תופעת הפירוליזה מלווה תמיד שריפת דלק מוצק בתנורי חימום ודודים. היקף התהליך תלוי בשני גורמים - מצב הבעירה ועיצוב תחנת הכוח החום הביתית. אנו מציעים מבט מפורט על פירוליזה של עץ או פחם, אפשרויות לשימוש בתנאים תעשייתיים וביתיים. המטרה היא להפיג את המיתוסים שהמציאו מוכרים ויצרני בעלי מלאכה של ציוד "פירוליזה" יקר המיועד לחימום בתים פרטיים.
מהי פירוליזה - תיאור תהליכים
תיאורטית, כל חומר הכולל תרכובות פחמן עם מימן יכול להישרף, למשל:
- פחם;
- גז טבעי (מתאן, פרופאן וכן הלאה);
- ביומסה - טרי, יבש;
- מוצרי עץ, תאית, עץ רגיל;
- סוגים שונים של פלסטיקים;
- גומי מגומי טבעי או מלאכותי;
- נפט, נגזרותיו;
- פסולת אחרת המכילה פחמן.
ביציאה, קבל כמות מסוימת של אנרגיה תרמית, תלוי בתכולת הלחות הראשונית של המסה השרופה. כדי לתאר את התהליכים אנו משתמשים בנוסחה הכימית:
בעירה היא תגובה חמצון מהירה. בתנאים אידיאליים, כל אטום פחמן משלב עם שני חלקיקי חמצן, ו -2 אטומי מימן אינטראקציה עם חלקיק חמצן אחד. כתוצאה מכך נוצרות תרכובות לא מזיקות - CO דו תחמוצת הפחמן2 ומים. האחרון מתנדף כשהוא מחומם, מסלק חלק מהאש המשוחרר.
נקודה חשובה. בתנאים אמיתיים, לא כל אטומי המימן והפחמן מוצאים בן זוג בגלל מחסור במולקולות חמצן. לכן הרכבם של מוצרי הבעירה כולל חלק קטן מתרכובות דליקים מזיקים - פחמן חד חמצני (CO), מימן חופשי (N2) ופחמן בצורה של פיח.
פירוליזה היא תגובה של פירוק של חומר המתרחשת בעת מחומם וחסר חמצן חופשי. העיקרון המצוין משמש ביחידות לייצור גז:
- דלק (בפרט, עץ) ממוקם בתוך כלי מתכת סגור - כור.
- הקיבולת מחוממת חיצונית ל 500 ... 900 מעלות, דרך פתחים מיוחדים - טוויר מסופקת כמות אוויר מדודה.
- בהשפעת טמפרטורה גבוהה, החומר מתפרק ל -3 מרכיבים עיקריים - פחמן חד חמצני (CO), מימן (N2) ושאריות פחמן מוצקות או נוזליות. במקביל נוצרים כמות קטנה של פחמן דו חמצני ואדי מים.
- מוצרים נדיפים מהווים גז פירוליזה - תערובת דליקה של מימן ופחמן חד חמצני, ומשאירה את המכל דרך צינור נפרד. הדלק הגזי ששוחרר מנוקה, מקורר ונשאב למיכל.
התייחסות. בתנאי ייצור, גז הסינתזה המתקבל נשלח לחימום באותה קיבולת של מחולל הגז.
בעירה ופירוליזה הם שני תהליכים שונים שיכולים להתרחש בו זמנית. דוגמא: במהלך שריפה אינטנסיבית של עצי הסקה נוצרת כמות קטנה של פחמן חד חמצני, CO שאינו מזיק, בתנור הדוד.2 הרבה יותר גדול. ולהפך, במשטר העצי הסרת העץ, משתחררים הרבה מימן ואדים שחלקם מצליח להפוך ל- CO2 - להתחמצן. כלומר, הכל תלוי בכמות החמצן המעורבת בתגובה.
ההשפעה של לחות גבוהה
תכולת הלחות הגבוהה בחומר המוצא משפיעה באותה מידה על תגובות הבעירה והפירוליזה. ראו את התהליכים של שריפת עצים כדוגמה:
- בעת צריבה מבלה את האנרגיה המופקת על אידוי המים הכלולים בעץ. כמות החום ביציאה מופחתת משמעותית, מבוזבז דלק.
- לחות מאט מאוד את הפירוק התרמי של חומר.מים מאדים לוקחים חלק מהאש שבוזבז על החימום; הטמפרטורה הנדרשת (מינימום 500 מעלות צלזיוס) אינה מושגת. פירוליזה של עץ המכיל מעל 50% לחות היא כמעט בלתי אפשרית.
