Pyrolysefenomenet følger alltid med brenning av fast brensel i varmeovner og kjeler. Omfanget av prosessen avhenger av to faktorer - forbrenningsmodus og utformingen av hjemmevarmen kraftverk. Vi tilbyr et detaljert blikk på pyrolyse av tre eller kull, alternativer for bruk i industrielle og hjemlige forhold. Målet er å fjerne mytene oppfunnet av selgere og håndverksprodusenter av dyre “pyrolyse” -utstyr designet for å varme opp private hjem.
Hva er pyrolyse - prosessbeskrivelse
Teoretisk sett kan ethvert stoff inkludert karbonforbindelser med hydrogen forbrennes, for eksempel:
- kull;
- naturgass (metan, propan og så videre);
- biomasse - frisk, tørr;
- treprodukter; cellulose; vanlig trevirke;
- forskjellige typer plast;
- gummi fra naturlig eller kunstig gummi;
- olje; dets derivater;
- annet karbonholdig avfall.
Ved utkjørselen, få en viss mengde termisk energi, avhengig av det opprinnelige fuktighetsinnholdet i den brente massen. For å beskrive prosessene bruker vi den kjemiske formelen:
Forbrenning er en rask oksidasjonsreaksjon. Under ideelle forhold kombinerer hvert karbonatom med to oksygenpartikler, og 2 hydrogenatomer samvirker med 1 oksygenpartikkel. Som et resultat dannes ufarlige forbindelser - karbondioksid CO2 og vann. Sistnevnte fordamper ved oppvarming og tar bort en del av den frigjorte varmen.
Et viktig poeng. Under reelle forhold finner ikke alle hydrogen og karbonatomer en kompis på grunn av mangel på oksygenmolekyler. Derfor inkluderer sammensetningen av forbrenningsproduktene en liten fraksjon av skadelige brennbare forbindelser - karbonmonoksid (CO), fritt hydrogen (N)2) og karbon i form av sot.
Pyrolyse er en nedbrytningsreaksjon av et stoff som oppstår ved oppvarming og mangel på fritt oksygen. Det angitte prinsippet brukes i gassgenererende enheter:
- Drivstoff (spesielt tre) plasseres inne i en lukket metallbeholder - reaktor.
- Kapasiteten blir oppvarmet eksternt til 500 ... 900 grader, gjennom spesielle åpninger - tuyeres tilføres en avmålt luftmengde.
- Under påvirkning av høy temperatur, brytes stoffet ned i 3 hovedkomponenter - karbonmonoksid (CO), hydrogen (N2) og fast eller flytende karbonrest. En liten mengde karbondioksid og vanndamp dannes parallelt.
- Flyktige produkter utgjør pyrolysegass - en brennbar blanding av hydrogen og karbonmonoksid, og etterlater tanken gjennom en egen rørledning. Det frigjorte gassformige drivstoffet blir renset, avkjølt og deretter pumpet inn i tanken.
Referanse. Under produksjonsforhold sendes den resulterende syntesegassen for å varme opp samme kapasitet som gassgeneratoren.
Forbrenning og pyrolyse er 2 forskjellige prosesser som kan oppstå samtidig. Eksempel: under intens forbrenning av ved, dannes en liten mengde karbonmonoksid, en ufarlig CO, i kjeleovnen2 mye større. Og omvendt, i det ulmende regimet med ved blir det frigitt mye hydrogen og røyk, hvorav en del klarer å bli CO2 - oksider. Det vil si at det hele avhenger av mengden oksygen som er involvert i reaksjonen.
Effekten av høy luftfuktighet
Det høye fuktighetsinnholdet i startmaterialet påvirker like bra forbrennings- og pyrolysereaksjonene. Vurder prosessene med vedfyring som et eksempel:
- Ved forbrenning blir energien som frigjøres brukt på å fordampe vannet som er inne i treverket. Mengden varme ved utløpet er betydelig redusert, drivstoff bortkastet.
- Fuktighet bremser den termiske nedbrytningen av et stoff kraftig.Fordampet vann tar en del av varmen som brukes på oppvarming, den nødvendige temperaturen (minimum 500 ° C) oppnås ikke. Pyrolyse av tre som inneholder mer enn 50% fuktighet er nesten umulig.
