Potreba využívania úsporných palív je vo svete už dávno zastaraná. Napríklad pyrolýzny plyn je už dnes v Európe široko používaný. Na takéto palivo môžu jazdiť všetky druhy kuchynského vybavenia, vykurovacie zariadenia a dokonca aj autá.
Definícia
V skutočnosti pod samotným pojmom „pyrolýza“chemici chápu rozklad látky na molekulárnej úrovni pod vplyvom vysokej teploty, zvyčajne za neprítomnosti vzduchu. Komplexné zlúčeniny sa za takýchto podmienok rozkladajú na jednoduchšie. V tomto prípade sa v médiu tvoria rôzne druhy nových prvkov. Pyrolýza je teda v podstate bežný proces suchej destilácie.
Plyn z palivového dreva
Pri spaľovaní paliva pri vysokých teplotách v prostredí bez kyslíka vznikajú tieto produkty spaľovania:
- pyrolýzny plyn;
- pyrolýzna živica (tekutý produkt).
Prvý produkt zo zoznamu má okrem iného vlastnosť, ktorá môže vzniknúť aj pri spaľovaní paliva v kyslíkovom prostredí. V tomto prípade je však možné získať plyn iba vtedy, ak sa palivo spaľuje pri teplote nie nižšej ako 500 °C.
Ktoré produkty možno použiť
Pyrolýzne kotly v domácnostiach môžu bežať na bežnom dreve alebo špeciálnych paletách, napríklad z pilín alebo lisovaných drevených hoblín. Pyrolýzovať možno aj rôzne druhy domáceho a priemyselného odpadu. Podobným spôsobom sa spaľuje napríklad guma, staré pneumatiky z auta, plast, staré veci atď. V tomto prípade pyrolýza umožňuje nielen získať určité množstvo tepla, ale aj udržiavať čisté prostredie. Koniec koncov, ako viete, plast sa v zemi dlho nerozkladá. Materiály obsahujúce ropu rôznych druhov znečisťujú pôdu aj vodné útvary.
Tiež sa dá spáliť podobným spôsobom:
- papier, lepenka, textil;
- metán;
- uhľovodíky;
- rašelina;
- komoditné drevo (vrátane chemicky impregnovaného dreva);
- slama, listy, orechové škrupiny, burina.
Okrem toho môžu byť pyrolýznou reakciou recyklované zvyšky farieb, oleje atď.. To tiež pomáha udržiavať čisté prostredie.
Zloženie
Výsledný pyrolýzny plyn obsahuje okrem iného veľa pevných častíc, zvyčajne vo forme sadzí. Obsahuje tiež rôzne druhy chemických zložiek, napríklad vodík. Avšak hlavnézloženie pyrolýzneho plynu je stále nasledovné:
- prchavé uhľovodíky;
- oxid uhoľnatý.
Veľmi nebezpečný pre ľudské zdravie a dokonca aj jeho život, CO pri takejto reakcii vzniká v dôsledku nedokonalého spaľovania dreveného uhlia.
Typy pyrolýzy
V súčasnosti existujú iba dva hlavné typy takýchto reakcií. Pyrolýza môže byť:
- dry;
- oxidačné.
Prvý typ reakcií sa delí na:
- nízka teplota;
- vysoká teplota.
Ako vzniká plyn: oxidačná pyrolýza
Táto reakcia sa v súčasnosti označuje za najekologickejšiu a najproduktívnejšiu. K pyrolýze v tomto prípade dochádza pri veľmi vysokých teplotách. Napríklad pri takomto spaľovaní metánu sa k nemu primieša určité percento kyslíka. Pri čiastočnom spaľovaní látka v tomto prípade uvoľňuje obrovské množstvo energie. Výsledkom je, že zvyšky zmesi sa zahrejú na teplotu 16000 °C.