המדד הטוב ביותר ללחות לשריפה פורה או פירוק עץ בגנרטור גז הוא 8 ... 15%. בבית, זה לא מציאותי להשיג אינדיקטורים כאלה, ייבוש ממושך של עצי הסקה מתחת לחופה מאפשר להשיג תכולת לחות של 20-25%.
התייחסות. בייצור כדוריות דלק ובריקטים במפעל מיובש נסורת לאינדיקטור של 8-10%. הלחות המרבית של הגרגירים המוגמרים היא 15%.
מדוע להשתמש בפירוק תרמי
היקף התהליכים הפירוליטיים הוא די רחב:
- ייצור פרופילן ואתילן לתעשייה הכימית על ידי עיבוד חומרי הזנה פחמימנים נוזליים (שמן).
- השגת פחם בשיטה של פירוק ללא חמצן של פסולת נגרות.
- אותו תהליך, אך עם אספקת אוויר מוגבלת, מאפשר לייצר גז סינתזה דליק מעץ - תערובת של מתאן, מימן, פחמן חד חמצני וחנקן ניטרלי.
- פירוליזה של פחם - חום ואבן - אזור שלם של עיבוד. התרכובות המתקבלות הן בנזין סינטטי, קוקה, אמוניה, זפת פחם. טולואן, בנזן, נפטלין ופנולים שונים המשמשים בתעשייה הכימית מכורים מהאחרון.
- פיתוחים חדשים - שימוש מסחרי בפסולת עירונית מוצקה, צמיגי מכוניות, פלסטיק, אורגני.
פתק. השיטות המפורסמות ביותר לשימוש בתגובות פירוליטיות מפורטות כאן. במציאות יש הרבה יותר מקרי שימוש. בוויקיפדיה טוענים כי תהליכי הפירוליזה אינם מובנים לחלוטין, פרויקטים רבים נמצאים בפיתוח.
לפירוק תרמי משתמשים בתנורים בתנורי פירוליזה וכורים שונים. התרשים למעלה מראה מחולל גז המעבד פסולת עץ ונסורת לדלק גזי. התפקיד העיקרי כאן ממלא על ידי הכור הזיקוק היבש הישיר, בו מעובדים חומרי הגלם המוכנים לגז סינתזה על ידי בעירה איטית.
ניואנס חשוב. לפני הטעינה לתנור פירוליזה או מחולל גז, העץ תמיד נמעך ומיובש לתכולת לחות של 10% ומטה.
בכימיה תעשייתית משתמשים גם בטכנולוגיית פירוליזה מהירה, כאשר הכור מחומם לטמפרטורה של 700 ... 900 מעלות צלזיוס לפרק זמן קצר. המטרה היא להגדיל את פריון הציוד ולהאיץ את העיבוד.
שימוש ביתי
ברמה הביתית פירוליזה עוזרת לפתור את הבעיות הבאות:
- ניקוי התנור או הטיגון ממאגרי שומן דביקים שלא ניתן להסירם באופן מכני;
- ייצור פחם;
- חימום בית פרטי עם דוד פירוליזה בדלק מוצק.
השיטה הטובה ביותר לניקוי התבנית היא להכניס אותה לתנור, להגדיר את הטמפרטורה ל -200 ... 250 מעלות צלזיוס ולתת לעמוד למשך חצי שעה. ללא גישה לחמצן, תתרחש הרס משקעים, רק אפר יישאר, ומכסה התנור יסיר את גזי הפירוליזה.
התייחסות. ישנם דגמים של תנורים עם פונקצית ניקוי פירוליטית מובנית. בסוף "הצלייה", נותר רק לנגב את המשטחים הפנימיים ולהשליך את האפר שנוצר.
פחם משמש לטיגון ברביקיו, נפחות ומטרות אקזוטיות יותר - תדלוק מחולל גז לרכב (איך זה עובד, אנו קוראים בחומר נפרד). שיטת ההשגה - שריפת פסולת עץ בתוך מיכל סגור, כלומר פירוליזה איטית.
אנו מציעים לכם לנתח בפירוט את הבעיות הקשורות במחוללי חום מעץ פירוליזה.
מיתוסים על דוודי TT פירוליזה
ההבדל המבני העיקרי בין דוד מחולל גז לדוד מסורתי ישיר הוא 2 תאים במקום אחד.זרבובית קרמיקה מסודרת בין שתי תאי האש, אוויר מונע על ידי מאוורר. קירות המתכת של יחידת הפירוליזה מוגנים על ידי ציפוי לבנים עקשן. איך הוא עובד:
- עצי הסקה או פחם מונחים בתא העליון (הראשוני) ומבעירים.