Den beste indikatoren på fuktighet for fruktbar forbrenning eller nedbryting av trevirke i en gassgenerator er 8 ... 15%. Hjemme er det urealistisk å oppnå slike indikatorer, langvarig tørking av ved ved en kalesje lar deg oppnå 20-25% fuktighetsinnhold.
Referanse. Ved fremstilling av drivstoffpellets og briketter ved anlegget tørkes sagflis til en indikator på 8-10%. Maks fuktighet for de ferdige granulatene er 15%.
Hvorfor bruke termisk spaltning
Omfanget av pyrolytiske prosesser er ganske bredt:
- Produksjon av propylen og etylen for den kjemiske industrien ved prosessering av flytende hydrokarbon-råstoffer (olje).
- Innhenting av kull ved hjelp av oksygenfri nedbrytning av trebearbeidingsavfall.
- Den samme teknologiske prosessen, men med en begrenset lufttilførsel tillater generering av brennbar syntesegass fra et tre - en blanding av metan, hydrogen, karbonmonoksid og nøytralt nitrogen.
- Pyrolyse av kull - brun og stein - et helt behandlingsområde. De resulterende forbindelser er syntetisk bensin, koks, ammoniakk, kulltjære. Toluen, benzen, naftalen og forskjellige fenoler brukt i den kjemiske industrien er utvunnet fra sistnevnte.
- Ny utvikling - kommersiell utnyttelse av kommunalt fast avfall, bildekk, plast, organisk.
Merk. Her er de mest kjente metodene for å bruke pyrolytiske reaksjoner. I virkeligheten er det mange flere brukssaker. Wikipedia hevder at pyrolyseprosesser ikke blir fullstendig forstått, mange prosjekter er under utvikling.
For termisk spaltning brukes pyrolyseovner og forskjellige reaktorer i industrien. Diagrammet over viser en gassgenerator som behandler vedavfall og sagflis til gassformig drivstoff. Hovedrollen her blir spilt av den direkte tørre destillasjonsreaktoren, hvor de tilberedte råvarene prosesseres til syntesegass ved langsom forbrenning.
En viktig nyanse. Før det lastes i en pyrolyseovn eller en gassgenerator, blir treverket alltid knust og tørket til et fuktighetsinnhold på 10% eller mindre.
I industriell kjemi brukes også hurtig pyrolyseteknologi når reaktoren varmes opp til en temperatur på 700 ... 900 ° C i en kort periode. Målet er å øke utstyrets produktivitet og fremskynde behandlingen.
Innenlandsk bruk
På husholdningsnivå hjelper pyrolyse til å løse følgende problemer:
- rengjør ovnen eller stekepannen fra klebrig fettforekomster som ikke kan fjernes mekanisk;
- kullproduksjon;
- oppvarming av et privat hus med en kjele med fast brensel i pyrolyse.
Den beste metoden for å rengjøre pannen er å plassere den i ovnen, stille temperaturen på 200 ... 250 ° C og la stå i en halv time. Uten oksygen vil sediment ødeleggelse, bare aske vil forbli, og komfyren vil fjerne pyrolysegassene.
Referanse. Det er modeller av ovner med en innebygd pyrolytisk rengjøringsfunksjon. På slutten av "steking" gjenstår det bare å tørke av de indre overflatene og kaste den resulterende asken.
Trekull brukes til steking av grillmat, smed og mer eksotiske formål - ved å fylle bensin på en bil for gassgenerator (hvordan det fungerer, les i et eget materiale). Metoden for å få tak i - å brenne vedavfall inne i en lukket beholder, det vil si langsom pyrolyse.
Vi foreslår å analysere detaljert problemene forbundet med pyrolyse vedvarmegeneratorer.
Myter om pyrolyse TT kjeler
Den viktigste strukturelle forskjellen mellom en gassgeneratorvarmer og en tradisjonell direkte forbrenningskjele er 2 kamre i stedet for en.En keramisk dyse er anordnet mellom begge brannkamrene, luft tvinges av en vifte. Metallveggene til pyrolyseenheten er beskyttet av et ildfast murfôr. Hvordan fungerer han:
- Ved eller kull legges i det øvre (primære) kammeret og settes i brann.
