Pürolüüsi nähtus kaasneb alati tahke kütuse põletamisega ahjudes ja kateldes. Protsessi ulatus sõltub kahest tegurist - põlemisrežiimist ja kodu soojuselektrijaama konstruktsioonist. Pakume üksikasjalikku pilti puidu või kivisöe pürolüüsi kohta, selle kasutamise võimalusi tööstuslikes ja olmetingimustes. Eesmärk on hajutada müüjad ja müüjad, kes leiutasid eramajade soojendamiseks mõeldud kalleid “pürolüüsiseadmeid” müüjate ja käsitööliste poolt.
Mis on pürolüüs - protsessi kirjeldus
Teoreetiliselt võib põletada mis tahes ainet, sealhulgas vesiniku süsinikuühendeid, näiteks:
- kivisüsi;
- maagaas (metaan, propaan ja nii edasi);
- biomass - värske, kuiv;
- puittooted, tselluloos, tavaline puit;
- mitmesugused plastmaterjalid;
- looduslikust või tehiskummist valmistatud kautšuk;
- õli, selle derivaadid;
- muud süsinikku sisaldavad jäätmed.
Väljapääsul hankige teatud kogus soojusenergiat, sõltuvalt põletatud massi esialgsest niiskusesisaldusest. Protsesside kirjeldamiseks kasutame keemilist valemit:
Põlemine on kiire oksüdeerimisreaktsioon. Ideaalsetes tingimustes ühendab iga süsinikuaatom kahe hapniku osakese ja 2 vesiniku aatomit interakteeruvad 1 hapniku osakesega. Selle tulemusel moodustuvad kahjutud ühendid - süsinikdioksiid CO2 ja vesi. Viimane aurustub kuumutamisel ära osa vabanenud soojusest.
Oluline punkt. Reaalsetes tingimustes ei leia kõik vesiniku ja süsiniku aatomid mate hapniku molekulide puudumise tõttu. Seetõttu sisaldab põlemissaaduste koostis väikest osa kahjulikke põlevaid ühendeid - süsinikoksiidi (CO), vaba vesinikku (N2) ja süsinik tahma kujul.
Pürolüüs on aine lagunemisreaktsioon, mis toimub kuumutamisel ja vaba hapniku puudumisel. Gaasitootmisseadmetes kasutatakse nimetatud põhimõtet:
- Kütus (eriti puit) paigutatakse suletud metallanumasse - reaktorisse.
- Mahutavus soojendatakse väliste temperatuuride kaudu 500 ... 900 kraadini spetsiaalsete avade kaudu - selleks tarnitakse mõõdetud kogus õhku.
- Kõrge temperatuuri mõjul laguneb aine 3 peamiseks komponendiks - vingugaas (CO), vesinik (N2) ja tahke või vedela süsiniku jääk. Paralleelselt moodustub väike kogus süsinikdioksiidi ja veeauru.
- Lenduvad tooted moodustavad pürolüüsigaasi - vesiniku ja süsinikmonooksiidi põleva segu, jättes paagi läbi eraldi torustiku. Vabanenud gaasiline kütus puhastatakse, jahutatakse ja seejärel pumbatakse paaki.
Viide. Tootmistingimustes saadetakse saadud sünteesgaas gaasigeneraatori sama võimsuse soojendamiseks.
Põlemine ja pürolüüs on kaks erinevat protsessi, mis võivad toimuda samaaegselt. Näide: küttepuude intensiivse põletamise ajal moodustub katla ahjus väike kogus vingugaasi, kahjutu CO2 palju suurem. Ja vastupidi, küttepuude suitsutamisel eraldub palju vesinikku ja suitsu, millest osa õnnestub muutuda CO2 - oksüdeeruma. See tähendab, et kõik sõltub reaktsioonis osaleva hapniku kogusest.
Kõrge õhuniiskuse mõju
Algmaterjali kõrge niiskusesisaldus mõjutab võrdselt põlemis- ja pürolüüsireaktsioone. Vaatleme näiteks puidu põletamise protsesse:
- Põlemisel kulub vabanenud energia puidus sisalduva vee aurustamiseks. Väljalaskeava soojushulk väheneb märkimisväärselt, kütus raisatakse.
- Niiskus aeglustab oluliselt aine termilist lagunemist.Aurustunud vesi võtab osa soojendamiseks kulunud soojusest; vajalikku temperatuuri (minimaalselt 500 ° C) ei saavutata. Üle 50% niiskusega puidu pürolüüs on peaaegu võimatu.
