Pirolizės reiškinys visada lydimas kietojo kuro deginimo krosnyse ir katiluose. Proceso mastas priklauso nuo dviejų veiksnių - degimo režimo ir namų šilumos jėgainės projekto. Siūlome išsamiai apžvelgti medienos ar akmens anglių pirolizę, jos panaudojimo pramoninėmis ir buitinėmis sąlygomis galimybes. Tikslas - išsklaidyti mitus, kuriuos sugalvojo pardavėjai ir amatininkai gamindami brangią „pirolizės“ įrangą, skirtą privatiems namams šildyti.
Kas yra pirolizė - proceso aprašymas
Teoriškai galima sudeginti bet kokią medžiagą, įskaitant anglies junginius su vandeniliu, pavyzdžiui:
- anglis;
- gamtinės dujos (metanas, propanas ir pan.);
- biomasė - šviežia, sausa;
- medienos gaminiai, celiuliozė, įprasta mediena;
- įvairių rūšių plastikai;
- kaučiukas iš natūralaus arba dirbtinio kaučiuko;
- aliejus, jo dariniai;
- kitos atliekos, kuriose yra anglies.
Išeidami gaukite tam tikrą šiluminės energijos kiekį, atsižvelgiant į pradinį sudegintos masės drėgmės kiekį. Norėdami apibūdinti procesus, naudojame cheminę formulę:
Degimas yra greita oksidacijos reakcija. Idealiomis sąlygomis kiekvienas anglies atomas susijungia su dviem deguonies dalelėmis, o 2 vandenilio atomai sąveikauja su 1 deguonies dalelėmis. Dėl to susidaro nekenksmingi junginiai - anglies dioksidas CO2 ir vanduo. Pastarasis išgaruoja kaitinant, pašalindamas dalį išsiskiriančios šilumos.
Svarbus punktas. Realiomis sąlygomis ne visi vandenilio ir anglies atomai randa mate dėl deguonies molekulių trūkumo. Todėl į degimo produktų sudėtį įeina nedidelė dalis kenksmingų degių junginių - anglies monoksidas (CO), laisvasis vandenilis (N2) ir anglies suodžių pavidalu.
Pirolizė yra medžiagos skilimo reakcija, vykstanti kaitinant ir trūkstant laisvo deguonies. Nurodytas principas naudojamas dujas generuojančiuose įrenginiuose:
- Kuras (ypač mediena) dedamas į uždarą metalinį indą - reaktorių.
- Talpa iš išorės pašildoma iki 500 ... 900 laipsnių, per specialias angas - per parą tiekiamas išmatuotas oro kiekis.
- Veikiant aukštai temperatūrai, medžiaga suskyla į 3 pagrindinius komponentus - anglies monoksidą (CO), vandenilį (N2) ir kietos arba skystos anglies liekanos. Lygiagrečiai susidaro nedidelis kiekis anglies dioksido ir vandens garų.
- Lakieji produktai sudaro pirolizės dujas - degų vandenilio ir anglies monoksido mišinį, paliekant baką per atskirą vamzdyną. Išsiskyręs dujinis kuras išvalomas, atvėsinamas ir perpumpuojamas į baką.
Nuoroda. Gamybos sąlygomis susidariusios sintezės dujos yra siunčiamos šildyti tuo pačiu dujų generatoriaus pajėgumu.
Degimas ir pirolizė yra du skirtingi procesai, kurie gali vykti vienu metu. Pavyzdys: intensyviai kūrenant malkas, katilo krosnyje susidaro nedidelis kiekis anglies monoksido, nekenksmingo CO2 daug didesnis. Ir atvirkščiai, kūrenant malkas, išsiskiria daug vandenilio ir dūmų, kurių dalis sugeba virsti CO2 - oksiduojasi. Tai yra, viskas priklauso nuo reakcijoje dalyvaujančio deguonies kiekio.
Didelės drėgmės poveikis
Didelis drėgmės kiekis pradinėje medžiagoje vienodai veikia degimo ir pirolizės reakcijas. Apsvarstykite medienos deginimo procesus kaip pavyzdį:
- Deginant išleidžiama energija išgarinama medienoje esančiam vandeniui. Šilumos kiekis išleidimo angoje žymiai sumažėja, eikvojamas kuras.
- Drėgmė labai sulėtina medžiagos terminį skilimą.Išgarintas vanduo užima dalį šilumos, sunaudojamos šildymui, tačiau nepasiekiama reikiama temperatūra (mažiausia 500 ° C). Medienos, kurioje yra daugiau kaip 50% drėgmės, pirolizė yra beveik neįmanoma.
