Pasaulyje jau seniai reikėjo naudoti ekonomišką kurą. Pavyzdžiui, pirolizės dujos jau šiandien plačiai naudojamos Europoje. Su tokiu kuru gali važiuoti visa virtuvės įranga, šildymo įrenginiai ir net automobiliai.
Apibrėžimas
Tiesą sakant, pagal pačią „pirolizės“sąvoką chemikai supranta medžiagos skilimą molekuliniu lygiu, veikiant aukštai temperatūrai, dažniausiai nesant oro. Sudėtingi junginiai tokiomis sąlygomis skyla į paprastesnius. Tokiu atveju terpėje susidaro įvairių rūšių nauji elementai. Taigi iš esmės pirolizė yra įprastas sausojo distiliavimo procesas.
Dujos iš malkų
Deginant degalus aukštoje temperatūroje aplinkoje, kurioje nėra deguonies, susidaro šie degimo produktai:
- pirolizės dujos;
- pirolizės derva (skystas produktas).
Pirmasis produktas iš sąrašo, be kita ko, turi savybę, kuri taip pat gali susidaryti deginant kurą deguonies aplinkoje. Tačiau šiuo atveju dujas galima gauti tik deginant kuras ne žemesnėje kaip 500 °C temperatūroje.
Kurius produktus galima naudoti
Namų pirolizės katilai gali veikti ant paprastos medienos arba specialių padėklų, pavyzdžiui, iš pjuvenų ar presuotų medžio drožlių. Įvairių rūšių buitinės ir pramoninės atliekos taip pat gali būti pirolizuojamos. Panašiai deginama, pavyzdžiui, guma, senos automobilių padangos, plastikas, seni daiktai ir pan.. Tokiu atveju pirolizė leidžia ne tik gauti tam tikrą šilumos kiekį, bet ir išlaikyti aplinką švarią. Juk, kaip žinia, plastikas žemėje ilgai nesuyra. Įvairių rūšių naftos turinčios medžiagos teršia ir patį dirvožemį, ir vandens telkinius.
Taip pat galima sudeginti panašiai:
- popierius, kartonas, tekstilė;
- metanas;
- angliavandeniliai;
- durpės;
- prekinė mediena (įskaitant chemiškai impregnuotą medieną);
- šiaudai, lapai, riešutų kevalai, piktžolės.
Be to, per pirolizės reakciją galima perdirbti dažų likučius, aliejus ir kt. Tai taip pat padeda išlaikyti švarią aplinką.
Sudėtis
Susidariusiose pirolizės dujose, be kita ko, yra daug kietųjų dalelių, dažniausiai suodžių pavidalu. Jame taip pat yra įvairių cheminių komponentų, pavyzdžiui, vandenilio. Tačiau pagrindinispirolizės dujų sudėtis vis dar yra tokia:
- lakieji angliavandeniliai;
- anglies monoksidas.
Labai pavojinga žmogaus sveikatai ir net gyvybei, tokioje reakcijoje CO susidaro dėl nepilno anglies degimo.
Pirolizės tipai
Šiuo metu yra tik du pagrindiniai tokių reakcijų tipai. Pirolizė gali būti:
- sausas;
- oksidacinis.
Pirmojo tipo reakcijos skirstomos į:
- žema temperatūra;
- aukšta temperatūra.
Kaip susidaro dujos: oksidacinė pirolizė
Ši reakcija šiuo metu vadinama ekologiškiausia ir produktyviausia. Pirolizė šiuo atveju vyksta labai aukštoje temperatūroje. Pavyzdžiui, tokiu būdu deginant metaną, su juo susimaišo tam tikras procentas deguonies. Dalinai sudegus, medžiaga šiuo atveju išskiria didžiulį energijos kiekį. Dėl to mišinio likučiai pašildomi iki 16000 °C temperatūros.
Oksidacinės pirolizės reakcija daugiausia naudojama deginant įvairias pramonines medžiagas, kurių sudėtyje yra alyvos, taip pat plastiką ir kaučiuką. Dujos šiuo atveju gali būti naudojamos, pavyzdžiui, pačios atliekų išvežimo įmonės parduotuvių šildymui.
