הצורך בשימוש בדלקים חסכוניים כבר מזמן בעולם. לדוגמה, גז פירוליזה כבר נמצא בשימוש נרחב באירופה כיום. כל מיני ציוד מטבח, מתקני חימום ואפילו מכוניות יכולים לפעול על דלק כזה.
הגדרה
למעשה, תחת עצם הרעיון של "פירוליזה" כימאים מבינים את הפירוק של חומר ברמה המולקולרית בהשפעת טמפרטורה גבוהה, בדרך כלל בהיעדר אוויר. תרכובות מורכבות בתנאים כאלה מתפרקות לפשוטות יותר. במקרה זה, סוגים שונים של אלמנטים חדשים נוצרים במדיום. בעיקרו של דבר, פירוליזה היא אפוא תהליך רגיל של זיקוק יבש.
גז מעצי הסקה
כאשר דלק נשרף בטמפרטורות גבוהות בסביבה נטולת חמצן, נוצרים תוצרי הבעירה הבאים:
- גז פירוליזה;
- שרף פירוליזה (מוצר נוזלי).
למוצר הראשון מהרשימה יש, בין היתר, את התכונה שיכולה להיווצר גם בזמן שריפה של דלק בסביבת חמצן.עם זאת, במקרה זה, ניתן להשיג גז רק אם הדלק נשרף בטמפרטורה שאינה נמוכה מ-500 מעלות צלזיוס.
באילו מוצרים ניתן להשתמש
דודי פירוליזה בבתים יכולים לפעול על עץ רגיל או על משטחים מיוחדים, למשל, מנסורת או שברי עץ דחוסים. ניתן גם לבצע פירוליזה בסוגים שונים של פסולת ביתית ותעשייתית. זה נשרף בצורה דומה, למשל, גומי, צמיגים ישנים לרכב, פלסטיק, דברים ישנים וכו 'במקרה זה, פירוליזה מאפשרת לא רק לקבל כמות מסוימת של חום, אלא גם לשמור על הסביבה נקייה. אחרי הכל, כידוע, פלסטיק לא מתפרק באדמה במשך זמן רב. חומרים המכילים שמן מסוגים שונים מזהמים גם את הקרקעות עצמן וגם את גופי המים.
ניתן גם להישרף בצורה דומה:
- נייר, קרטון, טקסטיל;
- methane;
- hydrocarbons;
- peat;
- עץ סחורה (כולל עץ ספוג כימית);
- קש, עלים, קליפות אגוזים, עשבים שוטים.
בנוסף, ניתן למחזר שאריות צבע, שמנים וכו' באמצעות תגובת הפירוליזה. זה גם עוזר לשמור על הסביבה נקייה.
Composition
גז הפירוליזה שנוצר מכיל, בין היתר, הרבה חומר חלקיקי, בדרך כלל בצורת פיח. הוא מכיל גם סוגים שונים של רכיבים כימיים, למשל מימן. עם זאת, העיקריתהרכב גז הפירוליזה עדיין כדלקמן:
- פחמימנים נדיפים;
- פחמן חד חמצני.
מסוכן מאוד לבריאות האדם ואפילו לחייו, CO בתגובה כזו נוצר עקב בעירה לא מלאה של פחם.
סוגי פירוליזה
כרגע, יש רק שני סוגים עיקריים של תגובות כאלה. פירוליזה יכולה להיות:
- dry;
- oxidative.
הסוג הראשון של תגובות, בתורו, מחולק ל:
- טמפרטורה נמוכה;
- טמפרטורה גבוהה.
איך מיוצר גז: פירוליזה חמצונית
תגובה זו נקראת כיום הידידותית והפרודוקטיבית ביותר לסביבה. פירוליזה מתרחשת במקרה זה בטמפרטורות גבוהות מאוד. לדוגמה, כאשר שורפים מתאן בצורה זו, מעורבב בו אחוז מסוים של חמצן. עם בעירה חלקית, החומר במקרה זה משחרר כמות עצומה של אנרגיה. כתוצאה מכך, שאריות התערובת מחוממות לטמפרטורה של 16000 מעלות צלזיוס.
