Behovet for brug af økonomiske brændstoffer har længe været påkrævet i verden. For eksempel er pyrolysegas allerede meget udbredt i Europa i dag. Alle former for køkkenudstyr, varmeinstallationer og endda biler kan køre på sådan brændstof.
Definition
Faktisk forstår kemikere under selve begrebet "pyrolyse" nedbrydningen af et stof på molekylært niveau under påvirkning af høj temperatur, norm alt i fravær af luft. Komplekse forbindelser under sådanne forhold nedbrydes til enklere. I dette tilfælde dannes forskellige slags nye elementer i mediet. Grundlæggende er pyrolyse således en konventionel tør destillationsproces.
Gas fra brænde
Når brændstof forbrændes ved høje temperaturer i et iltfrit miljø, dannes følgende forbrændingsprodukter:
- pyrolysegas;
- pyrolyseharpiks (flydende produkt).
Det første produkt fra listen har blandt andet den egenskab, der også kan dannes ved forbrænding af brændstof i et iltmiljø. Men i dette tilfælde kan gas kun opnås, hvis brændstoffet forbrændes ved en temperatur, der ikke er lavere end 500 °C.
Hvilke produkter kan bruges
Pyrolysekedler i boliger kan køre på almindeligt træ eller specielle paller, for eksempel fra savsmuld eller pressede træspåner. Forskellige typer husholdningsaffald og industriaffald kan også pyrolyseres. Det brændes på lignende måde, for eksempel gummi, gamle bildæk, plastik, gamle ting osv. I dette tilfælde tillader pyrolyse ikke kun at få en vis mængde varme, men også at holde miljøet rent. Plast nedbrydes jo som bekendt ikke i jorden i lang tid. Olieholdige materialer af forskellig art forurener både selve jorden og vandområder.
Kan også brændes på lignende måde:
- papir, pap, tekstiler;
- methan;
- kulbrinter;
- tørv;
- råvare (inklusive kemisk imprægneret træ);
- halm, blade, nøddeskaller, ukrudt.
Derudover kan malingrester, olier osv. genanvendes gennem pyrolysereaktionen. Dette er også med til at holde miljøet rent.
Composition
Den resulterende pyrolysegas indeholder blandt andet en masse partikler, norm alt i form af sod. Det indeholder også forskellige slags kemiske komponenter, for eksempel brint. Men det vigtigstesammensætningen af pyrolysegassen er stadig som følger:
- flygtige kulbrinter;
- kulilte.
Meget farligt for menneskers sundhed og endda hans liv, CO i en sådan reaktion dannes på grund af ufuldstændig forbrænding af trækul.
Typer af pyrolyse
I øjeblikket er der kun to hovedtyper af sådanne reaktioner. Pyrolyse kan være:
- tørt;
- oxidative.
Den første type reaktioner er til gengæld opdelt i:
- lav temperatur;
- høj temperatur.
Hvordan gas produceres: oxidativ pyrolyse
Denne reaktion kaldes i øjeblikket den mest miljøvenlige og produktive. Pyrolyse sker i dette tilfælde ved meget høje temperaturer. For eksempel, når metan brændes på denne måde, blandes en vis procentdel ilt med det. Ved delvis forbrænding frigiver stoffet i dette tilfælde en enorm mængde energi. Som et resultat opvarmes resterne af blandingen til en temperatur på 16000 °C.
Reaktionen af oxidativ pyrolyse bruges hovedsageligt til at brænde forskellige industrielle materialer, der indeholder olie, såvel som plastik og gummi. Gas kan i dette tilfælde f.eks. gå til at opvarme butikkerne i selve renovationsfirmaet.
Tør pyrolyse
Denne reaktion sker uden deltagelse af ilt og kan, som allerede nævnt, til gengæld være lav eller høj temperatur. I det første tilfældebrændstoffet opvarmes til et maksimum - op til 1000 ° C, i det andet - over 1000 ° C. For at opnå en stor mængde pyrolysegas i sig selv bruges højtemperaturreaktioner hovedsageligt.
Når brændstof forbrændes i et miljø op til 800 °C, opnås der ret meget gas med en lav brændværdi. Også i dette tilfælde er der en forholdsvis lille mængde koks og flydende harpiks tilbage.
Det mest passende er at opnå pyrolysegas ved en temperatur på 900 til 1000 °C. I dette tilfælde er der allerede en maksimal procentdel af dens produktion. I dette tilfælde har den på denne måde opnåede gas en minimum brændværdi. Et sådant produkt betragtes blandt andet som brændstof af høj kvalitet, velegnet til transport over lange afstande.
Når brændstof forbrændes ved temperaturer mellem 450 og 500 °C, er outputtet meget lavt i både faste rester og gas. Sidstnævnte er dog ikke af høj kvalitet, da den har den maksimale brændværdi.
