Феномен пиролизе увек прати сагоревање чврстог горива у пећима и бојлерима. Опсег процеса зависи од два фактора - начина сагоревања и дизајна термоелектране у кући. Нудимо детаљан преглед пиролизе дрвета или угља, могућности његове примене у индустријским и кућним условима. Циљ је растјерати митове које су измислили продавци и мајстори произвођача скупе опреме "пиролиза" дизајниране за гријање приватних домова.
Шта је пиролиза - опис процеса
Теоретски, свака супстанца, укључујући једињења угљеника са водоником, може да се сагоре, на пример:
- угаљ;
- природни гас (метан, пропан и тако даље);
- биомаса - свежа, сува;
- производи од дрвета, целулоза, обично дрво;
- разне врсте пластике;
- гума од природне или вештачке гуме;
- уље, његови деривати;
- остали отпад који садржи угљеник.
На излазу набавите одређену количину топлотне енергије, у зависности од почетног садржаја влаге у сагореној маси. Да бисмо описали процесе, користимо хемијску формулу:
Сагоревање је брза оксидациона реакција. У идеалним условима, сваки атом угљеника комбинује се са две честице кисеоника, а 2 атома водоника узајамно делују са 1 честицом кисеоника. Као резултат, настају безопасна једињења - угљен диоксид ЦО2 и вода. Потоњи испарава када се загрева, одузимајући део ослобођене топлоте.
Важна тачка. У стварним условима, нису сви атоми водоника и угљеника пронашли паре због недостатка молекула кисеоника. Због тога, састав производа сагоревања укључује мали део штетних запаљивих једињења - угљен-моноксид (ЦО), слободни водоник (Н2) и угљеник у облику чађе.
Пиролиза је реакција распадања материје која настаје при загревању и недостатку слободног кисеоника. Наведени принцип се користи у јединицама за производњу гаса:
- Гориво (посебно дрво) се ставља у затворену металну посуду - реактор.
- Капацитет се загрева споља на 500 ... 900 степени, кроз посебне отворе - доводи се одмерена количина ваздуха.
- Под утицајем високе температуре, супстанца се разлаже на 3 главне компоненте - угљени моноксид (ЦО), водоник (Н2) и остатак чврстог или течног угљеника. Мала количина угљен-диоксида и водене паре формирају се паралелно.
- Испарљиви производи чине гас за пиролизу - запаљиву мешавину водоника и угљен моноксида, остављајући резервоар кроз посебан цевовод. Ослобођено гасовито гориво се чисти, хлади и затим пумпа у резервоар.
Референце. Под производним условима, настали синтетички гас шаље се да греје исти капацитет генератора гаса.
Сагоревање и пиролиза су два различита процеса која се могу одвијати истовремено. Пример: током интензивног горења дрвета за огрев, у пећи котла формира се мала количина угљен-моноксида, безопасног ЦО.2 много већи. И обрнуто, у режиму димљења огревног дрвета ослобађа се пуно водоника и испарења, чији део успева да се претвори у ЦО2 - оксидира. Односно, све зависи од количине кисеоника укључене у реакцију.
Ефекат високе влажности ваздуха
Висок садржај влаге у полазном материју подједнако утиче на реакције сагоревања и пиролизе. Узмите у обзир процесе сагоревања дрвета као пример:
- При сагоревању, ослобођена енергија троши се на испаравање воде која се налази у дрвету. Количина топлоте на излазу је знатно смањена, гориво се троши.
- Влага јако успорава термичко разградњу неке супстанце.Испарена вода узима део топлоте утрошене на грејање; потребна температура (најмање 500 ° Ц) није постигнута. Пиролиза дрвета која садржи више од 50% влаге је готово немогућа.
Најбољи показатељ влажности за плодно сагоревање или распадање дрвета у гасном генератору је 8 ... 15%. Код куће је нереално постићи такве показатеље, продужено сушење огрјевног дрвета под надстрешницом омогућава вам да постигнете 20-25% влаге.
Референце. У производњи горивих пелета и брикета у постројењу, пиљевина се суши до показатеља од 8-10%. Максимална влажност готових гранула је 15%.
Зашто користити термичко распадање
Обим пиролитичких процеса је прилично широк:
- Производња пропилена и етилена за хемијску индустрију прерадом течних угљенихводоничних сировина (нафте).
- Добијање дрвеног угља методом распадања дрвног отпада без кисика.
- Исти технолошки поступак, али са ограниченим доводом ваздуха, омогућава стварање запаљивог синтетичког гаса са дрвета - мешавине метана, водоника, угљен моноксида и неутралног азота.
- Пиролиза угља - браон и камена - читава област прераде. Добијена једињења су синтетички бензин, кокс, амонијак, катран. Толуен, бензен, нафтален и разни феноли који се користе у хемијској индустрији се ваде из последњег.
- Нова дешавања - комерцијално коришћење чврстог комуналног отпада, аутомобилских гума, пластике, органске опреме.
Белешка. Овде су наведене најпознатије методе употребе пиролитичких реакција. У стварности, постоји много више случајева употребе. Википедиа тврди да процеси пиролизе нису у потпуности схваћени, многи пројекти су у фази израде.
За термичко разградњу у индустрији се користе пећи за пиролизу и различити реактори. На горњем дијаграму приказан је генератор гаса који прерађује дрвени отпад и пиљевину у гасовито гориво. Главну улогу овде игра реактор за директну суву дестилацију, где се припремљене сировине споро прегађају у синтетички гас.