Geriausias drėgmės rodiklis vaisingam deginimui ar medienos skilimui dujų generatoriuje yra 8 ... 15%. Namuose nerealu pasiekti tokius rodiklius, ilgas malkų džiovinimas po baldakimu leidžia pasiekti 20–25% drėgmės.
Nuoroda. Gaminant kuro granules ir briketus gamykloje, pjuvenos džiovinamos iki 8-10% rodiklio. Maksimali gatavų granulių drėgmė yra 15%.
Kodėl verta naudoti terminį skilimą?
Pirolitinių procesų spektras yra gana platus:
- Propileno ir etileno gamyba chemijos pramonei perdirbant skystas angliavandenilių žaliavas (aliejų).
- Medžio anglies gavimas medienos apdirbimo atliekų skaidymo be deguonies metodu.
- Tas pats procesas, tačiau esant ribotam oro tiekimui, leidžia iš medžio generuoti degias sintezės dujas - metano, vandenilio, anglies monoksido ir neutralaus azoto mišinį.
- Anglies - rudos ir akmens - pirolizė - visa perdirbimo sritis. Gauti junginiai yra sintetinis benzinas, koksas, amoniakas, akmens anglių degutas. Iš pastarųjų kasamas toluenas, benzenas, naftalenas ir įvairūs fenoliai, naudojami chemijos pramonėje.
- Nauji pokyčiai - kietų komunalinių atliekų, automobilių padangų, plastiko, organinių medžiagų komercinis panaudojimas.
Pastaba. Čia išvardyti garsiausi pirolitinių reakcijų naudojimo metodai. Iš tikrųjų yra daug daugiau naudojimo atvejų. Vikipedija teigia, kad pirolizės procesai nėra iki galo suprantami, daugelis projektų yra kuriami.
Terminiam skilimui pramonėje naudojamos pirolizės krosnys ir įvairūs reaktoriai. Aukščiau pateiktoje diagramoje parodytas dujų generatorius, perdirbantis medienos atliekas ir pjuvenas į dujinį kurą. Pagrindinį vaidmenį čia atlieka tiesioginio sauso distiliavimo reaktorius, kuriame paruoštos žaliavos lėtai degdamos yra perdirbamos į sintezės dujas.
Svarbus niuansas. Prieš kraunant į pirolizės krosnį arba dujų generatorių, mediena visada susmulkinama ir džiovinama iki 10% ar mažesnio drėgnio.
Pramoninėje chemijoje taip pat naudojama greito pirolizės technologija, kai reaktorius trumpą laiką pašildomas iki 700 ... 900 ° C temperatūros. Tikslas yra padidinti įrangos našumą ir pagreitinti apdorojimą.
Buitinis naudojimas
Buitiniame lygmenyje pirolizė padeda išspręsti šias problemas:
- orkaitės arba gruzdintuvės valymas nuo lipnių riebalų sankaupų, kurių neįmanoma pašalinti mechaniškai;
- medžio anglies gamyba;
- šildydamas privatų namą pirolizės kietojo kuro katilu.
Geriausias keptuvės valymo būdas yra įdėti ją į orkaitę, nustatyti 200 ... 250 ° C temperatūrą ir leisti pastovėti pusvalandį. Be deguonies nuosėdos sunaikins, liks tik pelenai, o viryklės gaubtas pašalins pirolizės dujas.
Nuoroda. Yra krosnių modelių su įmontuota pirolitinio valymo funkcija. Pasibaigus „skrudinimui“, belieka tik nušluostyti vidinius paviršius ir išmesti susidarančius pelenus.
Medžio anglis naudojama kepti kepsninėje, kalvystėje ir egzotiškesniais tikslais - degalų degalų papildymui automobiliu (kaip tai veikia, skaitykite atskiroje medžiagoje). Gavimo būdas - medienos atliekų deginimas uždarame inde, tai yra, lėta pirolizė.
Siūlome išsamiai išanalizuoti problemas, susijusias su pirolizės medienos šilumos generatoriais.
Mitai apie pirolizės TT katilus
Pagrindinis struktūrinis skirtumas tarp dujų generatoriaus šildytuvo ir tradicinio tiesioginio degimo katilo yra 2 kameros, o ne viena.Tarp abiejų priešgaisrinių kamerų yra įrengtas keramikinis antgalis, oras priverstas ventiliatoriaus. Pirolizės bloko metalinės sienos yra apsaugotos ugniai atspariu plytų pamušalu. Kaip jis dirba:
- Malkos ar anglys klojamos viršutinėje (pirminėje) kameroje ir padegamos.
- Automatika įjungia papildomą ventiliatorių.
