De noodzaak van het gebruik van zuinige brandstoffen was in de wereld allang voorbij. Zo wordt pyrolysegas tegenwoordig al veel gebruikt in Europa. Allerlei keukenapparatuur, verwarmingsinstallaties en zelfs auto's kunnen op dergelijke brandstof rijden.
Definitie
Onder het concept van "pyrolyse" begrijpen scheikundigen eigenlijk de ontleding van een stof op moleculair niveau onder invloed van hoge temperatuur, meestal in afwezigheid van lucht. Complexe verbindingen vallen onder dergelijke omstandigheden uiteen in eenvoudigere. In dit geval worden verschillende soorten nieuwe elementen in het medium gevormd. In wezen is pyrolyse dus een conventioneel droog destillatieproces.
Gas uit brandhout
Wanneer brandstof wordt verbrand bij hoge temperaturen in een zuurstofvrije omgeving, worden de volgende verbrandingsproducten gevormd:
- pyrolysegas;
- pyrolysehars (vloeibaar product).
Het eerste product uit de lijst heeft onder andere de eigenschap die ook kan ontstaan bij de verbranding van brandstof in een zuurstofomgeving. In dit geval kan gas echter alleen worden verkregen als de brandstof wordt verbrand bij een temperatuur die niet lager is dan 500 °C.
Welke producten kunnen worden gebruikt
Pyrolyseketels in woningen kunnen draaien op gewoon hout of op speciale pallets, bijvoorbeeld van zaagsel of geperst houtkrullen. Ook kunnen verschillende soorten huishoudelijk en bedrijfsafval worden gepyrolyseerd. Het wordt op een vergelijkbare manier verbrand, bijvoorbeeld rubber, oude autobanden, plastic, oude dingen, enz. In dit geval zorgt pyrolyse niet alleen voor een bepaalde hoeveelheid warmte, maar ook om de omgeving schoon te houden. Zoals u weet, vergaat plastic immers niet lang in de grond. Verschillende soorten oliehoudende materialen vervuilen zowel de bodem zelf als waterlichamen.
Kan ook op een vergelijkbare manier worden verbrand:
- papier, karton, textiel;
- methaan;
- koolwaterstoffen;
- turf;
- commodity hout (inclusief chemisch geïmpregneerd hout);
- stro, bladeren, notendoppen, onkruid.
Bovendien kunnen verfresten, oliën, enz. door de pyrolyse-reactie worden gerecycled, wat ook helpt om het milieu schoon te houden.
Compositie
Het ontstane pyrolysegas bevat onder andere veel fijnstof, meestal in de vorm van roet. Het bevat ook verschillende soorten chemische componenten, bijvoorbeeld waterstof. Echter, de belangrijkstede samenstelling van het pyrolysegas is nog steeds als volgt:
- vluchtige koolwaterstoffen;
- koolmonoxide.
Zeer gevaarlijk voor de menselijke gezondheid en zelfs zijn leven, CO wordt bij een dergelijke reactie gevormd als gevolg van onvolledige verbranding van houtskool.
Soorten pyrolyse
Op dit moment zijn er slechts twee hoofdtypen van dergelijke reacties. Pyrolyse kan zijn:
- droog;
- oxidatief.
Het eerste type reacties is op zijn beurt onderverdeeld in:
- lage temperatuur;
- hoge temperatuur.
Hoe gas wordt geproduceerd: oxidatieve pyrolyse
Deze reactie wordt momenteel de meest milieuvriendelijke en productieve genoemd. Pyrolyse vindt in dit geval plaats bij zeer hoge temperaturen. Wanneer bijvoorbeeld methaan op deze manier wordt verbrand, wordt er een bepaald percentage zuurstof mee gemengd. Bij gedeeltelijke verbranding komt de stof in dit geval enorm veel energie vrij. Als gevolg hiervan worden de resten van het mengsel verwarmd tot een temperatuur van 16000 ° C.