Sausoji pirolizė
Ši reakcija vyksta nedalyvaujant deguoniui ir, kaip jau minėta, savo ruožtu gali būti žema arba aukšta temperatūra. Pirmuoju atvejudegalai pašildomi iki maksimalios - iki 1000 ° C, antroje - virš 1000 ° C. Norint gauti didelį kiekį pirolizės dujų, dažniausiai naudojamos aukštos temperatūros reakcijos.
Deginant kurą aplinkoje iki 800 °C, gaunama gana daug mažo šilumingumo dujų. Taip pat šiuo atveju lieka gana nedidelis kokso ir skystų dervų kiekis.
Tinkamiausia yra gauti 900–1000 °C temperatūros pirolizės dujas. Šiuo atveju jau yra didžiausias jo produkcijos procentas. Šiuo atveju tokiu būdu gautos dujos turi mažiausią šiluminę vertę. Toks produktas, be kita ko, laikomas aukštos kokybės kuru, tinkančiu gabenti dideliais atstumais.
Kai kuras deginamas 450–500 °C temperatūroje, tiek kietųjų likučių, tiek dujų išeiga yra labai maža. Tačiau pastarasis nėra aukštos kokybės, nes turi didžiausią kaloringumo vertę.
Kur galima naudoti dujas
Todėl pirolizės procesas leidžia šildyti įvairias patalpas mažiausiais kuro nuostoliais. Taip pat naudojant šią reakciją aplinka palaikoma švara. Bet kur galima panaudoti pirolizės dujas, susidariusias deginant kurą aplinkoje, kurioje nėra deguonies?
Šis degimo produktas šiandien visame pasaulyje laikomas alternatyviu ekonomišku šiluminės energijos š altiniu. Kai kuriose Europos šalyse pirolizės dujos jau seniai paplitusioskuras, naudojamas įrenginiuose, kurie šildo vandenį (šildymui ir karšto vandens sistemoms), elektrą, garą.
Katilai
Nuo senų laikų žmonės savo namus šildė įprastomis krosnelėmis, veikiančiomis malkomis ir anglimi. Vėliau namuose pradėti įrengti modernūs kieto kuro katilai, veikiantys ta pačia kuro rūšimi. Tokie įrenginiai mūsų laikais naudojami namų šildymui. Jie yra nebrangūs, o jų montavimui įvairiais atvejais nereikia gauti leidimų. Tačiau įprasti kietojo kuro katilai turi vieną gana rimtą trūkumą. Kurą jie sunaudoja itin neekonomiškai. Tokių agregatų kamerose lieka daug degimo likučių. Be to, dalis tokios įrangos generuojamos šilumos kartu su dūmais tiesiog nuskrenda „kaminu“.
Inžinieriai, kurie nusprendė ištaisyti šį kieto kuro katilų minusą ir galiausiai sugalvojo pirolizės šildymo įrenginius, kurie yra ekonomiški ir lengvai naudojami. Tokiuose katiluose, be kita ko, yra papildomų kamerų, kuriose vyksta pirolizės dujų deginimas.
Reakcija šios veislės agregatuose vyksta esant stipriam deguonies trūkumui (15 %). Mediena ar bet koks kitas kuras tokio tipo įrenginiuose skyla į dujas ir nedidelį kiekį neorganinių likučių. Pirolizės dujų degimo temperatūra papildomame degiklyje gali siekti iki 110–1200 °C.
Kur dar naudojamos dujos
Plačiausiai naudojama pirolizė, todėl gaunama šildymo ir vandens šildymo sistemose. Taip pat ši reakcija plačiai naudojama:
- perdirbimo pramonėje;
- chemijoje;
- dezinfekuojant.
Kartais pirolizės dujos šiandien taip pat naudojamos kaip įvairios įrangos arba, kaip jau minėta, automobilių kuras.
