A pirolízis jelensége mindig kíséri a szilárd tüzelőanyag égetését kemencékben és kazánokban. A folyamat mértéke két tényezőtől függ - az égési módtól és a ház hőerőműjának kialakításától. Részletes áttekintést nyújtunk a fa vagy a szén pirolíziséről, az ipari és háztartási körülmények közötti felhasználásának lehetőségeiről. A cél az, hogy eloszlassa a mítoszokat, amelyeket az eladók és a kézművesek gyártói találtak fel a magánházak fűtésére tervezett drága "pirolízis" berendezések számára.
Mi a pirolízis - a folyamat leírása
Elméletileg bármilyen anyag elégethető, beleértve a szénvegyületeket hidrogénnel, például:
- szén;
- földgáz (metán, propán és így tovább);
- biomassza - friss, száraz;
- fatermékek, cellulóz, közönséges fa;
- különféle műanyagok;
- természetes vagy műgumiból készült gumi;
- olaj, származékai;
- egyéb széntartalmú hulladék.
A kijáratnál szerezzen be bizonyos mennyiségű hőenergiát, az elégetett tömeg kezdeti nedvességtartalmától függően. A folyamatok leírására a kémiai képletet használjuk:
Az égés gyors oxidációs reakció. Ideális körülmények között minden szénatom két oxigénrészecskével kombinálódik, és 2 hidrogénatom kölcsönhatásba lép egy oxigénrészecskével. Ennek eredményeként ártalmatlan vegyületek képződnek - szén-dioxid CO2 és a víz. Ez utóbbi hevítés közben elpárolog, és a felszabadult hő egy részét elveszi.
Fontos pont. Valódi körülmények között nem minden hidrogén- és szénatom talál mate-t az oxigénmolekulák hiánya miatt. Ezért az égéstermékek összetétele tartalmaz egy kis részét a káros éghető vegyületeket - szén-monoxidot (CO), szabad hidrogént (N2) és szén korom formájában.
A pirolízis egy anyag bomlási reakciója, amely hevítéskor és a szabad oxigén hiányában fordul elő. A feltüntetett elv a gázgeneráló egységekben használatos:
- Az üzemanyagot (különösen a fa) egy zárt fémedénybe - reaktorba helyezik.
- A kapacitást kívülről 500 ... 900 fokra hevítik, speciális nyílások révén - mérőmennyiségű levegőt szállítanak.
- Magas hőmérséklet hatására az anyag 3 fő komponensre bomlik - szén-monoxid (CO), hidrogén (N2) és szilárd vagy folyékony szénmaradék. Kis mennyiségű szén-dioxid és vízgőz képződik párhuzamosan.
- Az illékony termékek képezik a pirolízisgázt - a hidrogén és a szén-monoxid éghető keverékét, és a tartályt külön csővezetéken keresztül hagyják el. A felszabadult gáznemű tüzelőanyagot megtisztítják, lehűtik, majd szivattyúzzák a tartályba.
Referencia. Termelési körülmények között a kapott szintézisgázt a gázgenerátor azonos kapacitásának melegítésére továbbítják.
Az égés és a pirolízis két különböző folyamat, amelyek egyszerre fordulhatnak elő. Példa: a tűzifa intenzív égetése során kis mennyiségű szén-monoxid, ártalmatlan CO képződik a kazánkemencében2 Sokkal nagyobb. És fordítva: a füstölgő tűzifa rendszerében sok hidrogén és füst szabadul fel, amelyek egy része képes széndioxiddá alakulni2 - oxidálódni. Vagyis minden a reakcióban részt vevő oxigén mennyiségétől függ.
A magas páratartalom hatása
A kiindulási anyag magas nedvességtartalma ugyanolyan mértékben befolyásolja az égési és a pirolízis reakciókat. Vegyük példa a faégetési folyamatokat:
- Égetéskor a felszabadult energia a fa vízben lévő víz elpárolgására fordul. A kilépő nyílás hőmennyisége jelentősen csökken, az üzemanyag pazarlik.
- A nedvesség nagymértékben lelassítja az anyag hőbontását.A párologtatott víz a melegítéshez felhasznált hő részét veszi igénybe; a kívánt hőmérsékletet (minimum 500 ° C) nem érik el. Az 50% -ot meghaladó nedvességtartalmú fa pirrolízise szinte lehetetlen.
