Piroliz fenomeni, ısıtma fırınlarında ve kazanlarda her zaman katı yakıtın yanmasına eşlik eder. Sürecin ölçeği iki faktöre bağlıdır - yanma modu ve ev ısı santralinin tasarımı. Odun veya kömür pirolizine, endüstriyel ve ev koşullarında kullanım seçeneklerine ayrıntılı bir bakış sunuyoruz. Amaç, özel evleri ısıtmak için tasarlanmış pahalı "piroliz" ekipmanlarının satıcıları ve esnaf üreticileri tarafından icat edilen mitleri ortadan kaldırmaktır.
Piroliz nedir - işlem açıklaması
Teorik olarak, hidrojen ile karbon bileşikleri içeren herhangi bir madde yakılabilir, örneğin:
- kömür;
- doğal gaz (metan, propan vb.);
- biyokütle - taze, kuru;
- ahşap ürünler, selüloz, sıradan ahşap;
- çeşitli plastik türleri;
- doğal veya yapay kauçuktan kauçuk;
- petrol, türevleri;
- diğer karbon içeren atıklar.
Çıkışta, yanmış kütlenin ilk nem içeriğine bağlı olarak belirli bir miktarda termal enerji alın. İşlemleri tanımlamak için kimyasal formülü kullanırız:
Yanma hızlı bir oksidasyon reaksiyonudur. İdeal koşullar altında, her karbon atomu iki oksijen partikülü ile birleşir ve 2 hidrojen atomu 1 oksijen partikülü ile etkileşime girer. Sonuç olarak, zararsız bileşikler oluşur - karbon dioksit CO2 ve su. İkincisi ısıtıldığında buharlaşır ve serbest kalan ısının bir kısmını alır.
Önemli bir nokta. Gerçek koşullarda, tüm hidrojen ve karbon atomları, oksijen molekülleri eksikliğinden dolayı bir eş bulamaz. Bu nedenle, yanma ürünlerinin bileşimi, zararlı yanıcı bileşiklerin küçük bir bölümünü içerir - karbon monoksit (CO), serbest hidrojen (N2) ve karbonun kurum şeklinde olması.
Piroliz, ısıtıldığında ve serbest oksijen eksikliğinde ortaya çıkan bir maddenin ayrışma reaksiyonudur. Belirtilen ilke gaz üreten birimlerde kullanılır:
- Yakıt (özellikle ahşap) kapalı bir metal kap - reaktörün içine yerleştirilir.
- Kapasite harici olarak 500 ... 900 dereceye kadar ısıtılır, özel açıklıklar ile - ölçülü miktarda hava verilir.
- Yüksek sıcaklığın etkisi altında, madde 3 ana bileşene ayrışır - karbon monoksit (CO), hidrojen (N2) ve katı veya sıvı karbon kalıntısı. Paralel olarak az miktarda karbondioksit ve su buharı oluşur.
- Uçucu ürünler piroliz gazını oluşturur - yanıcı bir hidrojen ve karbon monoksit karışımı, tankı ayrı bir boru hattından geçirir. Açığa çıkan gaz halindeki yakıt temizlenir, soğutulur ve daha sonra tanka pompalanır.
Referans. Üretim koşulları altında, ortaya çıkan sentez gazı, gaz üretecinin aynı kapasitesini ısıtmak üzere gönderilir.
Yanma ve piroliz aynı anda meydana gelebilecek 2 farklı işlemdir. Örnek: yakacak odunun yoğun yanması sırasında, kazan fırında az miktarda karbon monoksit, zararsız bir CO oluşur.2 Daha büyük. Tersi, yakacak odunun yanan rejiminde, bir kısmı CO'ya dönüşmeyi başaran çok fazla hidrojen ve duman açığa çıkar.2 - oksitlemek. Yani, hepsi reaksiyona katılan oksijen miktarına bağlıdır.
Yüksek nemin etkisi
Başlangıç malzemesindeki yüksek nem içeriği, yanma ve piroliz reaksiyonlarını eşit şekilde etkiler. Odun yakma işlemlerini örnek olarak düşünün:
- Yanarken, salınan enerji odun içindeki suyun buharlaştırılması için harcanır. Çıkıştaki ısı miktarı önemli ölçüde azalır, yakıt boşa gider.
- Nem, bir maddenin termal ayrışmasını büyük ölçüde yavaşlatır.Buharlaşan su, ısıtma için harcanan ısının bir bölümünü alır; gerekli sıcaklığa (minimum 500 ° C) ulaşılamaz. % 50'den fazla nem içeren ahşabın pirolizi neredeyse imkansızdır.