Dujų gamybos įrenginiai
Tokio tipo įranga gaminama kokybiškam pirolizės kurui, kuris kai kuriais atvejais gali pakeisti, pavyzdžiui, tradicines gamtines dujas. Tokie įrenginiai yra hermetiškos krosnys su reguliuojamu oro tiekimu. Šio tipo įrangos kaminas, be kita ko, gali būti užblokuotas.
Įsigykite pirolizės dujų tokiuose įrenginiuose:
- Priverskite orą į krosnį per siurblį.
- Įkaitinus įrenginio turinį iki tam tikros temperatūros, oro tiekimas sustabdomas.
- Iš įrenginio sklindantys tankūs juodi dūmai ciklonais išvalomi nuo suodžių.
- Pašalinkite vandens garus iš pirolizės dujų, kad padidintumėte jų degimo temperatūrą (praleiskite per aušintuvą).
- Dujos tiekiamos į smulkų filtrą, kurio konstrukcijoje yra vandens bakas, elektrostatinė instaliacija ir kartoninės kasetės.
Pirolizės dujos turi būti išvalytos prieš jas naudojant pramonėje, o kartais ir kasdieniame gyvenime. Kietosios dalelės ir visų rūšių cheminės priemaišos gali sugadinti įrangą,varomas tokio tipo degalais. Be to, pavyzdžiui, pirolizės dujos gali būti pumpuojamos į cilindrą.
Dujų generatoriaus kuro naudojimas namuose
Tokio tipo įrenginiai, žinoma, dažniausiai naudojami gamyboje. Tačiau kartais jie perkami privatiems namams. Pirolizės dujų įsigijimas namuose yra gana paprastas dalykas. Kai kurie meistrai dažnai netgi savo rankomis gamina dujų generatorius.
Dujos, gautos iš buitinių įrenginių, gali būti naudojamos įvairiems tikslams. Labai dažnai, pavyzdžiui, privatūs prekeiviai įprastas krosneles jungia prie dujų generatorių. Pirolizės dujų degimas nėra toks intensyvus kaip gamtinės dujos. Tačiau naudoti krosnelę pagal paskirtį vis tiek gana patogu.
Be to, pavyzdžiui, autogeninis generatorius kasdieniame gyvenime dažnai jungiamas prie dujų generatorių. Kai deguonis tiekiamas naudojant gamtines dujas, tokios įrangos liepsnos temperatūra pasiekia 2000 °C.
Kaip jau minėta, namuose pirolizės dujos taip pat gali būti naudojamos kaip automobilio kuras. Tokiam pritaikymui mašinos variklį reikės tik šiek tiek modifikuoti. Tuo pačiu metu su tokiais degalais gali dirbti tiek benzininiai, tiek dyzeliniai varikliai. Tokios dujos naudojamos namuose, dažnai elektros generatoriuose.
Programos funkcijos
Taigi pirolizės dujos turi šiek tiek mažesnį šilumos perdavimo laipsnį nei natūralios arba suskystintos. Todėl, norint tinkamai veikti įvairių tipų šildymo irvirtuvės įranga, ją naudojant, tinkamam, intensyvesniam degimui, būtina padidinti jos tiekimą.
Pavyzdžiui, virtuvės įrangoje galima gręžti purkštukus. Pirolizės dujų krosnis šiuo atveju veiks taip pat, kaip ir gamtinių dujų. Tai yra, kuro degimo intensyvumas bus toks pat. Be to, norint perkelti įvairių rūšių įrangą į kitą dujų rūšį, dažnai keičiama jos programinė įranga. Transporto priemonėse, kuriose naudojamas toks kuras, degalų sistema visiškai pakeičiama.
Medžio deginimo mašinos
XX amžiaus trečiojo dešimtmečio pradžioje Sovietų Sąjungoje sunkvežimiai su dujų generatoriais buvo naudojami labai plačiai. Tais metais savo šalyje net atlikome konkurencinius tokių automobilių bandymus.