Reakcia oxidačnej pyrolýzy sa používa najmä na spaľovanie rôznych priemyselných materiálov obsahujúcich ropu, ako aj plastov a gumy. Plyn v tomto prípade môže ísť napríklad na vykurovanie predajní samotnej firmy na likvidáciu odpadu.
Suchá pyrolýza
Táto reakcia prebieha bez účasti kyslíka a, ako už bolo spomenuté, môže mať nízku alebo vysokú teplotu. V prvom prípadepalivo sa zahrieva na maximum - do 1 000 ° C, v druhom - nad 1 000 ° C. Na získanie veľkého množstva samotného pyrolýzneho plynu sa používajú hlavne vysokoteplotné reakcie.
Pri spaľovaní paliva v prostredí do 800 °C sa získa pomerne veľa plynu s nízkou výhrevnosťou. Aj v tomto prípade zostáva pomerne malé množstvo koksu a tekutých živíc.
Najvhodnejšie je získať pyrolýzny plyn pri teplote 900 až 1000 °C. V tomto prípade je už maximálne percento jeho produkcie. V tomto prípade má takto získaný plyn minimálnu výhrevnosť. Takýto produkt sa okrem iného považuje za vysokokvalitné palivo, vhodné na prepravu na veľké vzdialenosti.
Pri spaľovaní paliva pri teplotách medzi 450 a 500 °C je výstupný výkon veľmi nízky, pokiaľ ide o tuhé zvyšky aj plyn. Ten však nie je vysoko kvalitný, pretože má maximálnu výhrevnosť.
Kde možno použiť plyn
Proces pyrolýzy tak umožňuje vykurovanie rôznych druhov priestorov s najmenšou stratou paliva. Pomocou tejto reakcie sa tiež udržiava čisté prostredie. Kde však možno použiť pyrolýzny plyn vznikajúci pri spaľovaní paliva v prostredí bez kyslíka?
Tento spaľovací produkt je dnes celosvetovo považovaný predovšetkým za alternatívny ekonomický zdroj tepelnej energie. V niektorých európskych krajinách je pyrolýzny plyn už dlho bežnýpalivo používané zariadeniami, ktoré ohrievajú vodu (na vykurovanie a ohrev vody), elektrinu, paru.
Boilers
Od staroveku ľudia vykurovali svoje domovy pomocou konvenčných kachlí, ktoré fungujú na drevo a uhlie. Neskôr sa domy začali vybavovať modernými kotlami na tuhé palivá pracujúcimi na rovnaký druh paliva. Takéto jednotky sa v našej dobe používajú na vykurovanie domov. Sú lacné a na ich inštaláciu nie je potrebné v rôznych prípadoch získavať povolenia. Bežné kotly na tuhé palivá však majú jednu dosť vážnu nevýhodu. Spotrebúvajú palivo mimoriadne nehospodárne. V komorách takýchto jednotiek zostáva veľa zvyškov spaľovania. Navyše časť tepla generovaného takýmto zariadením jednoducho letí „dole komínom“spolu s dymom.
Inžinieri, ktorí sa rozhodli napraviť toto mínus kotlov na tuhé palivá a nakoniec prišli s pyrolýznymi vykurovacími jednotkami, ktoré sú ekonomické a ľahko sa používajú. V takýchto kotloch sú okrem iného ďalšie komory, v ktorých dochádza k dodatočnému spaľovaniu pyrolýzneho plynu.
Reakcia v agregátoch tejto odrody prebieha so silným nedostatkom kyslíka (15%). Drevo alebo akékoľvek iné palivo v tomto type zariadenia sa rozkladá na plyny a malé množstvo anorganických zvyškov. V prípade pyrolýznych plynov môže teplota spaľovania v prídavnom spaľovaní dosiahnuť až 110-1200 °C.
Kde inde sa používa plyn
Najpoužívanejšia pyrolýza sa preto používa v systémoch vykurovania a ohrevu vody. Táto reakcia je tiež široko používaná:
- v spracovateľskom priemysle;
- v chemikálii;
- pri dezinfekcii.