- אוטומציה מפעילה את מאוורר ההעלאה.
- כאשר הטמפרטורה בתא האש עולה ל -500 מעלות מתחיל שחרור גזי הפירוליזה.
- תרכובות נדיפות אלה, המוחלפות על ידי הזרם הכללי של מוצרי בעירה, נכנסות לתא העל יסודי, שם הן נשרפות בנוכחות חמצן (כביכול).
למעשה, גז הסינתזה שנוצר מתחיל לשרוף אפילו בכבשן הראשוני, מכיוון שהאוורר מספק אוויר עודף. רק לפיד להבה מופנה לתא השני ... וזהו. יתר על כן, מוצרי הבעירה עוברים דרך צינורות החום של מחליף החום, מחממים את נוזל הקירור ועפים לארובה.
חיבור. יש עיצוב נוסף של תנורי חימום - ללא מאוורר, החדר המשני ממוקם בחלקו העליון. מנקודת המבט של פירוליזה, הרעיון אינו פעיל, היחידה מתפקדת כמו דוד מים חמים רגיל שנורה על עץ, אם כי היא עולה פי שניים ממקביליהם הקלאסיים.
תומכי גנרטורי חום פירוליזה (כמו יצרני ציוד זה, מוכרים ובעלי בית) מייחסים את היתרונות הבאים לדודי TT שלהם:
- הדלק נשרף לחלוטין, והשאר במחבת האפר הוא כמעט אפס;
- זמן צריבה - 10 שעות ומעלה;
- כמות נמוכה של פליטות מזיקות לאטמוספירה;
- יעילות גבוהה בגלל היעילות של 86 ... 90% (אינדיקטורים של היצרנים) לעומת דוודים מסורתיים עם יעילות של 75%.
בואו ננסה להבין את אמיתותן של הצהרות אלה. הרגע הראשון: אם ארון האש עמוס בעץ יבש (כזה נדרש על פי הוראות השימוש בתנור החימום), אפר יישאר לאחר השריפה. זרימת האוויר שנוצרת על ידי המאוורר ומואצת בתוך הזרבובית פשוט מעיפה שארית קלה לארובה.
התוצאה היא מחבת אפר כמעט ריקה, אשליה של בעירה מוחלטת. אם אתה מניח עץ יבש בדוד TT טורבו קלאסי, אתה מקבל שאריות דומה - מעט אפר בתחתית. כלומר, שלמות הבעירה תלויה באיכות הדלק ולא בעיצוב מחולל החום.
תגובה. הנחת עצי הסקה גולמיים עם לחות של מעל 50% תתן תוצאה שלילית בכל דוד. בחינת אפשרויות כאלה אין טעם.
תן בקצרה תשובות להצהרות הנותרות:
- זמן השריפה של 10-12 שעות תואם את המציאות. דבר נוסף הוא שהמחוון מושג בגלל גודל תא הדלק (100 ליטר ומעלה), שם מונחים הרבה עצי הסקה. לפירוליזה אין שום קשר לזה.
- הביטחון הסביבתי של הדוד נכון. המאוורר שואב עודף אוויר; מעט מאוד גזים רעילים נוצרים. במצב המתנה, חמצן לא נכנס לתנור, עצי הסקה לאט לאט וכמות הפליטות המזיקות עולה.
- יעילות הדוד של 90% היא אגדה. במצב בעירה פעיל, עיקרון פעולת הדוד דומה לגרסאות הטורבו של יחידות מסורתיות, שהיעילות שלהן אינה עולה על 75%. כאשר המאוורר כבוי, הלהבה מתה, הגחלים פולטות מעט חום.
סיכום. רכישת דגם המייצר דלק של דוד דלק מוצק היא התחייבות מפוקפקת ביותר. היחידה יקרה פי שלוש מגירסאות רגילות וכבדה פי שניים בגלל הבטנה. גנרטורי חום תוצרת בית, ככלל, אמינים וזולים יותר מאלו שבמפעל, אך הם מגושמים מדי. מבחינת יעילות ומאפיינים אחרים, הם אינם עולים על ביצועי דודי TT קלאסיים עם בקרת משיכה לטורבינה או לשרשרת.
מתרגל מומחה ידוע יאשר את דעתנו בסרטון שלו:
סיכום
באופן כללי פירוליזה היא תופעה שימושית למדי שנמצאת בשימוש נרחב בכימיה תעשייתית.ברמה הביתית, משתמשים לעתים רחוקות בתהליכים פירוליטיים, אם כי יצירת גזים דליקים מתרחשת בכל תנור או דוד בוערים. אז אין טעם לקנות דגמי פירוליזה יקרים.