Keperluan untuk penggunaan bahan api yang menjimatkan telah lama tertunggak di dunia. Sebagai contoh, gas pirolisis sudah digunakan secara meluas di Eropah hari ini. Semua jenis peralatan dapur, pemasangan pemanas dan juga kereta boleh menggunakan bahan api sedemikian.
Definisi
Sebenarnya, di bawah konsep "pirolisis" ahli kimia memahami penguraian bahan pada tahap molekul di bawah pengaruh suhu tinggi, biasanya tanpa ketiadaan udara. Sebatian kompleks di bawah keadaan sedemikian terurai kepada yang lebih ringkas. Dalam kes ini, pelbagai jenis elemen baru terbentuk dalam medium. Pada asasnya, pirolisis ialah proses penyulingan kering konvensional.
Gas daripada kayu api
Apabila bahan api dibakar pada suhu tinggi dalam persekitaran bebas oksigen, hasil pembakaran berikut terbentuk:
- gas pirolisis;
- resin pirolisis (produk cecair).
Produk pertama daripada senarai itu mempunyai, antara lain, ciri yang juga boleh dibentuk semasa pembakaran bahan api dalam persekitaran oksigen. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, gas boleh diperoleh hanya jika bahan api dibakar pada suhu tidak lebih rendah daripada 500 °C.
Produk yang manakah boleh digunakan
Ddang pirolisis di rumah boleh berjalan di atas kayu biasa atau palet khas, contohnya, dari habuk papan atau pencukur kayu yang ditekan. Pelbagai jenis sisa isi rumah dan industri juga boleh dipirolisis. Ia dibakar dengan cara yang sama, contohnya, getah, tayar kereta lama, plastik, benda lama, dan lain-lain. Dalam kes ini, pirolisis membolehkan bukan sahaja untuk mendapatkan jumlah haba tertentu, tetapi juga untuk menjaga kebersihan persekitaran. Lagipun, seperti yang anda tahu, plastik tidak reput di dalam tanah untuk masa yang lama. Bahan yang mengandungi minyak daripada pelbagai jenis mencemarkan kedua-dua tanah itu sendiri dan badan air.
Juga boleh dibakar dengan cara yang sama:
- kertas, kadbod, tekstil;
- metana;
- hidrokarbon;
- gambut;
- kayu komoditi (termasuk kayu yang diresapi secara kimia);
- jerami, daun, kulit kacang, rumpai.
Selain itu, sisa cat, minyak, dsb. boleh dikitar semula melalui tindak balas pirolisis. Ini juga membantu menjaga kebersihan persekitaran.
Komposisi
Gas pirolisis yang terhasil mengandungi, antara lain, banyak zarah, biasanya dalam bentuk jelaga. Ia juga mengandungi pelbagai jenis komponen kimia, contohnya, hidrogen. Walau bagaimanapun, yang utamakomposisi gas pirolisis masih seperti berikut:
- hidrokarbon meruap;
- karbon monoksida.
Sangat berbahaya untuk kesihatan manusia dan juga nyawanya, CO dalam tindak balas sedemikian terbentuk akibat pembakaran arang yang tidak lengkap.
Jenis pirolisis
Pada masa ini, terdapat hanya dua jenis utama tindak balas sedemikian. Pirolisis boleh menjadi:
- kering;
- oksidatif.
Jenis tindak balas pertama, seterusnya, dibahagikan kepada:
- suhu rendah;
- suhu tinggi.
Cara gas dihasilkan: pirolisis oksidatif
Tindak balas ini pada masa ini dipanggil paling mesra alam dan produktif. Pirolisis berlaku dalam kes ini pada suhu yang sangat tinggi. Sebagai contoh, apabila metana dibakar dengan cara ini, peratusan tertentu oksigen bercampur dengannya. Dengan pembakaran separa, bahan dalam kes ini mengeluarkan sejumlah besar tenaga. Akibatnya, sisa campuran dipanaskan pada suhu 16000 ° C.