Parim õhuniiskuse näitaja puuvilja viljapõletuseks või puidu lagunemiseks gaasigeneraatoris on 8 ... 15%. Kodus on selliste näitajate saavutamine ebareaalne, küttepuude pikaajaline kuivatamine varikatuse all võimaldab teil saavutada 20-25% niiskusesisaldust.
Viide. Kütusegraanulite ja briketi tootmisel ettevõttes kuivatatakse saepuru näitajani 8-10%. Valmis graanulite maksimaalne niiskus on 15%.
Miks kasutada termilist lagunemist?
Pürolüütiliste protsesside ulatus on üsna lai:
- Propüleeni ja etüleeni tootmine keemiatööstusele vedelate süsivesinike lähteainete (õli) töötlemise teel.
- Puusöe saamine puidutöötlemisjäätmete hapnikuvaba lagundamise meetodil.
- Sama tehnoloogiline protsess, kuid piiratud õhuvarustusega võimaldab puust tekitada põlev sünteesgaasi - metaani, vesiniku, vingugaasi ja neutraalse lämmastiku segu.
- Kivisöe - pruuni ja kivi - pürolüüs - terve töötlemisala. Saadud ühenditeks on sünteetiline bensiin, koks, ammoniaak, kivisöetõrv. Viimastest kaevandatakse tolueen, benseen, naftaleen ja mitmesugused keemiatööstuses kasutatavad fenoolid.
- Uusarendused - olmejäätmete, autorehvide, plastide ja orgaaniliste ainete kommertskasutus.
Märge. Siin on loetletud kõige kuulsamad meetodid pürolüütiliste reaktsioonide kasutamiseks. Tegelikkuses on kasutusjuhtumeid palju rohkem. Vikipeedia väidab, et pürolüüsiprotsessid pole täielikult aru saada, paljud projektid on väljatöötamisel.
Termiliseks lagundamiseks kasutatakse tööstuses pürolüüsiahjusid ja mitmesuguseid reaktoreid. Ülaltoodud diagramm näitab gaasigeneraatorit, mis töötleb puidujäätmed ja saepuru gaasiliseks kütuseks. Siin mängib peamist rolli otsene kuivdestillatsioonireaktor, kus valmistatud toorained töödeldakse aeglase põletamise teel sünteesgaasiks.
Oluline nüanss. Enne pürolüüsipliiti või gaasigeneraatorisse laadimist purustatakse ja kuivatatakse puit alati niiskusesisalduseni 10% või vähem.
Tööstuskeemias kasutatakse ka kiiret pürolüüsi tehnoloogiat, kui reaktorit kuumutatakse lühikese aja jooksul temperatuurini 700 ... 900 ° C. Eesmärk on suurendada seadmete tootlikkust ja kiirendada töötlemist.
Koduseks kasutamiseks
Kodumajapidamiste tasandil aitab pürolüüs lahendada järgmisi probleeme:
- ahju või praepannide puhastamine kleepuvatest rasvavarudest, mida ei saa mehaaniliselt eemaldada;
- söe tootmine;
- eramaja kütmine pürolüüsiga tahkekütuse katlaga.
Parim viis pannide puhastamiseks on see ahju paigutada, temperatuuri seada 200 ... 250 ° C ja lasta pool tundi seista. Ilma hapniku juurdepääsuta hävib setted, järele jääb ainult tuhk ja pliidikupu eemaldab pürolüüsigaasid.
Viide. On olemas sisseehitatud pürolüütilise puhastusfunktsiooniga ahjude mudeleid. Pärast "röstimise" lõppu jääb ainult sisepinnad pühkida ja moodustunud tuhk ära visata.
Puusütt kasutatakse grilli praadimiseks, sepatööks ja eksootilisemaks otstarbeks - autogaasigeneraatori tankimiseks (kuidas see töötab, lugege eraldi materjalist). Selle saamise meetod - puidujäätmete põletamine suletud anumas, see tähendab aeglane pürolüüs.
Teeme ettepaneku analüüsida üksikasjalikult pürolüüsipuidu soojusgeneraatoritega seotud probleeme.
Müüdid pürolüüsi TT katelde kohta
Gaasigeneraatori küttekeha ja traditsioonilise otsepõlemiskatla peamine struktuuriline erinevus on ühe kambri asemel 2 kambrit.Mõlema tulekambri vahele on paigutatud keraamiline otsik, õhku sunnib ventilaator. Pürolüüsiüksuse metallist seinad on kaitstud tulekindla telliskivivoodriga. Kuidas ta töötab:
- Küttepuud või kivisüsi pannakse ülemisse (primaarsesse) kambrisse ja pannakse tulele.
