Ekonomik yakıtların kullanımına duyulan ihtiyaç dünyada çok uzun zaman geçmiştir. Örneğin, piroliz gazı bugün Avrupa'da zaten yaygın olarak kullanılmaktadır. Her türlü mutfak ekipmanı, ısıtma tesisatı ve hatta arabalar bu yakıtla çalışabilir.
Tanım
Aslında, "piroliz" kavramının kendisi altında kimyagerler, bir maddenin moleküler düzeyde, genellikle havanın yokluğunda, yüksek sıcaklığın etkisi altında ayrışmasını anlarlar. Bu koşullar altında karmaşık bileşikler daha basit olanlara ayrışır. Bu durumda, ortamda çeşitli türlerde yeni elementler oluşur. Esasen, piroliz bu nedenle geleneksel bir kuru damıtma işlemidir.
Yakacak odundan çıkan gaz
Yakıt oksijensiz bir ortamda yüksek sıcaklıklarda yakıldığında aşağıdaki yanma ürünleri oluşur:
- piroliz gazı;
- piroliz reçinesi (sıvı ürün).
Listedeki ilk ürün, diğerlerinin yanı sıra yakıtın oksijen ortamında yanması sırasında da oluşabilen özelliğe sahip. Ancak bu durumda gaz ancak yakıt 500 °C'den düşük olmayan bir sıcaklıkta yakılırsa elde edilebilir.
Hangi ürünler kullanılabilir
Evlerdeki piroliz kazanları, örneğin talaş veya preslenmiş talaşlardan elde edilen sıradan ahşap veya özel paletler üzerinde çalışabilir. Çeşitli evsel ve endüstriyel atık türleri de pirolize edilebilir. Benzer şekilde yakılır örneğin kauçuk, eski araba lastikleri, plastik, eski şeyler vb. Bu durumda piroliz sadece belirli bir miktar ısı elde edilmesini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda çevrenin temiz tutulmasını da sağlar. Sonuçta, bildiğiniz gibi, plastik uzun süre toprakta ayrışmaz. Çeşitli türlerde yağ içeren maddeler hem toprağı hem de su kütlelerini kirletir.
Ayrıca benzer şekilde yakılabilir:
- kağıt, karton, tekstil;
- metan;
- hidrokarbonlar;
- turba;
- mal ahşabı (kimyasal olarak emprenye edilmiş ahşap dahil);
- saman, yapraklar, fındık kabukları, yabani otlar.
Ayrıca boya kalıntıları, yağlar vb. piroliz reaksiyonu yoluyla geri dönüştürülebilir. Bu ayrıca çevrenin temiz tutulmasına yardımcı olur.
Kompozisyon
Ortaya çıkan piroliz gazı, diğer şeylerin yanı sıra, genellikle kurum şeklinde çok sayıda partikül madde içerir. Ayrıca hidrojen gibi çeşitli kimyasal bileşenler içerir. Ancak, anapiroliz gazının bileşimi hala aşağıdaki gibidir:
- uçucu hidrokarbonlar;
- karbon monoksit.
İnsan sağlığı ve hatta hayatı için çok tehlikeli, böyle bir reaksiyonda CO, kömürün eksik yanması nedeniyle oluşur.
Piroliz türleri
Şu anda, bu tür tepkilerin yalnızca iki ana türü vardır. Piroliz şunlar olabilir:
- kuru;
- oksidatif.
İlk tepki türü sırasıyla şu şekilde ayrılır:
- düşük sıcaklık;
- yüksek sıcaklık.
Gaz nasıl üretilir: oksidatif piroliz
Bu reaksiyon şu anda en çevre dostu ve üretken olarak adlandırılıyor. Piroliz bu durumda çok yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir. Örneğin metan bu şekilde yakıldığında, belirli bir oranda oksijen ile karıştırılır. Kısmi yanma ile, bu durumda madde çok miktarda enerji açığa çıkarır. Sonuç olarak, karışımın kalıntıları 16000 °C sıcaklığa ısıtılır.
Oksidatif piroliz reaksiyonu esas olarak yağ, plastik ve kauçuk içeren çeşitli endüstriyel malzemeleri yakmak için kullanılır. Bu durumda gaz, örneğin atık bertaraf şirketinin kendi mağazalarını ısıtmaya gidebilir.