Tindak balas pirolisis oksidatif digunakan terutamanya untuk membakar pelbagai bahan industri yang mengandungi minyak, serta plastik dan getah. Gas dalam kes ini boleh digunakan, sebagai contoh, untuk memanaskan kedai syarikat pelupusan sampah itu sendiri.
pirolisis kering
Tindak balas ini berlaku tanpa penyertaan oksigen dan, seperti yang telah disebutkan, seterusnya, boleh menjadi suhu rendah atau tinggi. Dalam kes pertamabahan api dipanaskan sehingga maksimum - sehingga 1000 ° C, dalam kedua - di atas 1000 ° C. Untuk mendapatkan sejumlah besar gas pirolisis itu sendiri, tindak balas suhu tinggi digunakan terutamanya.
Apabila bahan api dibakar dalam persekitaran sehingga 800 °C, cukup banyak gas dengan nilai kalori yang rendah diperolehi. Juga dalam kes ini, sejumlah kecil kok dan resin cecair kekal.
Yang paling sesuai ialah mendapatkan gas pirolisis pada suhu 900 hingga 1000 °C. Dalam kes ini, sudah ada peratusan maksimum pengeluarannya. Dalam kes ini, gas yang diperoleh dengan cara ini mempunyai nilai kalori minimum. Produk sedemikian dianggap, antara lain, bahan api berkualiti tinggi, sesuai untuk pengangkutan dalam jarak jauh.
Apabila bahan api dibakar pada suhu antara 450 dan 500 °C, output adalah sangat rendah dalam kedua-dua sisa pepejal dan gas. Walau bagaimanapun, yang terakhir ini tidak berkualiti tinggi, kerana ia mempunyai nilai kalori maksimum.
Tempat gas boleh digunakan
Proses pirolisis dengan itu membolehkan memanaskan pelbagai jenis premis dengan kehilangan bahan api paling sedikit. Selain itu, dengan menggunakan tindak balas ini, persekitaran sentiasa bersih. Tetapi di manakah gas pirolisis yang terbentuk semasa pembakaran bahan api dalam persekitaran bebas oksigen boleh digunakan?
Produk pembakaran ini hari ini dianggap di seluruh dunia terutamanya sebagai sumber tenaga haba yang menjimatkan. Di sesetengah negara Eropah, gas pirolisis telah lama menjadi perkara biasabahan api yang digunakan oleh peralatan yang memanaskan air (untuk pemanasan dan sistem air panas), elektrik, wap.
Dandang
Sejak zaman dahulu, orang ramai telah memanaskan rumah mereka menggunakan dapur konvensional yang beroperasi di atas kayu dan arang batu. Kemudian, rumah mula dilengkapi dengan dandang bahan api pepejal moden yang beroperasi pada jenis bahan api yang sama. Unit sedemikian digunakan untuk memanaskan rumah pada zaman kita. Mereka murah dan untuk pemasangannya tidak perlu mendapatkan permit dalam pelbagai keadaan. Walau bagaimanapun, dandang bahan api pepejal konvensional mempunyai satu kelemahan yang agak serius. Mereka menggunakan bahan api dengan sangat tidak ekonomik. Banyak sisa pembakaran kekal di dalam ruang unit tersebut. Di samping itu, sebahagian daripada haba yang dijana oleh peralatan sedemikian hanya melayang "ke bawah cerobong" bersama asap.
Jurutera yang memutuskan untuk membetulkan tolak dandang bahan api pepejal ini, dan akhirnya menghasilkan unit pemanas pirolisis yang menjimatkan dan mudah digunakan. Dalam dandang sedemikian, antara lain, terdapat ruang tambahan di mana pembakaran selepas gas pirolisis berlaku.
Tindak balas dalam agregat varieti ini berterusan dengan kekurangan oksigen yang kuat (15%). Kayu atau sebarang bahan api lain dalam peralatan jenis ini terurai kepada gas dan sejumlah kecil sisa tak organik. Untuk gas pirolisis, suhu pembakaran dalam penunu selepas boleh mencapai sehingga 110-1200 °C.
Di mana lagi gas digunakan
Pirolisis yang paling banyak digunakan, oleh itu, diterima dalam sistem pemanasan dan pemanasan air. Juga tindak balas ini digunakan secara meluas:
- dalam industri pemprosesan;
- dalam bahan kimia;
- apabila membasmi kuman.