Hvor gas kan bruges
Pyrolyseprocessen tillader således opvarmning af forskellige slags lokaler med det mindste brændstoftab. Også ved at bruge denne reaktion holdes miljøet rent. Men hvor kan den pyrolysegas, der dannes ved forbrænding af brændstof i et iltfrit miljø, bruges?
Dette forbrændingsprodukt anses i dag på verdensplan primært som en alternativ økonomisk kilde til termisk energi. I nogle europæiske lande har pyrolysegas længe været almindeligbrændstof, der bruges af udstyr, der opvarmer vand (til varme- og varmtvandssystemer), elektricitet, damp.
Kedler
Siden oldtiden har folk opvarmet deres hjem ved hjælp af konventionelle komfurer, der fungerer på træ og kul. Senere begyndte huse at blive udstyret med moderne kedler til fast brændsel, der opererede på samme type brændstof. Sådanne enheder bruges til at opvarme boliger i vores tid. De er billige, og for deres installation er det ikke nødvendigt at indhente tilladelser i forskellige tilfælde. Konventionelle kedler til fast brændsel har dog en ret alvorlig ulempe. De forbruger brændstof ekstremt uøkonomisk. En masse forbrændingsrester forbliver i kamrene i sådanne enheder. Derudover flyver en del af varmen, der genereres af sådant udstyr, simpelthen "ned gennem skorstenen" sammen med røgen.
Ingeniører, der besluttede at rette op på dette minus af kedler til fast brændsel, og til sidst kom op med pyrolysevarmeenheder, der er økonomiske og nemme at bruge. I sådanne kedler er der blandt andet yderligere kamre, hvori efterbrændingen af pyrolysegas finder sted.
Reaktionen i aggregaterne af denne sort forløber med et stærkt iltmangel (15%). Træ eller andet brændsel i denne type udstyr nedbrydes til gasser og en lille mængde uorganiske rester. For pyrolysegasser kan forbrændingstemperaturen i efterbrænderen nå op til 110-1200 °C.
Hvor bruges der ellers gas
Den mest udbredte pyrolyse modtages derfor i varme- og vandvarmesystemer. Også denne reaktion er meget brugt:
- i forarbejdningsindustrien;
- i kemikalier;
- ved desinficering.
Nogle gange bruges pyrolysegas også i dag som brændstof til forskellige slags udstyr eller, som allerede nævnt, biler.
Gasgenererende anlæg
Udstyr af denne type bruges til at producere pyrolysebrændstof af høj kvalitet, som i nogle tilfælde kan erstatte for eksempel traditionel naturgas. Sådanne installationer er hermetiske ovne med justerbar lufttilførsel. Skorstenen på denne type udstyr kan blandt andet være blokeret.
Få pyrolysegas i sådanne installationer som følger:
- Tving luft ind i ovnen gennem en pumpe.
- Efter opvarmning af indholdet i installationen til en bestemt temperatur, standses lufttilførslen.
- Tæt sort røg, der kommer ud af enheden, renses for sod ved hjælp af cykloner.
- Fjern vanddamp fra pyrolysegassen for at øge dens forbrændingstemperatur (passer gennem en køler).
- Gassen føres ind i det fine filter, hvis design omfatter en vandtank, elektrostatisk installation og pappatroner.
Rensning af pyrolysegasser, før de bruges i industrien, og nogle gange i hverdagen, skal udføres uden fejl. Faste partikler og alle former for kemiske urenheder kan forårsage skader på udstyr,kører på denne type brændstof. Ydermere kan f.eks. pyrolysegas pumpes ind i en cylinder.
Brug af brændstof fra en gasgenerator derhjemme
Installationer af denne type bruges selvfølgelig oftest i produktionen. Men nogle gange er de købt til private hjem. At få pyrolysegas derhjemme er en forholdsvis enkel sag. Nogle håndværkere laver ofte endda gasgeneratorer med deres egne hænder.
Gassen fra husholdningsanlæg kan bruges til forskellige formål. Meget ofte forbinder private erhvervsdrivende for eksempel almindelige komfurer til gasgeneratorer. Forbrændingen af pyrolysegas er ikke så intens som naturgas. Det er dog stadig ret bekvemt at bruge ovnen til det tilsigtede formål.
Også for eksempel er en autogen generator ofte forbundet med gasgeneratorer i hverdagen. Når ilt tilføres ved hjælp af naturgas, når flammetemperaturen i sådant udstyr 2000 °C.
Som allerede nævnt, derhjemme, kan pyrolysegas også bruges som brændstof til biler. Til en sådan applikation skal maskinens motor kun modificeres lidt. Samtidig kan både benzin- og dieselmotorer arbejde på sådant brændstof. Sådan gas bruges derhjemme, ofte i strømgeneratorer.