De reactie van oxidatieve pyrolyse wordt voornamelijk gebruikt om verschillende industriële materialen die olie bevatten, evenals plastic en rubber te verbranden. Gas kan in dit geval bijvoorbeeld gaan om de winkels van het afvalverwerkingsbedrijf zelf te verwarmen.
Droge pyrolyse
Deze reactie vindt plaats zonder de deelname van zuurstof en, zoals eerder vermeld, kan op zijn beurt een lage of hoge temperatuur hebben. In het eerste gevalde brandstof wordt verwarmd tot een maximum - tot 1000 ° C, in de tweede - boven 1000 ° C. Om zelf een grote hoeveelheid pyrolysegas te verkrijgen, worden voornamelijk reacties op hoge temperatuur gebruikt.
Bij verbranding van brandstof in een omgeving tot 800 °C ontstaat vrij veel gas met een lage verbrandingswaarde. Ook in dit geval blijft er een vrij kleine hoeveelheid cokes en vloeibare harsen over.
Het meest geschikt is om pyrolysegas te verkrijgen bij een temperatuur van 900 tot 1000 °C. In dit geval is er al een maximaal percentage van de productie. In dit geval heeft het aldus verkregen gas een minimale calorische waarde. Een dergelijk product wordt onder meer beschouwd als brandstof van hoge kwaliteit, geschikt voor transport over lange afstanden.
Als brandstof wordt verbrand bij temperaturen tussen 450 en 500 °C, is het rendement zowel in vaste stoffen als in gas zeer laag. Deze laatste is echter niet van hoge kwaliteit, aangezien deze de maximale calorische waarde heeft.
Waar gas kan worden gebruikt
Het pyrolyseproces maakt het dus mogelijk om verschillende soorten gebouwen te verwarmen met het minste brandstofverlies. Door deze reactie te gebruiken, wordt ook de omgeving schoon gehouden. Maar waar kan het pyrolysegas dat ontstaat bij de verbranding van brandstof in een zuurstofvrije omgeving worden gebruikt?
Dit verbrandingsproduct wordt tegenwoordig wereldwijd voornamelijk beschouwd als een alternatieve economische bron van thermische energie. In sommige Europese landen is pyrolysegas al lang gebruikelijkbrandstof die wordt gebruikt door apparatuur die water verwarmt (voor verwarming en warmwatersystemen), elektriciteit, stoom.
Boilers
Sinds de oudheid hebben mensen hun huizen verwarmd met conventionele kachels die op hout en kolen werken. Later werden huizen uitgerust met moderne verwarmingsketels voor vaste brandstoffen die op hetzelfde type brandstof werkten. Dergelijke units worden in onze tijd gebruikt om huizen te verwarmen. Ze zijn goedkoop en voor hun installatie is het in verschillende gevallen niet nodig om vergunningen te verkrijgen. Conventionele verwarmingsketels voor vaste brandstoffen hebben echter één nogal ernstig nadeel. Ze verbruiken brandstof zeer oneconomisch. In de kamers van dergelijke units blijven veel verbrandingsresten achter. Bovendien vliegt een deel van de warmte die door dergelijke apparatuur wordt gegenereerd gewoon "door de schoorsteen" samen met de rook.
Ingenieurs die besloten om dit minpuntje van ketels voor vaste brandstoffen te corrigeren, en kwamen uiteindelijk met pyrolyse-verwarmingsunits die zuinig en gebruiksvriendelijk zijn. In dergelijke ketels bevinden zich onder meer extra kamers waarin de naverbranding van pyrolysegas plaatsvindt.
De reactie in de aggregaten van deze variëteit verloopt met een sterk zuurstoftekort (15%). Hout of een andere brandstof in dit soort apparatuur v alt uiteen in gassen en een kleine hoeveelheid anorganische resten. Voor pyrolysegassen kan de verbrandingstemperatuur in de naverbrander oplopen tot 110-1200 °C.
Waar anders wordt gas gebruikt
De meest gebruikte pyrolyse, daarom ontvangen in verwarmings- en waterverwarmingssystemen. Ook deze reactie wordt veel gebruikt:
- in de verwerkende industrie;
- in chemisch;
- bij het desinfecteren.