- Automasjon starter boost-viften.
- Når temperaturen i brannkammeret stiger til 500 grader, begynner frigjøringen av pyrolysegasser.
- Blandet bort av den generelle strømmen av forbrenningsprodukter, kommer disse flyktige forbindelsene inn i det videregående kammeret, hvor de blir brent i nærvær av oksygen (visstnok).
Faktisk begynner den resulterende syntesegassen å brenne selv i primærovnen, siden viften tilfører overflødig luft. Bare en lommelykt blir ledet inn i det andre kammeret ... og det er det. Videre beveger forbrenningsproduktene seg gjennom varmevekslerne til varmeveksleren, varme kjølevæsken og flyr inn i skorsteinen.
Addisjon. Det er en annen design av varmeovner - uten vifte er sekundærkammeret plassert på toppen. Fra pyrolysesynspunktet er konseptet inaktiv, enheten fungerer som en vanlig vedfyrt varmtvannskjel, selv om det koster dobbelt så mye som klassiske kolleger.
Tilhengere av pyrolyse-varmegeneratorer (for eksempel produsentene av dette utstyret, selgere og hjemmehåndverkere) tilskriver TT-kjelene følgende fordeler:
- drivstoffet brennes fullstendig, resten i askeskuffen er praktisk talt null;
- brennetid - 10 timer eller mer;
- lav mengde skadelige utslipp til atmosfæren;
- høy effektivitet på grunn av effektiviteten på 86 ... 90% (produsentens indikatorer) sammenlignet med tradisjonelle kjeler med en effektivitet på 75%.
La oss prøve å finne ut sannheten i disse uttalelsene. Det første øyeblikket: hvis brennkammeret er lastet med tørt trevirke (slikt kreves i henhold til instruksjonene for bruk av varmeren), vil fin aske være igjen etter brenning. Luftstrømmen som skapes av viften og akselererer i dysen, blåser ganske enkelt en lett rest inn i skorsteinen.
Resultatet er en nesten tom askeskål, en illusjon av fullstendig forbrenning. Legger du tørt treverk i en klassisk turboladet TT-kjele, får du en lignende rest - litt aske i bunnen. Det vil si at forbrenningens fullstendighet avhenger av kvaliteten på drivstoffet, og ikke av utformingen av varmegeneratoren.
Kommentar. Legging av råved med en fuktighet på over 50% vil gi et negativt resultat i enhver kjele. Å vurdere slike alternativer er meningsløst.
Gi kort svar på de gjenværende utsagnene:
- Brennetiden på 10-12 timer tilsvarer virkeligheten. En annen ting er at indikatoren oppnås på grunn av størrelsen på drivstoffkammeret (100 liter eller mer), hvor mye ved er plassert. Pyrolyse har absolutt ingenting med det å gjøre.
- Kjelens miljøsikkerhet er sann. Viften pumper overflødig luft, det dannes svært få giftige gasser. I ventemodus kommer ikke oksygen inn i ovnen, veden smelter sakte og mengden skadelige utslipp øker.
- Kjeleffektiviteten på 90% er en eventyr. I aktiv forbrenningsmodus er prinsippet om drift av kjelen lik de turboladede versjonene av tradisjonelle enheter, hvis effektivitet ikke overstiger 75%. Når viften er slått av, dør flammen, gløden avgir lite varme.
Konklusjon. Anskaffelsen av en gassgenererende modell av en fast kjele er et meget tvilsomt foretak. Enheten er tre ganger dyrere enn vanlige versjoner og dobbelt så tung på grunn av fôret. Hjemmelagde varmegeneratorer er som regel mer pålitelige og billigere enn fabrikken, men for klumpete. Når det gjelder effektivitet og andre egenskaper, overgår de ikke klassiske TT-kjeler med en turbin- eller kjedestyringskontroll.
En kjent ekspertutøver vil bekrefte vår mening i videoen sin:
Konklusjon
Generelt er pyrolyse et ganske nyttig fenomen som er mye brukt i industriell kjemi.På husholdningsnivå brukes pyrolytiske prosesser sjelden, selv om generering av brennbare gasser forekommer i enhver peisovn eller kjele. Så det er meningsløst å kjøpe dyre pyrolysemodeller.