A gázgenerátorok gyümölcsének égetésére vagy szétesésére a legjobb páratartalom mutatója 8 ... 15%. Otthon irreális elérni ezeket a mutatókat, mivel a tűzifa hosszabb ideig tartó szárítása a lombkorona alatt lehetővé teszi 20-25% -os nedvességtartalom elérését.
Referencia. Üzemanyagpelletek és brikett gyártásakor a fűrészpor 8-10% indikátorra szárítja. A kész granulátumok maximális páratartalma 15%.
Miért érdemes termikus bomlást használni?
A pirolitikus eljárások köre nagyon széles:
- Propilén és etilén előállítása vegyipar számára folyékony szénhidrogén alapanyagok (olaj) feldolgozásával.
- Faszén előállítása famegmunkáló hulladékok oxigénmentes bontásának módszerével.
- Ugyanez a technológiai eljárás, de korlátozott levegőellátással lehetővé teszi éghető szintézisgáz előállítását egy fáról - metán, hidrogén, szén-monoxid és semleges nitrogén keveréke.
- A szén - barna és kő - pirolízise - a feldolgozás egész területe. A kapott vegyületek szintetikus benzin, koksz, ammónia, kőszénkátrány. Az utóbbiból a toluolt, benzolt, naftalint és a vegyiparban használt különféle fenolokat bányozzák fel.
- Új fejlesztések - a települési szilárd hulladék, autó gumiabroncsok, műanyagok, szerves anyagok hasznosítása.
Jegyzet. Itt található a pirolitikus reakciók leghíresebb módszere. A valóságban sokkal több használati eset létezik. A Wikipedia állítása szerint a pirolízis folyamatait nem értik meg teljesen, sok projekt fejlesztés alatt áll.
A hőbontáshoz pirolízis kemencéket és különféle reaktorokat használnak az iparban. A fenti ábra egy gázgenerátort mutat, amely a fahulladékot és a fűrészport gáz halmazállapotú üzemanyagká dolgozza fel. A fő szerepet itt a közvetlen száraz desztillációs reaktor játszik, ahol az elkészített alapanyagokat lassú égetéssel szintetikus gázzá dolgozzák fel.
Fontos árnyalat. A pirolízis-kemencébe vagy gázgenerátorba töltés előtt a fát mindig összetörik és szárítják 10% vagy annál alacsonyabb nedvességtartalomig.
Az ipari kémiában gyors pirolízis technológiát is alkalmaznak, amikor a reaktort rövid ideig 700 ... 900 ° C hőmérsékletre hevítik. A cél a berendezések termelékenységének növelése és a feldolgozás felgyorsítása.
Háztartási felhasználás
Háztartási szinten a pirolízis segít a következő problémák megoldásában:
- a sütő vagy a sütő tisztítása ragacsos zsírlerakódásoktól, amelyeket mechanikusan nem lehet eltávolítani;
- faszén előállítás;
- magánház fűtése pirolízisű szilárd tüzelésű kazánnal.
A serpenyő tisztításához a legjobb módszer a sütőbe helyezése, a hőmérséklet 200 ... 250 ° C-ra állítása és fél órán át állni hagyás. Oxigén nélkül az üledékpusztulás történik, csak hamu marad, és a tűzhely elszívja a pirolízisgázokat.
Referencia. Vannak olyan kemencék modelljei, amelyek beépített pirolitikus tisztító funkcióval rendelkeznek. A "pörkölés" végén csak a belső felületeket törölje le és a keletkező hamut dobja ki.
A faszén barbecue sütéshez, kovácsoláshoz és egzotikusabb célokra szolgál - például egy autó gázgenerátor feltöltésére (hogyan működik, olvassa el egy külön anyagban). Az előállítási módszer - fahulladék elégetése zárt tartályban, vagyis lassú pirolízis.
Kínáljuk, hogy részletesebben elemezze a pirolízisű fa hőtermelőkkel kapcsolatos problémákat.
Mítoszok a TT pirolízis kazánokról
A gázgenerátorok és a hagyományos közvetlen égésű kazánok közötti fő szerkezeti különbség az egyik helyett 2 kamra.A két tűzkamra között kerámia fúvóka van elrendezve, a levegőt egy ventilátor kényszeríti. A pirolízis egység fém falait tűzálló tégla bélés védi. Hogyan működik:
- A tűzifát vagy a szénet a felső (elsődleges) kamrába helyezik, és tüzet gyújtanak.
- Az automatizálás elindítja a töltőventilátort.