Soms wordt pyrolysegas tegenwoordig ook gebruikt als brandstof voor verschillende soorten apparatuur of, zoals eerder vermeld, auto's.
Gascentrales
Apparatuur van dit type wordt gebruikt om pyrolysebrandstof van hoge kwaliteit te produceren, die in sommige gevallen bijvoorbeeld traditioneel aardgas kan vervangen. Dergelijke installaties zijn hermetische ovens met regelbare luchttoevoer. De schoorsteen van dit type apparatuur kan onder andere verstopt zijn.
Haal pyrolysegas als volgt in dergelijke installaties:
- Dwing lucht in de oven door een pomp.
- Nadat de inhoud van de installatie tot een bepaalde temperatuur is verwarmd, wordt de luchttoevoer gestopt.
- Dikzwarte rook die uit de unit komt, wordt met behulp van cyclonen van roet ontdaan.
- Verwijder waterdamp uit het pyrolysegas om de verbrandingstemperatuur te verhogen (passeer door een koeler).
- Het gas wordt in het fijnfilter geleid, waarvan het ontwerp een watertank, elektrostatische installatie en kartonnen patronen omvat.
Zuivering van pyrolysegassen voor gebruik in de industrie, en soms in het dagelijks leven, moet zonder mankeren worden uitgevoerd. Vaste deeltjes en allerlei chemische onzuiverheden kunnen schade aan apparatuur veroorzaken,rijden op dit type brandstof. Verder kan bijvoorbeeld pyrolysegas in een cilinder worden gepompt.
Brandstof van een gasgenerator thuis gebruiken
Installaties van dit type worden natuurlijk het meest gebruikt in de productie. Maar soms worden ze gekocht voor particuliere woningen. Het in huis halen van pyrolysegas is relatief eenvoudig. Sommige ambachtslieden maken vaak zelfs gasgeneratoren met hun eigen handen.
Het gas dat wordt verkregen uit huishoudelijke installaties kan voor verschillende doeleinden worden gebruikt. Heel vaak sluiten bijvoorbeeld particuliere handelaren gewone kachels aan op gasgeneratoren. De verbranding van pyrolysegas is niet zo intens als aardgas. Het is echter nog steeds heel handig om de kachel te gebruiken voor het beoogde doel.
In het dagelijks leven wordt bijvoorbeeld ook een autogene generator vaak aangesloten op gasgeneratoren. Wanneer zuurstof wordt toegevoerd met behulp van aardgas, bereikt de vlamtemperatuur in dergelijke apparatuur 2000 °C.
Zoals eerder vermeld, kan pyrolysegas thuis ook als autobrandstof worden gebruikt. Voor een dergelijke toepassing hoeft de motor van de machine slechts licht aangepast te worden. Tegelijkertijd kunnen zowel benzine- als dieselmotoren op dergelijke brandstof werken. Dergelijk gas wordt thuis gebruikt, vaak in stroomgeneratoren.
Applicatiefuncties
Pyrolysegas heeft dus een iets lagere mate van warmteoverdracht dan natuurlijk of vloeibaar gemaakt. Daarom voor de juiste werking van verschillende soorten verwarming enkeukenapparatuur, bij gebruik ervan, voor een goede, intensievere verbranding, is het noodzakelijk om de toevoer ervan te vergroten.
In keukenapparatuur kunnen hiervoor bijvoorbeeld jets worden geboord. De pyrolyse-gasoven werkt in dit geval op dezelfde manier als op aardgas. Dat wil zeggen, de intensiteit van de verbranding van de brandstof zal hetzelfde zijn. Om verschillende soorten apparatuur over te zetten naar een ander type gas, wordt de firmware vaak gewijzigd. Bij voertuigen die op dergelijke brandstof rijden, wordt het brandstofsysteem volledig vervangen.
Houtverbrandingsmachines
In de Sovjet-Unie in het begin van de jaren twintig werden vrachtwagens met een gasgenerator op grote schaal gebruikt. In die jaren hebben we zelfs competitieve tests van dergelijke auto's in ons land uitgevoerd.