תגובה של פירוליזה חמצונית משמשת בעיקר לשריפת חומרים תעשייתיים שונים המכילים שמן, כמו גם פלסטיק וגומי. גז במקרה זה יכול ללכת, למשל, לחימום החנויות של חברת פינוי הפסולת עצמה.
פירוליזה יבשה
תגובה זו מתרחשת ללא השתתפות חמצן, וכפי שכבר צוין, בתורה, יכולה להיות טמפרטורה נמוכה או גבוהה. במקרה הראשוןהדלק מחומם עד למקסימום - עד 1000 מעלות צלזיוס, בשני - מעל 1000 מעלות צלזיוס. כדי להשיג כמות גדולה של גז פירוליזה עצמו, משתמשים בעיקר בתגובות בטמפרטורה גבוהה.
כאשר דלק נשרף בסביבה של עד 800 מעלות צלזיוס, מתקבל די הרבה גז עם ערך קלורי נמוך. גם במקרה זה, נותרה כמות קטנה למדי של קולה ושרף נוזלי.
המתאים ביותר הוא להשיג גז פירוליזה בטמפרטורה של 900 עד 1000 מעלות צלזיוס. במקרה זה, יש כבר אחוז מרבי מהייצור שלו. במקרה זה, לגז המתקבל בדרך זו יש ערך קלורי מינימלי. מוצר כזה נחשב בין היתר לדלק איכותי המתאים להובלה למרחקים ארוכים
כאשר דלק נשרף בטמפרטורות שבין 450 ל-500 מעלות צלזיוס, התפוקה נמוכה מאוד הן בשאריות המוצקות והן בגז. אולם האחרון אינו באיכות גבוהה, מכיוון שיש לו את הערך הקלורי המקסימלי.
היכן ניתן להשתמש בגז
תהליך הפירוליזה מאפשר אפוא לחמם סוגים שונים של מתחמים עם מינימום אובדן דלק. כמו כן, על ידי שימוש בתגובה זו, הסביבה נשמרת נקייה. אבל היכן ניתן להשתמש בגז הפירוליזה שנוצר במהלך שרפת הדלק בסביבה נטולת חמצן?
מוצר בעירה זה נחשב כיום ברחבי העולם בעיקר כמקור חסכוני חלופי לאנרגיה תרמית. בחלק ממדינות אירופה, גז פירוליזה נפוץ זה מכברדלק המשמש ציוד המחמם מים (למערכות חימום ומים חמים), חשמל, קיטור.
דודים
מאז ימי קדם, אנשים חיממו את בתיהם באמצעות תנורים קונבנציונליים הפועלים על עצים ופחם. מאוחר יותר, הבתים החלו להיות מצוידים בדודי דלק מוצק מודרניים הפועלים על אותו סוג דלק. יחידות כאלה משמשות לחימום בתים בזמננו. הם זולים ועבור התקנתם אין צורך בקבלת אישורים במקרים שונים. עם זאת, לדודי דלק מוצק רגילים יש חיסרון אחד רציני למדי. הם צורכים דלק בצורה מאוד לא חסכונית. נשארו הרבה שאריות בעירה בחדרים של יחידות כאלה. בנוסף, חלק מהחום שנוצר מציוד כזה פשוט עף "במדרון הארובה" יחד עם העשן.
מהנדסים שהחליטו לתקן את המינוס הזה של דודי דלק מוצק, ובסופו של דבר הגיעו ליחידות חימום פירוליזה שהן חסכוניות וקלות לשימוש. בדודים כאלה, בין היתר, ישנם תאים נוספים בהם מתבצעת שריפת לאחר של גז פירוליזה.
התגובה באגרגטים של זן זה ממשיכה עם מחסור חזק בחמצן (15%). עץ או כל דלק אחר בציוד מסוג זה מתפרק לגזים ולכמות קטנה של שאריות אנאורגניות. עבור גזי פירוליזה, טמפרטורת הבעירה במבער לאחר יכולה להגיע עד 110-1200 מעלות צלזיוס.
איפה עוד משתמשים בגז
הפירוליזה הנפוצה ביותר, לפיכך, התקבלה במערכות חימום וחימום מים.גם תגובה זו נמצאת בשימוש נרחב:
- בתעשיית העיבוד;
- בכימיקלים;
- בעת חיטוי.