- Amikor a tűzhely hőmérséklete 500 fokra emelkedik, megkezdődik a pirolízisgázok kibocsátása.
- Az égéstermékek általános áramlása révén ezek az illékony vegyületek belépnek az alsó szekunder kamrába, ahol oxigén jelenlétében (állítólag) elégetik őket.
Valójában a keletkező szintézisgáz még az elsődleges kemencében is égni kezd, mivel a ventilátor felesleges levegőt szállít. Csak egy fáklya lángot irányítanak a második kamrába ... és ennyi. Ezenkívül az égéstermékek áthaladnak a hőcserélő hőcsövein, melegítik a hűtőfolyadékot és repülnek a kéménybe.
Kiegészítés. Van egy másik fűtőberendezés - ventilátor nélkül a szekunder kamra tetején helyezkedik el. A pirolízis szempontjából a koncepció nem működik, az egység szokásos fás tüzelésű melegvíz kazánként működik, bár kétszer annyival fizet, mint a klasszikus társaik.
A pirolízis hőgenerátorok támogatói (mint például a berendezés gyártói, eladók és háztartási kézművesek) a következő előnyöket tulajdonítják TT kazánjaiknak:
- az üzemanyagot teljesen elégetik, a hamutartóban maradék gyakorlatilag nulla;
- égési idő - legalább 10 óra;
- alacsony mennyiségű káros kibocsátás a légkörbe;
- magas hatékonyság a 86 ... 90% -os hatékonyság miatt (gyártói mutatók) a hagyományos kazánokhoz képest, 75% -os hatékonysággal.
Próbáljuk megérteni a fenti állítások valódiságát. Első pillanat: ha a tűzoltó dobozt száraz fával töltik (erre a fűtő használati útmutatója szerint van szükség), akkor finom hamu marad az égés után. A ventilátor által létrehozott és a fúvókában felgyorsuló légáram egyszerűen egy könnyű maradékot fúj a kéménybe.
Az eredmény egy szinte üres hamutartó, a teljes égés illúziója. Ha száraz fát fektet egy klasszikus turbófeltöltéssel ellátott TT kazánba, akkor hasonló maradékot kap - egy kis hamu alján. Vagyis az égés teljessége az üzemanyag minőségétől és nem a hőgenerátor tervezésétől függ.
Megjegyzés. Az 50% feletti páratartalmú nyers tűzifa lerakása negatív eredményt eredményez bármely kazánban. Az ilyen lehetőségek mérlegelése értelmetlen.
Röviden válaszoljon a fennmaradó állításokra:
- A 10-12 órás égési idő megfelel a valóságnak. A másik dolog az, hogy a mutatót az üzemanyag-kamra mérete miatt érik el (legalább 100 liter), ahol sok tűzifát helyeznek el. A pirolízisnek semmi köze sincs hozzá.
- A kazán környezetvédelmi bizonyossága igaz. A ventilátor pumpálja a felesleges levegőt, nagyon kevés mérgező gáz képződik. Készenléti üzemmódban az oxigén nem kerül a kemencébe, a tűzifa lassan megégik és növekszik a káros kibocsátás mennyisége.
- A kazán 90% -os hatékonysága mese. Aktív égésmódban a kazán működési elve hasonló a hagyományos egységek turbófeltöltött változataihoz, amelyek hatékonysága nem haladja meg a 75% -ot. A ventilátor kikapcsolásakor a láng elhal, a parázs kevés hőt bocsát ki.
Következtetés. A szilárd tüzelésű kazán gázgeneráló modelljének megszerzése nagyon kétes vállalkozás. Az egység háromszor drágább, mint a szokásos verziók, és kétszer annyira nehéz a bélés miatt. A házi hőgenerátorok általában megbízhatóbbak és olcsóbbak, mint a gyári generátorok, de túl terjedelmesek. A hatékonyság és az egyéb jellemzők szempontjából nem lépik túl a klasszikus TT kazánokat turbina vagy láncvontatás-vezérléssel.
Egy ismert szakember megerősíti véleményünket videójában:
Következtetés
Általában véve a pirolízis meglehetősen hasznos jelenség, amelyet széles körben használnak az ipari kémiában.Háztartási szinten ritkán alkalmazzák a pirolitikus eljárásokat, bár éghető gázok keletkeznek bármilyen fatüzelésű kemencében vagy kazánban. Tehát értelmetlen vásárolni drága pirolízis modelleket.