Pyrolysfenomenet följer alltid bränningen av fast bränsle i värmugnar och pannor. Processens omfattning beror på två faktorer - förbränningsläget och utformningen av hemvärmekraftverket. Vi erbjuder en detaljerad titt på pyrolys av trä eller kol, alternativ för användning i industriella och inhemska förhållanden. Målet är att sprida de myter som uppfanns av säljare och hantverkare av dyra "pyrolys" -utrustning som är utformade för att värma privata hem.
Vad är pyrolys - processbeskrivning
Teoretiskt kan alla ämnen inklusive kolföreningar med väte brännas, till exempel:
- kol;
- naturgas (metan, propan och så vidare);
- biomassa - färsk, torr;
- träprodukter, cellulosa, vanligt trä;
- olika typer av plast;
- gummi från naturligt eller artificiellt gummi;
- olja, dess derivat;
- annat kolinnehållande avfall.
Vid utgången, få en viss mängd värmeenergi, beroende på den ursprungliga fuktinnehållet i den brända massan. För att beskriva processerna använder vi den kemiska formeln:
Förbränning är en snabb oxidationsreaktion. Under ideala förhållanden kombinerar varje kolatom med två syrepartiklar, och 2 väteatomer interagerar med en syrepartikel. Som ett resultat bildas ofarliga föreningar - koldioxid CO2 och vatten. Den senare avdunstar vid uppvärmning och tar bort en del av den frisatta värmen.
En viktig punkt. Under verkliga förhållanden hittar inte alla väte och kolatomer en kompis på grund av brist på syre-molekyler. Därför inkluderar sammansättningen av förbränningsprodukterna en liten fraktion av skadliga brännbara föreningar - kolmonoxid (CO), fritt väte (N)2) och kol i form av sot.
Pyrolys är en sönderdelningsreaktion av ett ämne som uppstår vid uppvärmning och brist på fritt syre. Den angivna principen används i gasgenererande enheter:
- Bränsle (i synnerhet trä) placeras i en sluten metallkärl - reaktor.
- Kapaciteten värms externt till 500 ... 900 grader, genom specialöppningar - tuyeres levereras en uppmätt mängd luft.
- Under påverkan av hög temperatur sönderdelas ämnet i 3 huvudkomponenter - kolmonoxid (CO), väte (N2) och fast eller flytande kolrester. En liten mängd koldioxid och vattenånga bildas parallellt.
- Flyktiga produkter utgör pyrolysgas - en brännbar blandning av väte och kolmonoxid och lämnar tanken genom en separat rörledning. Det frigjorda gasformiga bränslet rengörs, kyls och pumpas sedan in i tanken.
Referens. Under produktionsförhållanden skickas den resulterande syntesgasen för att värma samma kapacitet som gasgeneratorn.
Förbränning och pyrolys är två olika processer som kan uppstå samtidigt. Exempel: Under intensiv förbränning av ved bildas en liten mängd kolmonoxid, en ofarlig CO, i pannugnen2 mycket större. Och vice versa, i regimen för smältved, släpps mycket väte och ångor, varav en del lyckas förvandlas till CO2 - oxidera. Det vill säga, allt beror på mängden syre som är involverad i reaktionen.
Effekten av hög luftfuktighet
Den höga fukthalten i utgångsmaterialet påverkar lika förbrännings- och pyrolysreaktionerna. Betrakta processerna för vedeldning som ett exempel:
- Vid förbränning tillbringas den frigjorda energin på att avdunka vattnet i virket. Mängden värme vid utloppet reduceras avsevärt, bränsle slösas bort.
- Fukt bromsar kraftigt den termiska nedbrytningen av ett ämne.Indunstat vatten tar en del av värmen som används vid uppvärmning, den erforderliga temperaturen (minst 500 ° C) uppnås inte. Pyrolys av trä som innehåller mer än 50% fukt är nästan omöjligt.