Applikationsfunktioner
Pyrolysegas har således en lidt lavere grad af varmeoverførsel end naturlig eller flydende. Derfor for korrekt drift af forskellige former for opvarmning ogkøkkenudstyr, når det bruges, for korrekt, mere intensiv forbrænding, er det nødvendigt at øge dets forsyning.
I køkkenudstyr kan der for eksempel bores jetfly til dette. Pyrolysegasovnen vil i dette tilfælde fungere på samme måde som på naturgas. Det vil sige, at intensiteten af forbrændingen af brændstoffet vil være den samme. Også for at overføre forskellige slags udstyr til en anden type gas, ændres dens firmware ofte. I køretøjer, der kører på sådant brændstof, udskiftes brændstofsystemet fuldstændigt.
Brændefyringsmaskiner
I Sovjetunionen i begyndelsen af 1920'erne blev gasgeneratorlastbiler brugt meget bredt. I de år gennemførte vi endda konkurrencetest af sådanne biler i vores land.
Den første gasgeneratormotor til en bil i vores USSR blev installeret af professor V. S. Naumov i 1927. I 1928 begyndte Scientific Automotive and Tractor Institute at designe sådanne biler i Rusland. Denne institutions specialister udførte derefter eksperimenter med udenlandske maskiner "Imbert-Dietrich" og "Pip".
Den første NATI-1 gasgenerator bygget i vores land arbejdede på almindeligt træ. I 1932 blev NATI-3 installationen også skabt, designet til en motorbåd. Samtidig dukkede den første bilgasgenerator op i Rusland, skabt med støtte fra Avtodor-samfundet. Den fik navnet "Avtodor-1". Endnu senere blev flere mere avancerede installationer af denne type udviklet i USSR. Sammensætningen af pyrolysegassen opnået fra deresbrug, var faktisk meget høj kvalitet. Køretøjer drevet af dette brændstof har været kendt for deres pålidelighed, overlegne ydeevne og lange levetid.
Under Anden Verdenskrig blev gasgeneratorlastbiler ZIS-5 og GAZ-AA aktivt brugt foran og bagtil i USSR. Ved slutningen af krigen var omkring 200 tusinde biler med pyrolysegasmotorer allerede i drift i landet.
Selvfølgelig skyldtes brugen af sådant brændstof primært manglen på olieprodukter i landet på det tidspunkt. Man skal dog ikke tro, at pyrolysegas kun blev brugt på grund af statens budgetunderskud. Sådant brændstof i disse dage blev betragtet som ret effektivt og lovende og blev brugt ikke kun i Rusland. For eksempel blev pyrolysekøretøjer i 20-30'erne af forrige århundrede udbredt i lande som Frankrig, Tyskland, Storbritannien, Finland og Sverige. Også maskiner, der opererede på sådan gas, blev meget brugt i nogle asiatiske lande. For eksempel blev biler af denne type kørt med succes på det tidspunkt i Kina, Japan og Indien.
Historisk baggrund
Træpyrolyse er en af de første kemiske processer, der begyndte at blive brugt aktivt af mennesker. I Rusland blev en sådan reaktion for eksempel meget brugt allerede i det 12. århundrede til fremstilling af fyrreharpiks. Sidstnævnte blev yderligere brugt til imprægnering af reb samt til behandling af flod- og havfartøjer. I industriel skala var svenskerne de første til at bruge pyrolyse til at imprægnere træ. I dette land er en sådan reaktion ogsåbruges til at fremstille imprægneringsharpiks.
I begyndelsen af det 20. århundrede blev nogle af de bedste træpyrolyseskoler i verden dannet i Rusland. Dette skyldtes naturligvis først og fremmest, at der vokser mange skove på vores lands territorium. Forud for brugen af naturgas havde vi i Rusland kraftigt gasgeneratorudstyr installeret hos mange virksomheder. Sådanne installationer blev brugt i lang tid før fremkomsten af dem drevet af naturgas.
Naturligvis blev sådant udstyr senere erklæret for forældet. Gasgeneratorerne blev fjernet fra fabrikkerne. Og indtil nu er pyrolyse som en type alternativ økonomisk type brændstof, i modsætning til europæiske lande, desværre ikke blevet udbredt i Den Russiske Føderation. Imidlertid er denne type brændstof i Rusland i øjeblikket anerkendt som ret lovende. Derfor er det muligt, at pyrolysegas i den nærmeste fremtid vil blive brugt meget mere udbredt i vores land. Når alt kommer til alt, giver brugen af sådant brændstof ikke kun mulighed for at spare penge, men også at spare miljøet.