Pyrolýzny plyn sa dnes niekedy používa aj ako palivo pre rôzne druhy zariadení alebo, ako už bolo spomenuté, pre autá.
Zariadenia na výrobu plynu
Zariadenia tohto typu slúžia na výrobu vysokokvalitného pyrolýzneho paliva, ktoré v niektorých prípadoch môže nahradiť napríklad tradičný zemný plyn. Takéto inštalácie sú hermetické pece s nastaviteľným prívodom vzduchu. Komín tohto typu zariadenia môže byť okrem iného upchatý.
Získajte pyrolýzny plyn v takýchto zariadeniach takto:
- Vháňajte vzduch do pece cez čerpadlo.
- Po zahriatí obsahu inštalácie na určitú teplotu sa prívod vzduchu zastaví.
- Hustý čierny dym vychádzajúci z jednotky sa čistí od sadzí pomocou cyklónov.
- Odstráňte vodnú paru z pyrolýzneho plynu, aby ste zvýšili jeho teplotu spaľovania (prejdite cez chladič).
- Plyn sa privádza do jemného filtra, ktorého konštrukcia zahŕňa nádrž na vodu, elektrostatickú inštaláciu a kartónové kazety.
Čistenie pyrolýznych plynov pred ich použitím v priemysle a niekedy aj v každodennom živote sa musí vykonať bez problémov. Pevné častice a všetky druhy chemických nečistôt môžu spôsobiť poškodenie zariadenia,na tento typ paliva. Ďalej, napríklad pyrolýzny plyn môže byť čerpaný do valca.
Používanie paliva z plynového generátora doma
Inštalácie tohto typu sa najčastejšie používajú, samozrejme, vo výrobe. Ale niekedy sú zakúpené pre súkromné domy. Získanie pyrolýzneho plynu doma je pomerne jednoduchá záležitosť. Niektorí remeselníci často vyrábajú plynové generátory vlastnými rukami.
Plyn získaný z domácich inštalácií možno použiť na rôzne účely. Veľmi často napríklad súkromní obchodníci pripájajú bežné kachle k plynovým generátorom. Spaľovanie pyrolýzneho plynu nie je také intenzívne ako zemný plyn. Napriek tomu je stále celkom pohodlné používať kachle na určený účel.
Autogénny generátor je napríklad v každodennom živote často spojený s plynovými generátormi. Keď sa kyslík dodáva pomocou zemného plynu, teplota plameňa v takomto zariadení dosiahne 2000 °C.
Ako už bolo spomenuté, pyrolýzny plyn sa dá doma použiť aj ako palivo do auta. Pre takúto aplikáciu bude potrebné motor stroja iba mierne upraviť. Zároveň na takéto palivo môžu pracovať benzínové aj naftové motory. Takýto plyn sa používa doma, často v generátoroch energie.
Funkcie aplikácie
Pyrolýzny plyn má teda o niečo nižší stupeň prenosu tepla ako prírodný alebo skvapalnený. Preto pre správnu prevádzku rôznych druhov vykurovania akuchynského zariadenia, pri jeho používaní je pre správne, intenzívnejšie spaľovanie potrebné zvýšiť jeho prísun.
V kuchynskom vybavení sa na to dajú navŕtať trysky napr. Pyrolýzna plynová pec v tomto prípade bude fungovať rovnako ako na zemnom plyne. To znamená, že intenzita spaľovania paliva bude rovnaká. Na prenos rôznych druhov zariadení na iný typ plynu sa často mení aj jeho firmvér. Vo vozidlách na takéto palivo je palivový systém úplne vymenený.
Stroje na spaľovanie dreva
V Sovietskom zväze na začiatku 20. rokov 20. storočia boli nákladné autá s plynovým generátorom používané veľmi široko. V tých rokoch sme dokonca u nás robili súťažné testy takýchto áut.