Kadangkala gas pirolisis juga digunakan hari ini sebagai bahan api untuk pelbagai jenis peralatan atau, seperti yang telah disebutkan, kereta.
Loji penjana gas
Peralatan jenis ini digunakan untuk menghasilkan bahan api pirolisis berkualiti tinggi, yang dalam beberapa kes boleh menggantikan, sebagai contoh, gas asli tradisional. Pemasangan sedemikian adalah relau hermetik dengan bekalan udara boleh laras. Cerobong bagi peralatan jenis ini mungkin, antara lain, tersumbat.
Dapatkan gas pirolisis dalam pemasangan seperti berikut:
- Paksa udara masuk ke dalam relau melalui pam.
- Selepas memanaskan kandungan pemasangan pada suhu tertentu, bekalan udara dihentikan.
- Asap hitam pekat yang keluar dari unit dibersihkan daripada jelaga menggunakan siklon.
- Keluarkan wap air daripada gas pirolisis untuk meningkatkan suhu pembakarannya (melewati penyejuk).
- Gas dimasukkan ke dalam penapis halus, reka bentuk yang merangkumi tangki air, pemasangan elektrostatik dan kartrij kadbod.
Pembersihan gas pirolisis sebelum digunakan dalam industri, dan kadangkala dalam kehidupan seharian, mesti dilakukan tanpa gagal. Zarah pepejal dan semua jenis kekotoran kimia boleh menyebabkan kerosakan pada peralatan,berjalan pada jenis bahan api ini. Selanjutnya, sebagai contoh, gas pirolisis boleh dipam ke dalam silinder.
Menggunakan bahan api daripada penjana gas di rumah
Pemasangan jenis ini paling kerap digunakan, sudah tentu, dalam pengeluaran. Tetapi kadang-kadang mereka dibeli untuk rumah persendirian. Mendapatkan gas pirolisis di rumah adalah perkara yang agak mudah. Sesetengah tukang sering membuat penjana gas dengan tangan mereka sendiri.
Gas yang diperoleh daripada pemasangan domestik boleh digunakan untuk tujuan yang berbeza. Selalunya, sebagai contoh, peniaga swasta menyambungkan dapur biasa ke penjana gas. Pembakaran gas pirolisis tidak sekuat gas asli. Walau bagaimanapun, masih agak mudah untuk menggunakan dapur untuk tujuan yang dimaksudkan.
Selain itu, sebagai contoh, penjana autogen sering disambungkan kepada penjana gas dalam kehidupan seharian. Apabila oksigen dibekalkan menggunakan gas asli, suhu nyalaan dalam peralatan tersebut mencapai 2000 °C.
Seperti yang telah disebutkan, di rumah, gas pirolisis juga boleh digunakan sebagai bahan api kereta. Untuk aplikasi sedemikian, enjin mesin hanya perlu diubah suai sedikit. Pada masa yang sama, kedua-dua enjin petrol dan diesel boleh berfungsi pada bahan api tersebut. Gas sedemikian digunakan di rumah, selalunya dalam penjana kuasa.
Ciri aplikasi
Oleh itu, gas pirolisis mempunyai tahap pemindahan haba yang lebih rendah sedikit daripada semula jadi atau cecair. Oleh itu, untuk operasi yang betul pelbagai jenis pemanasan danperalatan dapur, apabila menggunakannya, untuk pembakaran yang betul dan lebih intensif, adalah perlu untuk meningkatkan bekalannya.
Dalam peralatan dapur, jet boleh digerudi untuk ini, contohnya. Relau gas pirolisis dalam kes ini akan berfungsi dengan cara yang sama seperti pada gas asli. Iaitu, keamatan pembakaran bahan api akan sama. Juga, untuk memindahkan pelbagai jenis peralatan ke jenis gas lain, perisian tegarnya sering ditukar. Dalam kenderaan yang menggunakan bahan api sedemikian, sistem bahan api diganti sepenuhnya.
Mesin pembakar kayu
Di Soviet Union pada awal 1920-an, trak penjana gas digunakan dengan sangat meluas. Pada tahun-tahun itu, kami juga menjalankan ujian kompetitif kereta sedemikian di negara kami.