Kuru piroliz
Bu reaksiyon oksijenin katılımı olmadan gerçekleşir ve daha önce de belirtildiği gibi düşük veya yüksek sıcaklık olabilir. İlk durumdayakıt maksimum - 1000 ° C'ye kadar, ikincisinde - 1000 ° C'nin üzerinde ısıtılır. Kendi başına büyük miktarda piroliz gazı elde etmek için çoğunlukla yüksek sıcaklık reaksiyonları kullanılır.
Yakıt 800 °C'ye kadar olan bir ortamda yakıldığında, kalorifik değeri düşük oldukça fazla gaz elde edilir. Ayrıca bu durumda oldukça az miktarda kok ve sıvı reçine kalır.
En uygunu 900 ila 1000 °C sıcaklıkta piroliz gazı elde etmektir. Bu durumda, üretiminin maksimum yüzdesi zaten var. Bu durumda bu şekilde elde edilen gaz minimum kalorifik değere sahiptir. Böyle bir ürün, diğer şeylerin yanı sıra, uzun mesafelerde nakliye için uygun, yüksek kaliteli yakıt olarak kabul edilir.
Yakıt 450 ile 500 °C arasındaki sıcaklıklarda yakıldığında, hem katı artıklarda hem de gazda çıkış çok düşüktür. Ancak ikincisi, maksimum kalorifik değere sahip olduğu için yüksek kalitede değildir.
Gazın kullanılabileceği yerler
Piroliz işlemi böylece çeşitli türdeki tesislerin en az yakıt kaybıyla ısıtılmasını sağlar. Ayrıca bu reaksiyon kullanılarak çevre temiz tutulur. Ancak oksijensiz bir ortamda yakıtın yanması sırasında oluşan piroliz gazı nerede kullanılabilir?
Bu yanma ürünü bugün dünya çapında öncelikle alternatif bir ekonomik termal enerji kaynağı olarak kabul edilmektedir. Bazı Avrupa ülkelerinde piroliz gazı uzun zamandır yaygınsuyu (ısıtma ve sıcak su sistemleri için), elektriği, buharı ısıtan ekipman tarafından kullanılan yakıt.
Kazanlar
Eski zamanlardan beri insanlar evlerini odun ve kömürle çalışan geleneksel sobaları kullanarak ısıtıyorlar. Daha sonra evler aynı tip yakıtla çalışan modern katı yakıtlı kazanlarla donatılmaya başlandı. Bu tür üniteler zamanımızda evleri ısıtmak için kullanılır. Ucuzdurlar ve kurulumları için çeşitli durumlarda izin alınması gerekli değildir. Bununla birlikte, geleneksel katı yakıtlı kazanların oldukça ciddi bir dezavantajı vardır. Yakıtı son derece ekonomik olmayan şekilde tüketirler. Bu tür birimlerin odalarında çok fazla yanma kalıntısı kalır. Ek olarak, bu tür ekipman tarafından üretilen ısının bir kısmı dumanla birlikte "bacadan aşağı" uçar.
Katı yakıtlı kazanların bu eksiğini düzeltmeye karar veren mühendisler sonunda ekonomik ve kullanımı kolay piroliz ısıtma ünitelerini ortaya çıkardılar. Bu tür kazanlarda, diğer şeylerin yanı sıra, piroliz gazının sonradan yakılmasının gerçekleştiği ilave hazneler vardır.
Bu çeşidin agregalarındaki reaksiyon, güçlü bir oksijen eksikliği (%15) ile ilerler. Bu tür ekipmandaki odun veya diğer yakıtlar gazlara ve az miktarda inorganik kalıntılara ayrılır. Piroliz gazları için, art yakıcıdaki yanma sıcaklığı 110-1200 °C'ye kadar çıkabilir.
Gaz başka nerelerde kullanılır
Bu nedenle en yaygın kullanılan piroliz, ısıtma ve su ısıtma sistemlerinde alınır. Ayrıca bu reaksiyon yaygın olarak kullanılmaktadır:
- işleme endüstrisinde;
- kimyasalda;
- dezenfekte ederken.