לפעמים גז פירוליזה משמש היום גם כדלק לסוגים שונים של ציוד או, כאמור, מכוניות.
מפעלים לייצור גז
ציוד מסוג זה משמש לייצור דלק פירוליזה איכותי, שבמקרים מסוימים יכול להחליף, למשל, גז טבעי מסורתי. מתקנים כאלה הם תנורים הרמטיים עם אספקת אוויר מתכווננת. הארובה של ציוד מסוג זה עשויה, בין היתר, להיחסם.
קבל גז פירוליזה במתקנים כאלה:
- כפוף אוויר לתוך הכבשן דרך משאבה.
- לאחר חימום תכולת המתקן לטמפרטורה מסוימת, אספקת האוויר מופסקת.
- עשן שחור צפוף שיוצא מהיחידה מנוקה מפיח באמצעות ציקלונים.
- הסר אדי מים מגז הפירוליזה כדי להגביר את טמפרטורת הבעירה שלו (עבר דרך מצנן).
- הגז מוכנס למסנן העדין, שעיצובו כולל מיכל מים, התקנה אלקטרוסטטית ומחסניות קרטון.
טיהור גזי פירוליזה לפני השימוש בהם בתעשייה, ולפעמים בחיי היומיום, חייב להתבצע ללא תקלות. חלקיקים מוצקים וכל מיני זיהומים כימיים עלולים לגרום נזק לציוד,פועל על סוג זה של דלק. בנוסף, למשל, ניתן לשאוב גז פירוליזה לתוך צילינדר.
שימוש בדלק מגנרטור גז בבית
התקנות מסוג זה משמשות לרוב, כמובן, בייצור. אבל לפעמים הם נרכשים לבתים פרטיים. קבלת גז פירוליזה בבית הוא עניין פשוט יחסית. יש בעלי מלאכה לעתים קרובות אפילו מייצרים גנרטורים גז במו ידיהם.
ניתן להשתמש בגז המתקבל ממתקני בית למטרות שונות. לעתים קרובות מאוד, למשל, סוחרים פרטיים מחברים תנורים רגילים למחוללי גז. הבעירה של גז פירוליזה אינה אינטנסיבית כמו גז טבעי. עם זאת, עדיין די נוח להשתמש בתנור למטרה המיועדת לו.
כמו כן, למשל, גנרטור אוטוגני מחובר לרוב למחוללי גז בחיי היומיום. כאשר חמצן מסופק באמצעות גז טבעי, טמפרטורת הלהבה בציוד כזה מגיעה ל-2000 מעלות צלזיוס.
כפי שכבר הוזכר, בבית, גז פירוליזה יכול לשמש גם כדלק לרכב. עבור יישום כזה, המנוע של המכונה יצטרך להיות שונה רק מעט. יחד עם זאת, גם מנועי בנזין וגם מנועי דיזל יכולים לעבוד על דלק כזה. גז כזה משמש בבית, לעתים קרובות במחוללי חשמל.
תכונות האפליקציה
לכן, לגז פירוליזה יש דרגת העברת חום מעט נמוכה יותר מאשר טבעי או נוזלי. לכן, לפעולה נכונה של סוגים שונים של חימום וציוד מטבח, בעת שימוש בו, לבעירה נכונה ואינטנסיבית יותר, יש צורך להגדיל את ההיצע שלו.
בציוד למטבח, ניתן לקדוח סילונים לשם כך, למשל. תנור גז פירוליזה במקרה זה יעבוד באותו אופן כמו על גז טבעי. כלומר, עוצמת הבעירה של הדלק תהיה זהה. כמו כן, כדי להעביר סוגים שונים של ציוד לסוג אחר של גז, הקושחה שלו משתנה לעתים קרובות. בכלי רכב הפועלים על דלק כזה, מערכת הדלק מוחלפת לחלוטין.
מכונות לשריפת עצים
בברית המועצות בתחילת שנות ה-20, נעשה שימוש נרחב מאוד במשאיות מחולל גז. באותן שנים אפילו ערכנו מבחנים תחרותיים של מכוניות כאלה בארצנו.