Bir gaz jeneratöründe ahşabın verimli yanması veya ayrışması için en iyi nem göstergesi% 8 ... 15'tir. Evde, bu tür göstergeleri elde etmek gerçekçi değildir, yakacak odunun bir gölgelik altında uzun süre kuruması% 20-25 nem içeriği elde etmenizi sağlar.
Referans. Tesisteki yakıt peletleri ve briketlerin üretiminde talaş% 8-10'luk bir göstergeye kadar kurutulur. Bitmiş granüllerin maksimum nemi% 15'tir.
Termal ayrışma neden kullanılır?
Pirolitik süreçlerin kapsamı oldukça geniştir:
- Sıvı hidrokarbon hammaddeleri (yağ) işlenerek kimya endüstrisi için propilen ve etilen üretimi.
- Odun işçiliği atıklarının oksijensiz bozunması yöntemi ile odun kömürü elde edilmesi.
- Aynı işlem, ancak sınırlı bir hava kaynağı ile, bir ağaçtan yanıcı sentez gazının üretilmesine izin verir - bir metan, hidrojen, karbon monoksit ve nötr azot karışımı.
- Kömürün pirolizi - kahverengi ve taş - tüm işleme alanı. Elde edilen bileşikler sentetik benzin, kok, amonyak, kömür katranıdır. Kimya endüstrisinde kullanılan tolüen, benzen, naftalin ve çeşitli fenoller ikincisinden çıkarılır.
- Yeni gelişmeler - belediye katı atıklarının, araba lastiklerinin, plastiklerin, organik maddelerin ticari kullanımı.
Not. Pirolitik reaksiyonları kullanmanın en ünlü yöntemleri burada listelenmiştir. Gerçekte, çok daha fazla kullanım durumu vardır. Wikipedia, piroliz süreçlerinin tam olarak anlaşılmadığını iddia ediyor, birçok proje geliştiriliyor.
Termal bozunma için, piroliz fırınları ve çeşitli reaktörler endüstride kullanılır. Yukarıdaki şemada odun atıklarını ve talaşları gaz halinde yakıtı işleyen bir gaz jeneratörü gösterilmektedir. Buradaki ana rol, hazırlanan hammaddelerin yavaş yanma ile sentez gazına işlendiği doğrudan kuru damıtma reaktörü tarafından oynanır.
Önemli bir nüans. Bir piroliz fırını veya gaz jeneratörüne yüklemeden önce, odun her zaman ezilir ve% 10 veya daha az nem içeriğine kadar kurutulur.
Endüstriyel kimyada, reaktör kısa bir süre için 700 ... 900 ° C sıcaklığa ısıtıldığında hızlı piroliz teknolojisi de kullanılır. Amaç, ekipman verimliliğini artırmak ve işlemeyi hızlandırmaktır.
Evde kullanım
Ev düzeyinde, piroliz aşağıdaki sorunları çözmeye yardımcı olur:
- mekanik olarak çıkarılamayan yapışkan yağ kalıntılarından fırının veya fritözün temizlenmesi;
- kömür üretimi;
- özel bir evin bir piroliz katı yakıt kazanı ile ısıtılması.
Tavayı temizlemenin en iyi yöntemi fırına koymak, sıcaklığı 200 ... 250 ° C'ye ayarlamak ve yarım saat bekletmektir. Oksijen erişimi olmadan tortu tahribatı meydana gelir, sadece kül kalır ve ocak davlumbazı piroliz gazlarını alır.
Referans. Yerleşik pirolitik temizleme fonksiyonlu fırın modelleri vardır. "Kavurmanın" sonunda, sadece iç yüzeyleri silmek ve elde edilen külü atmak kalır.
Kömür, barbekü, demirci ve daha egzotik amaçlar için kullanılır - bir otomobil gaz jeneratörüne yakıt ikmali (nasıl çalışır, ayrı bir malzemede okuyoruz). Elde edilen yöntem - odun atıklarını kapalı bir kapta yakmak, yani yavaş piroliz.
Piroliz odun ısı jeneratörleri ile ilgili problemleri ayrıntılı olarak analiz etmeyi öneriyoruz.
Piroliz TT kazanları ile ilgili mitler
Bir gaz jeneratörü ısıtıcısı ile geleneksel bir doğrudan yanmalı kazan arasındaki ana yapısal fark, bir yerine 2 odacıklıdır.Her iki yangın odası arasında bir seramik nozul düzenlenmiştir; hava bir fan tarafından zorlanır. Piroliz ünitesinin metal duvarları ateşe dayanıklı tuğla astar ile korunmaktadır. Nasıl çalışır:
- Yakacak odun veya kömür üst (birincil) hazneye serilir ve ateşe verilir.