- Automaatika käivitab tõukeventilaatori.
- Kui temperatuur kaminas tõuseb 500 kraadini, algab pürolüüsigaaside eraldumine.
- Põlemisproduktide üldise voolu tagajärjel satuvad need lenduvad ühendid alumisse sekundaarkambrisse, kus need hapniku juuresolekul (väidetavalt) põletatakse.
Tegelikult hakkab saadud sünteesgaas põlema isegi primaarses ahjus, kuna ventilaator tarnib liigset õhku. Teisesse kambrisse suunatakse ainult leegi tõrvik ... ja see selleks. Edasi liiguvad põlemisproduktid läbi soojusvaheti soojustorude, soojendavad jahutusvedelikku ja lendavad korstnasse.
Lisamine. Kütteseadmete disain on veel üks - ilma ventilaatorita asub sekundaarkamber ülaosas. Pürolüüsi seisukohast pole see kontseptsioon toimiv, seade töötab tavalise puuküttega kuumaveekatlana, ehkki see maksab kaks korda rohkem kui klassikalised kolleegid.
Pürolüüsi soojusgeneraatorite pooldajad (näiteks nende seadmete tootjad, müüjad ja kodukäsitöölised) omistavad TT-kateldele järgmised eelised:
- kütus põletatakse täielikult, tuhapannil on praktiliselt null;
- põlemisaeg - 10 tundi või rohkem;
- väike kahjulike heitmete hulk atmosfääri;
- kõrge kasutegur tänu tõhususele 86 ... 90% (tootjate näitajad) võrreldes traditsiooniliste kateldega, mille kasutegur on 75%.
Proovime välja mõelda nende avalduste õigsuse. Esimene hetk: kui kamin on koormatud kuiva puiduga (seda on vaja vastavalt küttekeha kasutusjuhendile), jääb pärast põlemist peeneks tuhk. Ventilaatori tekitatud ja otsikus kiirenev õhuvool puhub korstnasse lihtsalt kerge jäägi.
Tulemuseks on peaaegu tühi tuhapann, illusioon täielikust põlemisest. Kui laotate kuiva puitu klassikalises turboülelaadimisega TT-katlas, saate sarnase jäägi - põhjas on natuke tuhka. See tähendab, et põlemise täielikkus sõltub kütuse kvaliteedist, mitte soojusgeneraatori konstruktsioonist.
Kommenteeri. Toore küttepuude munemine niiskusega üle 50% annab iga katla puhul negatiivse tulemuse. Selliste võimaluste kaalumine on mõttetu.
Andke lühidalt vastused ülejäänud väidetele:
- Põlemisaeg 10–12 tundi vastab tegelikkusele. Teine asi on see, et indikaator saavutatakse kütusekambri suuruse tõttu (100 liitrit või rohkem), kuhu pannakse palju küttepuid. Pürolüüsil pole sellega absoluutselt mingit pistmist.
- Katla keskkonnamõju on tõene. Ventilaator pumpab liigset õhku, moodustub väga vähe mürgiseid gaase. Ooterežiimis hapnik ei sisene ahju, küttepuud haisevad aeglaselt ja kahjulike heitmete hulk suureneb.
- Katla kasutegur 90% on muinasjutt. Aktiivsel põlemisrežiimil on katla tööpõhimõte sarnane traditsiooniliste üksuste turboülelaadimisega versioonidele, mille kasutegur ei ületa 75%. Ventilaatori väljalülitamisel leek sureb, eralduv tuli eraldab vähe soojust.
Järeldus. Tahkekütuse katla gaasi tootva mudeli omandamine on väga kahtlane ettevõtmine. Seade on tavalistest versioonidest kolm korda kallim ja voodri tõttu kaks korda raskem. Omatehtud soojusgeneraatorid on reeglina töökindlamad ja odavamad kui tehases kasutatavad, kuid on liiga mahukad. Tõhususe ja muude omaduste osas ei ületa nad klassikalisi TT-katlaid turbiini või keti veojõukontrolliga.
Tuntud asjatundja kinnitab meie arvamust oma videos:
Järeldus
Üldiselt on pürolüüs üsna kasulik nähtus, mida kasutatakse laialdaselt tööstuslikus keemias.Kodumajapidamises kasutatakse pürolüütilisi protsesse harva, kuigi põlevgaasid tekivad igas puuküttega pliidis või katlas. Seega on mõttetu osta kalleid pürolüüsimudeleid.