מנוע גנרטור הגז הראשון למכונית בברית המועצות שלנו הותקן על ידי פרופסור V. S. Naumov בשנת 1927. בשנת 1928, המכון המדעי לרכב ולטרקטור החל לתכנן מכוניות כאלה ברוסיה. המומחים של מוסד זה ערכו אז ניסויים במכונות זרות "אימברט-דיטריך" ו"פיפ".
גנרטור הגז NATI-1 הראשון שנבנה בארצנו עבד על עץ רגיל. בשנת 1932 נוצר גם מתקן NATI-3, המיועד לסירת מנוע. במקביל, גנרטור הגז הראשון לרכב הופיע ברוסיה, שנוצר בתמיכת חברת אבטודור. הוא קיבל את השם "אבטדור-1". גם מאוחר יותר פותחו בברית המועצות עוד כמה מתקנים מתקדמים מסוג זה. הרכב גז הפירוליזה המתקבל מהםהשימוש, היה למעשה מאוד איכותי. כלי רכב המונעים בדלק זה נודעו באמינותם, בביצועים המעולים ובחיי השירות הארוכים שלהם.
במהלך מלחמת העולם השנייה, משאיות מחולל גז ZIS-5 ו-GAZ-AA היו בשימוש פעיל בחזיתות ובעורף בברית המועצות. עד סוף המלחמה כבר פעלו בארץ כ-200 אלף מכוניות עם מנועי גז פירוליזה.
כמובן שהשימוש בדלק כזה נגרם בעיקר בגלל המחסור במוצרי נפט בארץ באותה תקופה. עם זאת, אין לחשוב שגז פירוליזה שימש רק בגלל הגירעון בתקציב המדינה. דלק כזה באותם ימים נחשב יעיל ומבטיח למדי והיה בשימוש לא רק ברוסיה. לדוגמה, בשנות ה-20-30 של המאה הקודמת, רכבי פירוליזה הפכו לנפוצים במדינות כמו צרפת, גרמניה, בריטניה, פינלנד ושוודיה. כמו כן, מכונות הפועלות על גז כזה היו בשימוש נרחב בחלק ממדינות אסיה. לדוגמה, מכוניות מסוג זה הופעלו בהצלחה באותה תקופה בסין, יפן והודו.
רקע היסטורי
פירוליזה בעץ היא אחד התהליכים הכימיים הראשונים שהחלו להיות בשימוש פעיל על ידי אנשים. ברוסיה, למשל, נעשה שימוש נרחב בתגובה כזו כבר במאה ה-12 לייצור שרף אורן. האחרון שימש עוד להספגת חבלים, כמו גם לעיבוד כלי נהר וים. בקנה מידה תעשייתי, השבדים היו הראשונים להשתמש בפירוליזה להספגת עץ. במדינה הזו, תגובה כזו היא גםמשמש לייצור שרף אימפרגנציה.
בתחילת המאה ה-20, כמה מבתי הספר הטובים ביותר בעולם לפירוליזה בעץ נוצרו ברוסיה. זה היה, כמובן, בעיקר בשל העובדה כי יערות רבים צומחים על שטח ארצנו. לפני השימוש בגז טבעי, הותקן לנו ברוסיה ציוד רב עוצמה לייצור גז במפעלים רבים. מתקנים כאלה שימשו זמן רב לפני הופעת המתקנים המופעלים בגז טבעי.
כמובן, מאוחר יותר ציוד כזה הוכרז מיושן. מחוללי הגז הוצאו מהמפעלים. ועד עכשיו, למרבה הצער, פירוליזה כסוג של סוג דלק חסכוני חלופי, בניגוד למדינות אירופה, לא הפכה לנפוצה בפדרציה הרוסית. עם זאת, סוג זה של דלק ברוסיה מוכר כיום כמבטיח למדי. לכן, ייתכן שבעתיד הקרוב ישמש גז פירוליזה בצורה הרבה יותר נרחבת בארצנו. אחרי הכל, השימוש בדלק כזה מאפשר לא רק לחסוך כסף, אלא גם לשמור על הסביבה.