- Otomasyon takviye fanını başlatır.
- Ateş kutusundaki sıcaklık 500 dereceye yükseldiğinde, piroliz gazlarının salınması başlar.
- Yanma ürünlerinin genel akışı ile taşınan bu uçucu bileşikler alt ikincil odaya girer ve burada oksijen varlığında (sözde) yakılırlar.
Aslında, elde edilen sentez gazı, fan aşırı hava sağladığı için birincil fırında bile yanmaya başlar. İkinci odaya sadece bir meşale alevi yönlendirilir ... işte bu kadar. Ayrıca, yanma ürünleri ısı değiştiricinin ısı boruları boyunca hareket eder, soğutucuyu ısıtır ve bacaya uçar.
İlave. Isıtıcıların başka bir tasarımı var - fansız, ikincil oda üstte bulunur. Piroliz açısından, kavram çalışmaz, ünite normal bir odun ateşlemeli sıcak su kazanı gibi işlev görür, ancak klasik meslektaşlarının iki katına mal olur.
Piroliz ısı jeneratörlerinin savunucuları (bu ekipmanın üreticileri, satıcılar ve ev ustaları gibi) TT kazanlarına aşağıdaki avantajları atfeder:
- yakıt tamamen yanar, kül tavasında kalan kısım pratik olarak sıfırdır;
- yanma süresi - 10 saat veya daha fazla;
- atmosfere düşük miktarda zararlı emisyon;
- % 75 verimle geleneksel kazanlara kıyasla% 86 ... 90 (üretici göstergeleri) verimliliği nedeniyle yüksek verimlilik.
Bu ifadelerin doğruluğunu anlamaya çalışalım. İlk an: ateş kutusuna kuru odun yüklenirse (ısıtıcı kullanım talimatlarına göre gereklidir), yakıldıktan sonra ince kül kalır. Fan tarafından oluşturulan ve nozulda hızlanan hava akışı, bacaya hafif bir kalıntı üfler.
Sonuç neredeyse boş bir kül tava, tam bir yanma yanılsamasıdır. Klasik bir turboşarjlı TT kazanına kuru odun koyarsanız, benzer bir kalıntı elde edersiniz - altta biraz kül. Yani, yanmanın tamlığı, ısı jeneratörünün tasarımına değil, yakıt kalitesine bağlıdır.
Yorum Yap. % 50'nin üzerinde bir nem oranına sahip ham odun serilmesi, herhangi bir kazanda olumsuz bir sonuç verecektir. Bu seçenekleri göz önünde bulundurmak anlamsızdır.
Geri kalan ifadelere kısaca cevap veriyoruz:
- 10-12 saatlik yanma süresi gerçeğe karşılık gelir. Başka bir şey, göstergenin, çok fazla odun yerleştirildiği yakıt odasının boyutu (100 litre veya daha fazla) nedeniyle elde edilmesidir. Pirolizin kesinlikle onunla hiçbir ilgisi yoktur.
- Kazanın çevre güvencesi doğrudur. Fan fazla havayı pompalar; çok az toksik gaz oluşur. Bekleme modunda, oksijen fırına girmez, yakacak odun yavaşça yanar ve zararlı emisyon miktarı artar.
- % 90 kazan verimliliği bir masaldır. Aktif yanma modunda, kazanın çalışma prensibi, verimliliği% 75'i aşmayan geleneksel birimlerin turboşarjlı versiyonlarına benzer. Fan kapatıldığında, alev ölür, közler çok az ısı yayar.
Sonuç. Bir katı yakıtlı kazanın gaz üreten bir modelinin alınması çok şüpheli bir girişimdir. Ünite normal versiyonlardan üç kat daha pahalıdır ve astar nedeniyle iki kat daha ağırdır. Ev yapımı ısı jeneratörleri, kural olarak, fabrikadakilerden daha güvenilir ve daha ucuzdur, ancak çok hantaldır. Verimlilik ve diğer özellikler açısından, türbin veya zincir çekiş kontrolü olan klasik TT kazanlarından daha iyi performans göstermezler.
Tanınmış bir uzman uygulayıcı videodaki fikrimizi teyit edecektir:
Sonuç
Genel olarak, piroliz endüstriyel kimyada yaygın olarak kullanılan oldukça yararlı bir olgudur.Ev seviyesinde, yanıcı gazların üretimi herhangi bir odun sobası veya kazanda meydana gelmesine rağmen, pirolitik süreçler nadiren kullanılır. Bu yüzden pahalı piroliz modelleri satın almak anlamsızdır.