- Kai temperatūra krosnyje pakyla iki 500 laipsnių, prasideda pirolizės dujų išsiskyrimas.
- Šie lakieji junginiai, išmetami dėl bendro degimo produktų srauto, patenka į apatinę antrinę kamerą, kur deginami esant deguoniui (tariamai).
Iš tikrųjų susidariusios sintezės dujos pradeda degti net pirminėje krosnyje, nes ventiliatorius tiekia perteklinį orą. Į antrąją kamerą nukreiptas tik liepsnos deglas ... ir viskas. Toliau degimo produktai juda per šilumokaičio šilumos vamzdžius, šildo aušinimo skystį ir skrenda į kaminą.
Papildymas. Yra dar vienas šildytuvų dizainas - be ventiliatoriaus, antrinė kamera yra viršuje. Pirolizės požiūriu koncepcija neveikia, įrenginys veikia kaip įprastas malkomis kūrenamas karšto vandens katilas, nors jis kainuoja dvigubai daugiau nei klasikiniai kolegos.
Pirolizės šilumos generatorių šalininkai (pavyzdžiui, šios įrangos gamintojai, pardavėjai ir namų amatininkai) savo TT katilams suteikia šiuos pranašumus:
- degalai visiškai sudeginami, o pelenų likučiai praktiškai nėra lygus nuliui;
- degimo laikas - 10 ar daugiau valandų;
- mažas kenksmingų išmetimų į atmosferą kiekis;
- didelis efektyvumas dėl 86 ... 90% efektyvumo (gamintojų rodikliai), palyginti su tradiciniais katilais, kurių efektyvumas siekia 75%.
Pabandykime išsiaiškinti šių teiginių teisingumą. Pirmasis momentas: jei krosnies dėžė pakraunama sausa mediena (tokios reikia pagal šildytuvo naudojimo instrukcijas), po deginimo liks smulkūs pelenai. Oro srautas, kurį sukuria ventiliatorius ir įsibėgėja į purkštuką, paprasčiausiai išpūsta lengvo likučio į kaminą.
Rezultatas - beveik tuščia pelenų keptuvė, visiško degimo iliuzija. Jei klojate sausą medieną į klasikinį TT katilą su turbokompresoriumi, gaunate panašų liekaną - šiek tiek pelenų apačioje. Tai yra, degimo užbaigtumas priklauso nuo kuro kokybės, o ne nuo šilumos generatoriaus konstrukcijos.
Komentuok. Neapdorotų malkų, kurių drėgmė yra didesnė kaip 50%, klojimas duos neigiamą rezultatą bet kuriame katile. Svarstyti tokias galimybes yra beprasmiška.
Trumpai atsakykite į likusius teiginius:
- Deginimo laikas 10–12 valandų atitinka tikrovę. Kitas dalykas - rodiklis pasiekiamas dėl kuro kameros dydžio (100 litrų ar daugiau), kur dedama daug malkų. Pirolizė neturi visiškai nieko bendra.
- Katilo aplinkosauginis užtikrinimas yra tikras. Ventiliatorius pumpuoja oro perteklių, susidaro labai mažai toksiškų dujų. Telefonui veikiant budėjimo režimu, deguonis nepatenka į krosnį, malkos lėtai kvepia ir padidėja kenksmingų teršalų kiekis.
- Katilo efektyvumas 90% yra pasaka. Aktyviojo degimo režime katilo veikimo principas yra panašus į tradicinių agregatų su turbokompresoriumi variantus, kurių efektyvumas neviršija 75%. Išjungus ventiliatorių, liepsna miršta, skleidžiama mažai šilumos.
Išvada. Kietojo kuro katilo dujų generavimo modelio įsigijimas yra labai abejotinas dalykas. Vienetas yra tris kartus brangesnis nei įprastos versijos ir dvigubai sunkesnis dėl pamušalo. Namų šilumos generatoriai, kaip taisyklė, yra patikimesni ir pigesni nei gamykliniai, tačiau yra per daug nepatogūs. Kalbant apie efektyvumą ir kitas savybes, jie nepralenkia klasikinių TT katilų su turbinos ar grandinės traukos kontrole.
Žinomas praktikas ekspertas patvirtins mūsų nuomonę savo vaizdo įraše:
Išvada
Apskritai pirolizė yra gana naudingas reiškinys, plačiai naudojamas pramoninėje chemijoje.Namų ūkyje pirolitiniai procesai naudojami nedažnai, nors degios dujos susidaro bet kurioje malkomis kūrenamoje krosnyje ar katile. Taigi beprasmiška pirkti brangius pirolizės modelius.