Fenomén pyrolýzy vždy doprovází spalování pevného paliva v topných pecích a kotlích. Rozsah procesu závisí na dvou faktorech - na spalovacím režimu a konstrukci domácí tepelné elektrárny. Nabízíme detailní pohled na pyrolýzu dřeva nebo uhlí, možnosti jeho použití v průmyslových a domácích podmínkách. Cílem je rozptýlit mýty vynalezené prodejci a řemeslnými výrobci nákladného vybavení „pyrolýzy“ určeného k vytápění soukromých domů.
Co je pyrolýza - popis procesu
Teoreticky lze spálit jakoukoli látku obsahující sloučeniny uhlíku s vodíkem, například:
- uhlí;
- zemní plyn (metan, propan atd.);
- biomasa - čerstvá, suchá;
- výrobky ze dřeva, celulóza, běžné dřevo;
- různé typy plastů;
- kaučuk z přírodního nebo umělého kaučuku;
- olej, jeho deriváty;
- ostatní odpad obsahující uhlík.
Na výstupu získejte určité množství tepelné energie v závislosti na počátečním obsahu vlhkosti spálené hmoty. K popisu procesů používáme chemický vzorec:
Spalování je rychlá oxidační reakce. Za ideálních podmínek se každý atom uhlíku kombinuje se dvěma částicemi kyslíku a 2 atomy vodíku interagují s 1 částicí kyslíku. V důsledku toho vznikají neškodné sloučeniny - oxid uhličitý CO2 a vodu. Ten se při zahřívání odpařuje a odvádí část uvolněného tepla.
Důležitý bod. V reálných podmínkách ne všechny atomy vodíku a uhlíku nacházejí partnera kvůli nedostatku molekul kyslíku. Složení produktů spalování tedy zahrnuje malou frakci škodlivých hořlavých sloučenin - oxid uhelnatý (CO), volný vodík (N)2) a uhlík ve formě sazí.
Pyrolýza je rozkladná reakce látky, ke které dochází při zahřátí a nedostatku volného kyslíku. Uvedený princip se používá v jednotkách vyrábějících plyn:
- Palivo (zejména dřevo) je umístěno uvnitř uzavřené kovové nádoby - reaktoru.
- Výkon je externě ohříván na 500 ... 900 stupňů, pomocí speciálních otvorů - nasává odměřované množství vzduchu.
- Pod vlivem vysoké teploty se látka rozkládá na 3 hlavní složky - oxid uhelnatý (CO), vodík (N)2) a pevný nebo kapalný uhlíkový zbytek. Paralelně se tvoří malé množství oxidu uhličitého a vodní páry.
- Těkavé produkty tvoří pyrolýzní plyn - hořlavá směs vodíku a oxidu uhelnatého, která opouští nádrž samostatným potrubím. Uvolněné plynné palivo je vyčištěno, ochlazeno a poté přečerpáno do nádrže.
Odkaz. Za výrobních podmínek se výsledný syntézní plyn posílá k ohřevu stejné kapacity generátoru plynu.
Spalování a pyrolýza jsou 2 různé procesy, které mohou nastat současně. Příklad: Během intenzivního spalování palivového dřeva se v kotlové peci tvoří malé množství oxidu uhelnatého, neškodný CO.2 mnohem větší. A naopak, v doutnajícím režimu palivového dřeva se uvolňuje velké množství vodíku a výparů, z nichž část se dokáže proměnit v CO2 - oxidovat. To znamená, že vše závisí na množství kyslíku zapojeného do reakce.
Vliv vysoké vlhkosti
Vysoký obsah vlhkosti ve výchozím materiálu stejně ovlivňuje spalovací a pyrolytické reakce. Jako příklad zvažte procesy spalování dřeva:
- Při spalování se uvolněná energie vynakládá na odpařování vody obsažené v lese. Množství tepla na výstupu je výrazně sníženo, palivo je zbytečné.
- Vlhkost výrazně zpomaluje tepelný rozklad látky.Odpařená voda se podílí na teplu vynaloženém na ohřev, není dosaženo požadované teploty (minimálně 500 ° C). Pyrolýza dřeva obsahujícího více než 50% vlhkosti je téměř nemožná.