De eerste gasgeneratormotor voor een auto in onze USSR werd in 1927 geïnstalleerd door professor V. S. Naumov. In 1928 begon het Scientific Automotive and Tractor Institute met het ontwerpen van dergelijke auto's in Rusland. De specialisten van deze instelling voerden vervolgens experimenten uit met buitenlandse machines "Imbert-Dietrich" en "Pip".
De eerste NATI-1-gasgenerator die in ons land werd gebouwd, werkte op gewoon hout. In 1932 werd ook de NATI-3-installatie gemaakt, ontworpen voor een motorboot. Tegelijkertijd verscheen de eerste autogasgenerator in Rusland, gemaakt met de steun van de Avtodor-samenleving. Het kreeg de naam "Avtodor-1". Nog later werden in de USSR verschillende meer geavanceerde installaties van dit type ontwikkeld. De samenstelling van het pyrolysegas verkregen uit hungebruik, was eigenlijk van zeer hoge kwaliteit. Voertuigen die op deze brandstof rijden, staan bekend om hun betrouwbaarheid, superieure prestaties en lange levensduur.
Tijdens de Tweede Wereldoorlog werden gasgeneratorvrachtwagens ZIS-5 en GAZ-AA actief gebruikt aan de voorkant en aan de achterkant in de USSR. Tegen het einde van de oorlog waren er al ongeveer 200 duizend auto's met pyrolysegasmotoren in gebruik in het land.
Natuurlijk werd het gebruik van dergelijke brandstof voornamelijk veroorzaakt door het gebrek aan olieproducten in het land in die tijd. Men moet echter niet denken dat pyrolysegas alleen werd gebruikt vanwege het overheidstekort. Dergelijke brandstof werd in die tijd als behoorlijk effectief en veelbelovend beschouwd en werd niet alleen in Rusland gebruikt. In de 20-30s van de vorige eeuw werden pyrolyse-voertuigen bijvoorbeeld wijdverbreid in landen als Frankrijk, Duitsland, Groot-Brittannië, Finland en Zweden. Ook werden in sommige Aziatische landen veel machines gebruikt die op dergelijk gas werkten. Zo werden auto's van dit type destijds met succes gebruikt in China, Japan en India.
Historische achtergrond
Houtpyrolyse is een van de eerste chemische processen die actief door mensen werd gebruikt. In Rusland bijvoorbeeld werd een dergelijke reactie al in de 12e eeuw veel gebruikt voor de productie van dennenhars. Dit laatste werd verder gebruikt voor het impregneren van touwen, maar ook voor het verwerken van rivier- en zeeschepen. Op industriële schaal waren de Zweden de eersten die pyrolyse gebruikten om hout te impregneren. In dit land is zo'n reactie ookgebruikt om impregneerhars te maken.
Aan het begin van de 20e eeuw werden in Rusland enkele van de beste houtpyrolysescholen ter wereld opgericht. Dit was natuurlijk vooral te wijten aan het feit dat er veel bossen groeien op het grondgebied van ons land. Voordat we aardgas gebruikten, hadden we in Rusland bij veel bedrijven krachtige gasopwekkingsapparatuur geïnstalleerd. Dergelijke installaties werden lange tijd gebruikt vóór de komst van die op aardgas.
Natuurlijk werd dergelijke apparatuur later achterhaald verklaard. De gasgeneratoren werden uit de fabrieken gehaald. En tot nu toe is pyrolyse als een soort alternatief economisch type brandstof, in tegenstelling tot Europese landen, helaas niet wijdverbreid in de Russische Federatie. Dit type brandstof wordt in Rusland momenteel echter als veelbelovend beschouwd. Het is daarom mogelijk dat in de nabije toekomst pyrolysegas veel breder wordt toegepast in ons land. Het gebruik van dergelijke brandstof maakt het immers niet alleen mogelijk om geld te besparen, maar ook om het milieu te sparen.
