеждност, отлични характеристики и дълъг живот експлоатационен живот.

По време на Втората световна война на фронтовете и на вътрешния фронт в СССР активно се използват газови камиони ZIS-5 и GAZ-AA. До края на войната в страната около 200 хил. автомобили с двигатели, работещи с пиролизен газ.

Разбира се, това гориво е използвано главно поради недостига на петролни продукти в страната по това време. Не бива обаче да се смята, че пиролизният газ се използва само заради дефицита в държавния бюджет. Това гориво се смята за доста ефективно и перспективно по онова време и се използва не само в Русия. Например през 20-30 години на миналия век автомобилите, задвижвани с пиролиза, са били широко използвани в страни като Франция, Германия, Великобритания, Финландия, Швеция. Също така автомобилите, които използват такъв газ, са широко използвани в някои азиатски страни. По това време автомобили от този тип успешно се експлоатират например в Китай, Япония и Индия.

Исторически контекст

Пиролизата на дървесина е един от първите химични процеси, използвани активно от хората. В Русия например подобна реакция се използва широко за производство на борова смола още от XII век. Последният се използва за импрегниране на въжета и за обработка на речни и морски съдове. Промишленото приложение на пиролизата за импрегниране на дървесина е започнато за първи път от шведите. В тази страна подобна реакция се използва и за производство на импрегнираща смола.

В началото на XX век в Русия са създадени няколко от най-добрите световни школи по пиролиза на дървесина. Това, разбира се, се дължи най-вече на факта, че на територията на нашата страна има много гори. Много предприятия в Русия са разполагали с мощно оборудване за газови генератори преди използването на природен газ. Такива инсталации се използват до появата на електроцентралите, работещи с дърва природен газ достатъчно дълго.

Разбира се, по-късно подобно оборудване се смята за остаряло. Газовите генератори са отстранени от инсталациите. И досега, за съжаление, пиролизата като алтернативно икономическо гориво, за разлика от европейските страни, не е широко разпространена в Русия. Въпреки това този вид гориво в Русия е признат за доста перспективен в момента. Ето защо пиролизният газ скоро може да се използва в много по-големи мащаби в нашата страна. В края на краищата използването на такова гориво не само спестява пари, но и опазва околната среда.