Bazen piroliz gazı günümüzde çeşitli ekipman türleri veya daha önce bahsedildiği gibi arabalar için yakıt olarak da kullanılmaktadır.
Gaz üreten tesisler
Bu tip ekipman, bazı durumlarda örneğin geleneksel doğal gazın yerini alabilen yüksek kaliteli piroliz yakıtı üretmek için kullanılır. Bu tür tesisler, ayarlanabilir hava beslemeli hermetik fırınlardır. Bu tür ekipmanın bacası, diğer şeylerin yanı sıra tıkanabilir.
Piroliz gazını aşağıdaki gibi kurulumlarda alın:
- Bir pompa aracılığıyla fırına hava verin.
- Kurulum içeriği belirli bir sıcaklığa kadar ısıtıldıktan sonra hava beslemesi durdurulur.
- Üniteden çıkan yoğun siyah duman, siklonlar kullanılarak kurumdan temizlenir.
- Yanma sıcaklığını artırmak için piroliz gazından su buharını çıkarın (bir soğutucudan geçirin).
- Gaz, tasarımı bir su deposu, elektrostatik tesisat ve karton kartuşlardan oluşan ince filtreye beslenir.
Piroliz gazlarının endüstride ve bazen günlük yaşamda kullanılmadan önce saflaştırılması hatasız yapılmalıdır. Katı partiküller ve her türlü kimyasal kirlilikler ekipmana zarar verebilir,bu tür yakıtla çalışıyor. Ayrıca, örneğin piroliz gazı bir silindire pompalanabilir.
Evdeki bir gaz jeneratöründen gelen yakıtı kullanma
Bu tür kurulumlar en çok elbette üretimde kullanılır. Ancak bazen özel evler için satın alınırlar. Evde piroliz gazı elde etmek nispeten basit bir konudur. Bazı zanaatkarlar genellikle kendi elleriyle gaz jeneratörü bile yaparlar.
Ev tesisatlarından elde edilen gaz farklı amaçlar için kullanılabilir. Çok sık, örneğin, özel tüccarlar sıradan sobaları gaz jeneratörlerine bağlar. Piroliz gazının yanması doğal gaz kadar yoğun değildir. Ancak sobayı amacına uygun olarak kullanmak yine de oldukça uygundur.
Ayrıca, örneğin, otojen bir jeneratör, günlük yaşamda genellikle gaz jeneratörlerine bağlanır. Doğal gaz kullanılarak oksijen sağlandığında, bu tür ekipmanlardaki alev sıcaklığı 2000 °C'ye ulaşır.
Daha önce de belirtildiği gibi, evde piroliz gazı araba yakıtı olarak da kullanılabilir. Böyle bir uygulama için makinenin motorunun sadece biraz değiştirilmesi gerekecektir. Aynı zamanda hem benzinli hem de dizel motorlar bu tür yakıtlarla çalışabilir. Bu tür gaz evde, genellikle jeneratörlerde kullanılır.
Uygulama özellikleri
Bu nedenle, piroliz gazı, doğal veya sıvılaştırılmış gazdan biraz daha düşük bir ısı transfer derecesine sahiptir. Bu nedenle, çeşitli ısıtma türlerinin doğru çalışması için vemutfak ekipmanı kullanırken, düzgün, daha yoğun yanma için arzını artırmak gerekir.
Örneğin mutfak ekipmanlarında bunun için jetler delinebilir. Bu durumda piroliz gazı fırını, doğal gazla aynı şekilde çalışacaktır. Yani, yakıtın yanma yoğunluğu aynı olacaktır. Ayrıca, çeşitli ekipman türlerini başka bir gaz türüne aktarmak için ürün yazılımı sıklıkla değiştirilir. Bu tür yakıtla çalışacak araçlarda yakıt sistemi komple değiştirilir.
Odun yakma makineleri
Sovyetler Birliği'nde 1920'lerin başında, gaz jeneratörlü kamyonlar çok yaygın olarak kullanılıyordu. O yıllarda ülkemizde bu tür arabaların rekabetçi testlerini bile gerçekleştirdik.