Важна нијанса. Пре убацивања у пећ за пиролизу или генератор гаса, дрво се увек дроби и суши до садржаја влаге од 10% или мање.
У индустријској хемији користи се и технологија брзе пиролизе када се реактор загрева на температуру од 700 ... 900 ° Ц током краћег временског периода. Циљ је повећати продуктивност опреме и убрзати обраду.
Домаћа употреба
На нивоу домаћинства, пиролиза помаже у решавању следећих проблема:
- чишћење пећнице или фритезе од лепљивих масних наслага које се не могу механички уклонити;
- производња дрвеног угља;
- грејање приватне куће са пиролизним котлом на чврсто гориво.
Најбољи начин чишћења посуде је да га ставите у рерну, поставите температуру на 200 ... 250 ° Ц и оставите да стоји пола сата. Без приступа кисеонику доћи ће до уништења седимената, остаће само пепео, а напа за кухање ће одузети гасове пиролизе.
Референце. Постоје модели пећница са уграђеном пиролитичком функцијом чишћења. На крају "печења" остаје само брисање унутрашњих површина и одбацивање насталог пепела.
Угљени се користе за пржење роштиља, коваштво и егзотичније сврхе - допуњавање аутомобилских генератора гаса (како то функционира, читамо у засебном материјалу). Начин добијања - спаљивање дрвног отпада унутар затвореног контејнера, то јест спора пиролиза.
Предлажемо да детаљно анализирамо проблеме повезане са произвођачима топлоте за пиролизу дрвета.
Митови о пиролизним ТТ бојлерима
Главна структурна разлика између грејача генератора гаса и традиционалног котла са директним сагоревањем је 2 коморе уместо једне.Између обе коморе је постављена керамичка млазница, коју ваздух форсира вентилатор. Метални зидови јединице за пиролизу заштићени су ватросталном облогом од опеке. Како ради:
- Огревно дрво или угаљ се постављају у горњу (примарну) комору и пале се.
- Аутоматизација покреће појачани вентилатор.
- Када температура у ложишту порасте на 500 степени, почиње ослобађање пиролизних гасова.
- Ношени општим протоком продуката сагоревања, та испарљива једињења улазе у доњу секундарну комору, где сагоревају у присуству кисеоника (наводно).
У ствари, добијени синтезни гас почиње да гори чак и у примарној пећи, јер вентилатор доводи вишак ваздуха. У другу комору је усмерена само бакља пламена ... и то је то. Надаље, производи изгарања се крећу кроз топлотне цијеви измјењивача топлине, загријавају расхладну течност и улете у димњак.
Додатак. Постоји још један дизајн грејача - без вентилатора, секундарна комора се налази на врху. Са становишта пиролизе, концепт не ради, уређај функционише као обичан топловодни котао на дрва, иако кошта двоструко више од класичних уређаја.
Присталице пиролизних генератора топлоте (као што су произвођачи ове опреме, продавци и кућни занатлије) својим ТТ бојлерима приписују следеће предности:
- гориво се у потпуности сагорева, остатак у пепелу је практично нула;
- време горења - 10 сати или више;
- мала количина штетних емисија у атмосферу;
- висока ефикасност због ефикасности од 86 ... 90% (показатељи произвођача) у поређењу са традиционалним бојлерима са ефикасношћу од 75%.
Покушајмо установити истинитост ових изјава. Први тренутак: ако је ложиште напуњено сувим дрветом (такво је потребно према упутствима за употребу грејача), фини пепео остаје након паљења. Проток ваздуха који ствара вентилатор и убрзава се у млазници једноставно пуше лагани остатак у димњак.
Резултат је готово празна посуда за пепео, илузија потпуног сагоревања. Ако положите суво дрво у класични ТТ бојлер, добијате сличан остатак - мало пепела на дну. Односно, комплетност сагоревања зависи од квалитета горива, а не од дизајна генератора топлоте.
Коментирај Полагање сировог огревног дрвета са влагом већом од 50% ће дати негативан резултат у било којем котлу. Разматрање таквих опција је бесмислено.
Укратко дајте одговоре на преостале изјаве:
- Време горења од 10-12 сати одговара стварности. Друга ствар је да се показатељ постиже захваљујући величини коморе за гориво (100 литара или више), где се поставља пуно огревног дрвета. Пиролиза са тим нема апсолутно никакве везе.
- Уверење о заштити животне средине котла је тачно. Вентилатор пумпа вишак ваздуха; ствара се врло мало токсичних гасова. У пасивном режиму, кисеоник не улази у пећ, огрјев се полако тали и количина штетних емисија расте.
- Ефикасност котла од 90% је бајка. У режиму активног сагоревања, принцип рада котла сличан је верзијама са турбо-пуњењем традиционалних јединица, чија ефикасност не прелази 75%. Када се вентилатор искључи, пламен угаси, угљен емитује мало топлоте.
Закључак. Набава модела котла на чврсто гориво за производњу гаса је врло сумњив подухват. Уређај је троструко скупљи од уобичајених верзија и двоструко тежи због облоге. Домаћи произвођачи топлоте су по правилу поузданији и јефтинији од фабричких, али превише гломазни. У погледу ефикасности и других карактеристика, они не надмашују класичне ТТ котлове са турбином или ланцем.
Познати стручњак ће потврдити наше мишљење у свом видеу:
Закључак
Опћенито, пиролиза је прилично користан феномен који се широко користи у индустријској хемији.На нивоу домаћинства пиролизни процеси се ретко користе, иако се стварање запаљивих гасова дешава у било којој пећи на дрва или котлу. Дакле, бесмислено је куповати скупе моделе пиролизе.