Den bästa indikatorn på luftfuktighet för fruktbar förbränning eller nedbrytning av ved i en gasgenerator är 8 ... 15%. Hemma är det orealistiskt att uppnå sådana indikatorer, genom långvarig torkning av ved under en tak kan du uppnå 20-25% fuktinnehåll.
Referens. Vid tillverkning av bränslepellets och briketter vid anläggningen torkas sågspån till en indikator på 8-10%. Den färdiga granulatens maximala fuktighet är 15%.
Varför använda termisk sönderdelning?
Pyrolytiska processers omfattning är ganska bred:
- Produktion av propen och eten för den kemiska industrin genom bearbetning av flytande kolväte-råvaror (olja).
- Få kol med metoden för syrefri nedbrytning av träbearbetningsavfall.
- Samma tekniska process, men med en begränsad lufttillförsel tillåter generering av brännbar syntesgas från ett träd - en blandning av metan, väte, kolmonoxid och neutralt kväve.
- Pyrolys av kol - brun och sten - ett helt behandlingsområde. De resulterande föreningarna är syntetisk bensin, koks, ammoniak, koltjära. Toluen, bensen, naftalen och olika fenoler som används i den kemiska industrin bryts från den senare.
- Ny utveckling - kommersiellt utnyttjande av kommunalt fast avfall, bildäck, plast, organiska material.
Notera. De mest kända metoderna för användning av pyrolytiska reaktioner listas här. I verkligheten finns det många fler användningsfall. Wikipedia hävdar att pyrolysprocesser inte förstås fullt ut, många projekt är under utveckling.
För termisk sönderdelning används pyrolysugnar och olika reaktorer inom industrin. Diagrammet ovan visar en gasgenerator som bearbetar träavfall och sågspån till gasformigt bränsle. Huvudrollen här spelas av den direkta torra destillationsreaktorn, där de beredda råvarorna bearbetas till syntesgas genom långsam förbränning.
En viktig nyans. Innan lastning i en pyrolysugn eller gasgenerator krossas och torkas virket alltid till ett fuktinnehåll på minst 10%.
Inom industriell kemi används även snabb pyrolysteknik när reaktorn värms upp till en temperatur av 700 ... 900 ° C under en kort tidsperiod. Målet är att öka utrustningens produktivitet och påskynda bearbetningen.
Hushållsbruk
På hushållsnivå hjälper pyrolys att lösa följande problem:
- rengöring av ugnen eller friteraren från klibbiga fettavlagringar som inte kan tas bort mekaniskt;
- kolproduktion;
- värme ett privat hus med en pannolys fast bränslepanna.
Den bästa metoden för att rengöra pannan är att placera den i ugnen, ställa in temperaturen på 200 ... 250 ° C och låt stå i en halvtimme. Utan syreåtkomst kommer sedimentförstörelse att inträffa, bara aska kommer att finnas kvar och spiskåpan tar bort pyrolysgaserna.
Referens. Det finns modeller av ugnar med en inbyggd pyrolytisk rengöringsfunktion. I slutet av "rostningen" återstår det bara att torka av de inre ytorna och kasta den resulterande asken.
Kol används för att steka grill, smed och mer exotiska ändamål - tanka en bilgasgenerator (hur det fungerar, läs i ett separat material). Metoden för att erhålla - bränna vedavfall i en sluten behållare, det vill säga långsam pyrolys.
Vi föreslår att man i detalj analyserar problemen med pyrolysvärmegeneratorer.
Myter om pyrolys TT-pannor
Den huvudsakliga strukturella skillnaden mellan en gasgenerator och en traditionell direktförbränningspanna är två kamrar istället för en.Ett keramiskt munstycke är anordnat mellan båda brandkamrarna, luft tvingas av en fläkt. Pyrolysenhetens metallväggar skyddas av ett eldfast tegelfoder. Hur fungerar han:
- Ved eller kol läggs i den övre (primära) kammaren och startas.
- Automation startar boostfläkten.