SSCB'mizde bir araba için ilk gaz jeneratörü motoru 1927'de Profesör V. S. Naumov tarafından kuruldu. 1928'de Bilimsel Otomotiv ve Traktör Enstitüsü Rusya'da bu tür arabaları tasarlamaya başladı. Bu kurumun uzmanları daha sonra yabancı makineler "Imbert-Dietrich" ve "Pip" ile deneyler yaptılar.
Ülkemizde inşa edilen ilk NATI-1 gaz jeneratörü sıradan ahşap üzerinde çalıştı. 1932'de, bir motorlu tekne için tasarlanmış NATI-3 kurulumu da oluşturuldu. Aynı zamanda, Avtodor toplumunun desteğiyle oluşturulan Rusya'da ilk otomobil gaz jeneratörü ortaya çıktı. "Avtodor-1" adını aldı. Daha sonra bile, SSCB'de bu türden birkaç daha gelişmiş kurulum geliştirildi. Bunlardan elde edilen piroliz gazının bileşimikullanım, aslında çok kaliteliydi. Bu yakıtla çalışan araçlar, güvenilirlikleri, üstün performansları ve uzun hizmet ömürleri ile bilinir.
İkinci Dünya Savaşı sırasında, gaz jeneratörü kamyonları ZIS-5 ve GAZ-AA SSCB'de cephelerde ve arkada aktif olarak kullanıldı. Savaşın sonunda ülkede piroliz gazı motorlu yaklaşık 200 bin araba zaten faaliyetteydi.
Tabii ki bu tür yakıtların kullanılması öncelikle o dönemde ülkede petrol ürünlerinin bulunmamasından kaynaklanıyordu. Ancak piroliz gazının sadece devlet bütçe açığı nedeniyle kullanıldığını düşünmemek gerekir. O günlerde bu tür yakıt oldukça etkili ve umut verici kabul edildi ve sadece Rusya'da kullanılmadı. Örneğin geçen yüzyılın 20-30'lu yıllarında Fransa, Almanya, İngiltere, Finlandiya ve İsveç gibi ülkelerde piroliz araçları yaygınlaştı. Ayrıca, bazı Asya ülkelerinde bu tür gazla çalışan makineler yaygın olarak kullanılıyordu. Örneğin, bu tür arabalar o zamanlar Çin, Japonya ve Hindistan'da başarıyla kullanılıyordu.
Tarihsel arka plan
Odun pirolizi, insanlar tarafından aktif olarak kullanılmaya başlanan ilk kimyasal işlemlerden biridir. Örneğin Rusya'da, böyle bir reaksiyon, çam reçinesi üretimi için 12. yüzyılın başlarında yaygın olarak kullanıldı. İkincisi, halatların emprenye edilmesinin yanı sıra nehir ve deniz gemilerinin işlenmesi için de kullanıldı. Endüstriyel ölçekte, ahşabı emprenye etmek için pirolizi ilk kullanan İsveçliler oldu. Bu ülkede de böyle bir tepki var.emprenye reçinesi yapmak için kullanılır.
20. yüzyılın başında, dünyanın en iyi odun piroliz okullarından bazıları Rusya'da kuruldu. Bu, elbette, öncelikle ülkemiz topraklarında birçok ormanın yetişmesinden kaynaklanıyordu. Doğal gazın kullanılmasından önce, Rusya'da birçok işletmede güçlü gaz üreten ekipmanlar kuruluydu. Bu tür tesisler, doğal gazla çalışan sistemlerin ortaya çıkmasından çok önce kullanılıyordu.
Elbette, daha sonra bu tür ekipmanların eski olduğu ilan edildi. Gaz jeneratörleri fabrikalardan çıkarıldı. Ve ne yazık ki, Avrupa ülkelerinin aksine alternatif bir ekonomik yakıt türü olarak piroliz Rusya Federasyonu'nda yaygınlaşmamıştır. Bununla birlikte, Rusya'da bu tür yakıt şu anda oldukça umut verici olarak kabul edilmektedir. Bu nedenle yakın gelecekte piroliz gazının ülkemizde çok daha yaygın olarak kullanılması mümkündür. Sonuçta, bu tür yakıtların kullanımı sadece paradan tasarruf etmeyi değil, aynı zamanda çevreyi de korumayı sağlar.