Nejlepší ukazatel vlhkosti pro plodné spalování nebo rozklad dřeva v plynovém generátoru je 8 ... 15%. Doma je nereálné dosáhnout takových ukazatelů, prodloužené sušení palivového dříví pod vrchlíkem umožňuje dosáhnout 20-25% vlhkosti.
Odkaz. Při výrobě palivových pelet a briket v závodě se piliny suší na indikátor 8 až 10%. Maximální vlhkost hotových granulí je 15%.
Proč používat tepelný rozklad
Rozsah pyrolytických procesů je poměrně široký:
- Výroba propylenu a ethylenu pro chemický průmysl zpracováním kapalných uhlovodíkových surovin (olej).
- Získání aktivního uhlí metodou rozkladu dřevařského odpadu bez obsahu kyslíku.
- Stejný technologický proces, ale s omezeným přívodem vzduchu, umožňuje výrobu spalitelného syntézního plynu ze stromu - směsi metanu, vodíku, oxidu uhelnatého a neutrálního dusíku.
- Pyrolýza uhlí - hnědého a kamene - celý směr zpracování. Výsledné sloučeniny jsou syntetický benzín, koks, amoniak, uhelný dehet. Toluen, benzen, naftalen a různé fenoly používané v chemickém průmyslu se těží z chemického průmyslu.
- Nové trendy - komerční využití pevného komunálního odpadu, pneumatik automobilů, plastů, organických látek.
Poznámka. Zde jsou uvedeny nejznámější metody použití pyrolytických reakcí. Ve skutečnosti existuje mnohem více případů použití. Wikipedia tvrdí, že procesy pyrolýzy nejsou zcela pochopeny, mnoho projektů je ve vývoji.
Pro tepelný rozklad se v průmyslu používají pyrolytické pece a různé reaktory. Diagram výše ukazuje generátor plynu, který zpracovává dřevní odpad a piliny na plynné palivo. Hlavní roli zde hraje přímý suchý destilační reaktor, kde se připravené suroviny zpracovávají na syntézní plyn pomalým spalováním.
Důležitá nuance. Před vložením do pyrolýzní pece nebo plynového generátoru se dřevo vždy rozdrtí a vysuší na obsah vlhkosti 10% nebo méně.
V průmyslové chemii se také používá technologie rychlé pyrolýzy, když se reaktor krátce zahřeje na teplotu 700 ... 900 ° C. Cílem je zvýšit produktivitu zařízení a urychlit zpracování.
Domácí použití
Na úrovni domácnosti pyrolýza pomáhá řešit následující problémy:
- čištění trouby nebo fritézy od lepivých tuků, které nelze mechanicky odstranit;
- výroba uhlí;
- vytápění soukromého domu s pyrolýzním kotlem na tuhá paliva.
Nejlepší způsob čištění pánve je vložit ji do trouby, nastavit teplotu na 200 ... 250 ° C a nechat stát půl hodiny. Bez kyslíku dojde k destrukci sedimentů, zůstane pouze popel a odsavač par odsaje pyrolytické plyny.
Odkaz. Existují modely pecí s vestavěnou pyrolytickou funkcí čištění. Na konci „pražení“ zbývá pouze otřít vnitřní povrchy a zlikvidovat vytvořený popel.
Dřevěné uhlí se používá k smažení grilu, kovářství a exotičtějším účelům - tankování automobilového plynového generátoru (jak to funguje, čtěte v samostatném materiálu). Metoda získávání - spalování dřevního odpadu uvnitř uzavřené nádoby, tj. Pomalá pyrolýza.
Nabízíme vám podrobnou analýzu problémů spojených s pyrolýzními generátory tepla na dřevo.
Mýty o pyrolýzních kotlích TT
Hlavní strukturální rozdíl mezi ohřívačem plynového generátoru a tradičním kotelem s přímým spalováním jsou 2 komory místo jedné.Mezi oběma požárními komorami je uspořádána keramická tryska, vzduch je tlačen ventilátorem. Kovové stěny pyrolýzní jednotky jsou chráněny žáruvzdornou vyzdívkou z cihel. Jak pracuje:
- Palivo nebo uhlí se pokládá do horní (primární) komory a zapálí.