Pirmąjį dujų generatoriaus variklį automobiliui mūsų SSRS 1927 m. sumontavo profesorius V. S. Naumovas. 1928 m. Rusijoje tokius automobilius pradėjo projektuoti Mokslinis automobilių ir traktorių institutas. Tada šios įstaigos specialistai atliko eksperimentus su užsienio mašinomis „Imbert-Dietrich“ir „Pip“.
Pirmasis mūsų šalyje pagamintas NATI-1 dujų generatorius dirbo su įprasta mediena. 1932 metais taip pat buvo sukurta NATI-3 instaliacija, skirta motorinei v altimi. Tuo pačiu metu Rusijoje pasirodė pirmasis automobilių dujų generatorius, sukurtas remiant „Avtodor“draugijai. Jis gavo pavadinimą „Avtodor-1“. Dar vėliau SSRS buvo sukurti keli pažangesni tokio tipo įrenginiai. Pirolizės dujų, gautų iš jų, sudėtisnaudojimas, iš tikrųjų buvo labai kokybiškas. Šiais degalais varomos transporto priemonės garsėjo savo patikimumu, puikiu našumu ir ilgu tarnavimo laiku.
Antrojo pasaulinio karo metu SSRS priekyje ir gale buvo aktyviai naudojami dujiniai sunkvežimiai ZIS-5 ir GAZ-AA. Karo pabaigoje šalyje jau veikė apie 200 tūkstančių automobilių su pirolizės dujiniais varikliais.
Žinoma, tokio kuro naudojimą pirmiausia lėmė tuo metu šalyje trūkęs naftos produktų. Tačiau nereikėtų manyti, kad pirolizės dujos buvo naudojamos tik dėl valstybės biudžeto deficito. Toks kuras tais laikais buvo laikomas gana efektyviu ir perspektyviu ir buvo naudojamas ne tik Rusijoje. Pavyzdžiui, praėjusio amžiaus 20-30-aisiais pirolizės automobiliai paplito tokiose šalyse kaip Prancūzija, Vokietija, Didžioji Britanija, Suomija, Švedija. Be to, tokiomis dujomis veikiančios mašinos buvo plačiai naudojamos kai kuriose Azijos šalyse. Pavyzdžiui, tokio tipo automobiliai tuo metu buvo sėkmingai eksploatuojami Kinijoje, Japonijoje ir Indijoje.
Istorijos fonas
Medienos pirolizė yra vienas iš pirmųjų cheminių procesų, kurį pradėjo aktyviai naudoti žmonės. Pavyzdžiui, Rusijoje tokia reakcija buvo plačiai naudojama jau XII amžiuje pušies dervos gamybai. Pastarasis toliau buvo naudojamas lynams impregnuoti, taip pat upių ir jūrų laivams apdoroti. Pramoniniu mastu švedai pirmieji panaudojo pirolizę medienai impregnuoti. Šioje šalyje taip pat yra tokia reakcijanaudojama impregnuojamajai dervai gaminti.
XX amžiaus pradžioje Rusijoje susikūrė kai kurios geriausios medienos pirolizės mokyklos pasaulyje. Tai, žinoma, pirmiausia lėmė tai, kad mūsų šalies teritorijoje auga daug miškų. Prieš pradedant naudoti gamtines dujas, pas mus Rusijoje daugelyje įmonių buvo sumontuota galinga dujų gamybos įranga. Tokie įrenginiai buvo naudojami ilgą laiką, kol atsirado gamtinėmis dujomis varomi įrenginiai.
Žinoma, vėliau tokia įranga buvo paskelbta pasenusia. Dujų generatoriai buvo pašalinti iš gamyklų. Ir iki šiol, deja, pirolizė kaip alternatyvaus ekonomiško kuro rūšis, priešingai nei Europos šalyse, Rusijos Federacijoje nebuvo plačiai paplitusi. Tačiau ši kuro rūšis Rusijoje šiuo metu pripažinta gana perspektyvia. Todėl gali būti, kad artimiausiu metu mūsų šalyje pirolizės dujos bus naudojamos kur kas plačiau. Juk tokio kuro naudojimas leidžia ne tik sutaupyti pinigų, bet ir tausoti aplinką.