Prvý plynový generátorový motor pre auto v našom ZSSR nainštaloval profesor V. S. Naumov v roku 1927. V roku 1928 začal Vedecký inštitút pre automobily a traktory v Rusku navrhovať takéto autá. Špecialisti tejto inštitúcie potom uskutočnili experimenty so zahraničnými strojmi "Imbert-Dietrich" a "Pip".
Prvý plynový generátor NATI-1 postavený u nás pracoval na obyčajnom dreve. V roku 1932 bola vytvorená aj inštalácia NATI-3, určená pre motorový čln. Zároveň sa v Rusku objavil prvý automobilový plynový generátor vytvorený s podporou spoločnosti Avtodor. Dostal názov "Avtodor-1". Ešte neskôr bolo v ZSSR vyvinutých niekoľko pokročilejších inštalácií tohto typu. Zloženie pyrolýzneho plynu získaného z ichpoužitie, bol skutočne veľmi kvalitný. Vozidlá poháňané týmto palivom sú známe svojou spoľahlivosťou, vynikajúcim výkonom a dlhou životnosťou.
Počas druhej svetovej vojny sa v ZSSR na frontoch a vzadu aktívne používali nákladné autá s plynovým generátorom ZIS-5 a GAZ-AA. Do konca vojny bolo v krajine už v prevádzke asi 200 tisíc áut s pyrolýznym plynovým motorom.
Samozrejme, že používanie takéhoto paliva bolo spôsobené predovšetkým nedostatkom ropných produktov v krajine v tom čase. Netreba si však myslieť, že pyrolýzny plyn bol použitý len kvôli deficitu štátneho rozpočtu. Takéto palivo sa v tých dňoch považovalo za celkom efektívne a sľubné a používalo sa nielen v Rusku. Napríklad v 20-30 rokoch minulého storočia sa pyrolýzne vozidlá rozšírili v krajinách ako Francúzsko, Nemecko, Veľká Británia, Fínsko a Švédsko. V niektorých ázijských krajinách boli tiež široko používané stroje pracujúce na takýto plyn. Autá tohto typu sa v tom čase úspešne prevádzkovali napríklad v Číne, Japonsku a Indii.
Historické pozadie
Pyrolýza dreva je jedným z prvých chemických procesov, ktoré ľudia začali aktívne využívať. Napríklad v Rusku bola takáto reakcia široko používaná už v 12. storočí na výrobu borovicovej živice. Ten sa ďalej používal na impregnáciu lán, ako aj na spracovanie riečnych a námorných plavidiel. V priemyselnom meradle boli Švédi prví, ktorí použili pyrolýzu na impregnáciu dreva. V tejto krajine je takáto reakcia tiežpoužíva sa na výrobu impregnačnej živice.
Na začiatku 20. storočia vznikli v Rusku jedny z najlepších škôl pyrolýzy dreva na svete. Bolo to, samozrejme, predovšetkým kvôli tomu, že na území našej krajiny rastie veľa lesov. Pred použitím zemného plynu sme v Rusku mali v mnohých podnikoch nainštalované výkonné zariadenia na výrobu plynu. Takéto zariadenia sa používali dlho pred príchodom zariadení poháňaných zemným plynom.
Samozrejme, neskôr bolo takéto vybavenie vyhlásené za zastarané. Plynové generátory boli odstránené z tovární. A doteraz sa, žiaľ, pyrolýza ako druh alternatívneho ekonomického typu paliva, na rozdiel od európskych krajín, v Ruskej federácii nerozšírila. Tento druh paliva v Rusku je však v súčasnosti uznávaný ako celkom sľubný. Preto je možné, že v blízkej budúcnosti sa pyrolýzny plyn bude u nás využívať oveľa širšie. Koniec koncov, používanie takéhoto paliva umožňuje nielen šetriť peniaze, ale aj životné prostredie.