- Automatizace spustí posilovací ventilátor.
- Když teplota v topeništi vzroste na 500 stupňů, začne se uvolňování pyrolýzních plynů.
- Tyto těkavé sloučeniny, odváděné běžným proudem spalin, vstupují do dolní sekundární komory, kde jsou spáleny v přítomnosti kyslíku (pravděpodobně).
Výsledný syntézní plyn ve skutečnosti začíná hořet dokonce i v primární peci, protože ventilátor dodává přebytečný vzduch. Do druhé komory je nasměrována pouze pochodeň plamene ... a to je vše. Produkty spalování se dále pohybují tepelnými trubkami tepelného výměníku, ohřívají chladicí kapalinu a létají do komína.
Přidání. Existuje další provedení topných těles - bez ventilátoru je sekundární komora umístěna nahoře. Z pohledu pyrolýzy je tento koncept nefunkční, jednotka funguje jako běžný teplovodní kotel na dřevo, i když stojí dvakrát tolik jako klasické protějšky.
Příznivci pyrolýzních generátorů tepla (jako jsou výrobci tohoto zařízení, prodejci a domácí řemeslníci) připisují svým kotlům TT následující výhody:
- palivo je spáleno úplně, zbytek v popelníku je téměř nula;
- doba hoření - 10 hodin nebo více;
- nízké množství škodlivých emisí do ovzduší;
- vysoká účinnost díky účinnosti 86 ... 90% (ukazatele výrobců) ve srovnání s tradičními kotli s účinností 75%.
Zkusme přijít na pravdivost těchto tvrzení. První okamžik: je-li topeniště naloženo suchým dřevem (je to vyžadováno podle návodu k použití ohřívače), zůstane po spálení jemný popel. Proud vzduchu vytvářený ventilátorem a zrychlování v trysce jednoduše fouká lehký zbytek do komína.
Výsledkem je téměř prázdný popelník, iluze úplného spalování. Pokud položíte suché dřevo do klasického přeplňovaného kotle TT, získáte podobný zbytek - trochu popela dole. To znamená, že úplnost spalování závisí na kvalitě paliva, a nikoli na konstrukci generátoru tepla.
Komentář. Pokládka surového dříví s vlhkostí vyšší než 50% poskytne negativní výsledek v každém kotli. Zvažování takových možností je zbytečné.
Krátce odpovězte na zbývající prohlášení:
- Doba hoření 10-12 hodin odpovídá realitě. Další věc je, že indikátor je dosažen díky velikosti palivové komory (100 litrů nebo více), kde je umístěno velké množství palivového dřeva. Pyrolýza s tím nemá vůbec nic společného.
- Zajištění životního prostředí kotle je pravdivé. Ventilátor čerpá přebytečný vzduch, vytváří se jen velmi málo toxických plynů. V pohotovostním režimu kyslík nevstupuje do pece, palivové dřevo pomalu doutnává a zvyšuje se množství škodlivých emisí.
- Účinnost kotle 90% je pohádka. V režimu aktivního spalování je princip provozu kotle podobný jako u turbodmychadel u tradičních jednotek, jejichž účinnost nepřesahuje 75%. Když je ventilátor vypnutý, plamen umře, uhlíky vyzařují málo tepla.
Závěr. Pořízení modelu plynového kotle na pevná paliva je velmi pochybným podnikem. Jednotka je třikrát dražší než běžné verze a díky obložení je dvakrát těžší. Domácí tepelné generátory jsou zpravidla spolehlivější a levnější než ty tovární, ale příliš objemné. Z hlediska účinnosti a dalších charakteristik nepřekonávají klasické kotle TT s regulací tahu turbíny nebo řetězu.
Známý odborník v našem videu potvrdí náš názor:
Závěr
Obecně je pyrolýza poměrně užitečným jevem, který je široce používán v průmyslové chemii.Na úrovni domácnosti se pyrolytické procesy používají jen zřídka, i když v hořácích nebo kotelech na dřevo dochází k vytváření hořlavých plynů. Je zbytečné kupovat drahé modely pyrolýzy.