- När temperaturen i eldstaden stiger till 500 grader börjar frisättningen av pyrolysgaserna.
- Föras bort av det allmänna flödet av förbränningsprodukter kommer dessa flyktiga föreningar in i den undre sekundära kammaren, där de bränns i närvaro av syre (förment).
I själva verket börjar den resulterande syntesgasen att brinna även i primärugnen, eftersom fläkten tillför överskottsluft. Endast en låsfackling riktas in i den andra kammaren ... och det är det. Vidare rör förbränningsprodukterna genom värmeväxlarens värmerör, värmer kylvätskan och flyger in i skorstenen.
Tillägg. Det finns en annan design av värmare - utan en fläkt, är den sekundära kammaren placerad på toppen. Ur pyrolyssynpunkt är konceptet inaktiv, enheten fungerar som en vanlig vedeldad varmvattenpanna, även om det kostar dubbelt så mycket som klassiska motsvarigheter.
Stödjare av pyrolysvärmegeneratorer (som tillverkare av denna utrustning, säljare och hantverkare) tillskriver sina TT-pannor följande fördelar:
- bränslet förbränns fullständigt, resten i askskålen är praktiskt taget noll;
- bränntid - 10 timmar eller mer;
- låg mängd skadliga utsläpp i atmosfären;
- hög effektivitet på grund av effektiviteten på 86 ... 90% (tillverkarens indikatorer) jämfört med traditionella pannor med en effektivitet på 75%.
Låt oss försöka ta reda på sanningen i dessa uttalanden. Det första ögonblicket: om eldstaden är laddad med torrt trä (sådant krävs enligt bruksanvisningen för värmaren), kommer fin ask att förbli efter bränningen. Luftflödet som skapas av fläkten och accelererar i munstycket blåser helt enkelt en lätt rest i skorstenen.
Resultatet är en nästan tom askaska, en illusion av fullständig förbränning. Om du lägger torrt trä i en klassisk turboladd TT-panna, får du en liknande rest - lite ask i botten. Det vill säga att förbränningens fullständighet beror på bränslekvaliteten och inte på värmegeneratorns konstruktion.
Kommentar. Läggning av rå ved med en fuktighet över 50% ger ett negativt resultat i någon panna. Att överväga sådana alternativ är meningslöst.
Ge korta svar på de återstående uttalandena:
- Bränningstiden på 10-12 timmar motsvarar verkligheten. En annan sak är att indikatorn uppnås på grund av storleken på bränslekammaren (100 liter eller mer), där mycket ved är placerat. Pyrolys har absolut ingenting att göra med det.
- Pannans miljöförsäkring är sant. Fläkten pumpar överflödigt luft; mycket få giftiga gaser bildas. I standby-läge kommer inte syre in i ugnen, veden smälter långsamt och mängden skadliga utsläpp ökar.
- Panneffektiviteten på 90% är en saga. I aktivt förbränningsläge liknar pannans drift principen med de turboladda versionerna av traditionella enheter, vars effektivitet inte överstiger 75%. När fläkten är avstängd dör flammen, glödarna avger lite värme.
Slutsats. Förvärvet av en gasgenererande modell av en fast bränslepanna är ett mycket tvivelaktigt företag. Enheten är tre gånger dyrare än vanliga versioner och dubbelt så tung på grund av fodret. Hemlagade värmegeneratorer är som regel mer pålitliga och billigare än fabriken, men är för skrymmande. När det gäller effektivitet och andra egenskaper överträffar de inte klassiska TT-pannor med en turbin- eller kedjestyrningskontroll.
En välkänd expertutövare kommer att bekräfta vår åsikt i sin video:
Slutsats
I allmänhet är pyrolys ett ganska användbart fenomen som används allmänt inom industriell kemi.På hushållsnivå används pyrolytiska processer sällan, även om alstring av brännbara gaser sker i någon vedkamin eller panna. Så det är meningslöst att köpa dyra pyrolysmodeller.