Enjin penjana gas pertama untuk kereta di USSR kami telah dipasang oleh Profesor V. S. Naumov pada tahun 1927. Pada tahun 1928, Institut Automotif dan Traktor Saintifik mula mereka bentuk kereta sedemikian di Rusia. Pakar institusi ini kemudian menjalankan eksperimen dengan mesin asing "Imbert-Dietrich" dan "Pip".
Penjana gas NATI-1 pertama yang dibina di negara kita bekerja pada kayu biasa. Pada tahun 1932, pemasangan NATI-3 juga dicipta, direka untuk bot motor. Pada masa yang sama, penjana gas kereta pertama muncul di Rusia, dicipta dengan sokongan masyarakat Avtodor. Ia menerima nama "Avtodor-1". Malah kemudian, beberapa pemasangan lebih maju jenis ini telah dibangunkan di USSR. Komposisi gas pirolisis yang diperoleh daripada merekadigunakan, sebenarnya sangat berkualiti. Kenderaan yang dikuasakan oleh bahan api ini terkenal dengan kebolehpercayaan, prestasi unggul dan hayat perkhidmatan yang panjang.
Semasa Perang Dunia Kedua, trak penjana gas ZIS-5 dan GAZ-AA digunakan secara aktif di bahagian hadapan dan belakang di USSR. Menjelang akhir perang, kira-kira 200 ribu kereta dengan enjin gas pirolisis telah pun beroperasi di negara ini.
Sudah tentu, penggunaan bahan api tersebut disebabkan terutamanya oleh kekurangan produk minyak dalam negara pada masa itu. Walau bagaimanapun, seseorang tidak sepatutnya berfikir bahawa gas pirolisis digunakan hanya kerana defisit belanjawan negeri. Bahan api sedemikian pada zaman itu dianggap agak berkesan dan menjanjikan dan digunakan bukan sahaja di Rusia. Sebagai contoh, pada 20-30-an abad yang lalu, kenderaan pirolisis menjadi meluas di negara-negara seperti Perancis, Jerman, Great Britain, Finland dan Sweden. Juga, mesin yang beroperasi pada gas tersebut digunakan secara meluas di beberapa negara Asia. Contohnya, kereta jenis ini berjaya dikendalikan pada masa itu di China, Jepun dan India.
Latar belakang sejarah
Pirolisis kayu adalah salah satu proses kimia pertama yang mula digunakan secara aktif oleh manusia. Di Rusia, sebagai contoh, tindak balas sedemikian telah digunakan secara meluas seawal abad ke-12 untuk pengeluaran resin pain. Yang terakhir ini selanjutnya digunakan untuk mengikat tali, serta untuk memproses kapal sungai dan laut. Pada skala perindustrian, orang Sweden adalah yang pertama menggunakan pirolisis untuk menghamili kayu. Di negara ini, reaksi sedemikian jugadigunakan untuk membuat damar impregnasi.
Pada awal abad ke-20, beberapa sekolah pirolisis kayu terbaik di dunia telah dibentuk di Rusia. Ini, tentu saja, terutamanya disebabkan oleh fakta bahawa banyak hutan tumbuh di wilayah negara kita. Sebelum penggunaan gas asli, kami di Rusia mempunyai peralatan penjanaan gas berkuasa yang dipasang di banyak perusahaan. Pemasangan sedemikian telah digunakan untuk masa yang lama sebelum kemunculan pemasangan yang dikuasakan oleh gas asli.
Sudah tentu, kemudian peralatan tersebut diisytiharkan usang. Penjana gas telah dikeluarkan dari kilang-kilang. Dan sehingga kini, malangnya, pirolisis sebagai jenis alternatif bahan api ekonomik, berbeza dengan negara-negara Eropah, tidak menjadi meluas di Persekutuan Rusia. Walau bagaimanapun, bahan api jenis ini di Rusia pada masa ini diiktiraf sebagai agak menjanjikan. Oleh itu, kemungkinan dalam masa terdekat gas pirolisis akan digunakan dengan lebih meluas di negara kita. Lagipun, penggunaan bahan api sedemikian membolehkan bukan sahaja menjimatkan wang, tetapi juga menjimatkan alam sekitar.
