Необхідність у використанні економічних видів палива назріла в світі досить давно. Приміром, у Європі вже сьогодні досить-таки широко використовується піролізний газ. На такому паливі може працювати різного роду кухонне обладнання, опалювальні установки і навіть автомобілі.

Визначення

Власне, під самим поняттям «піроліз» хіміки розуміють розпад речовини на молекулярному рівні під дією високої температури, зазвичай при відсутності повітря. Складні з'єднання при таких умовах розкладаються на більш прості. При цьому в середовищі утворюються різного роду нові елементи. По суті, піроліз, таким чином, являє собою звичайний процес сухої перегонки.

Газ від дров

При спалюванні палива при високих температурах у безкисневому середовищі утворюються такі продукти згорання:

піролізний газ;

смола піролізу (рідкий продукт).

Перший із списку продукт має, крім усього іншого, ту особливість, що може утворюватися і при згоранні палива в кисневій середовищі. Однак отримати газ в даному випадку можна лише за умови спалювання палива при температурі не нижче 500 °С.

Які продукти можуть використовуватися

Піролізні котли у будинках можуть працювати на звичайних дровах або спеціальних палетах, приміром, з тирси або пресованої стружки. Також піддаватися піролізу можуть і різного роду побутові та промислові відходи. Спалюється подібним чином, наприклад, гума, старі автомобільні покришки, пластикові, які відслужили своє, речі тощо В даному випадку піроліз дозволяє не лише отримати певну частку тепла, але і зберегти у чистоти довкілля. Адже, як відомо, пластик не розкладається в землі тривалий час. Різного роду ж нефтесодержащие матеріали дуже сильно забруднюють як самі грунти, так і водойми.

Також спалюватися подібним чином можуть:

папір, картон, текстиль;

метан;

вуглеводні;

торф;

нетоварна деревина (в тому числі і з хімічної просоченням);

солома, листя, шкаралупа горіхів, бур'яни.

Крім цього, перероблятися допомогою реакції піролізу можуть залишки лакофарбової продукції, олії та ін. Це також дозволяє зберегти в чистоті довкілля.

Склад

Одержуваний в результаті піролізу газ містить, крім усього іншого, безліч твердих частинок, зазвичай у вигляді сажі. Також до його складу входять різного роду хімічні компоненти, наприклад, водень. Однак основний склад піролізного газу виглядає все ж наступним чином:

леткі вуглеводні;

чадний газ.

Дуже небезпечний для здоров'я людини і навіть його життю З при такій реакції утворюється внаслідок неповного згоряння деревного вугілля.

Види піролізу

На даний момент розрізняють лише два основних типи подібних реакцій. Піроліз може бути:

сухим;

окислювальним.

Перша різновид реакцій, у свою чергу, поділяється на:

низькотемпературну;

високотемпературну.

Яким чином отримують газ: окисний піроліз

Таку реакцію на сьогоднішній день називають самою екологічно чистою і продуктивною. Відбувається піроліз в даному випадку при дуже високих температурах. Наприклад, при спалюванні подібним чином метану до нього підмішується певний відсоток кисню. При частковому згорянні речовина в даному випадку виділяє величезну кількість енергії. У результаті залишки суміші розігріваються до температури в 16000 °С.

Використовується реакція окислювального піролізу в основному для спалювання різного роду промислових матеріалів, що містять нафту, а також пластику та гуми. Газ в даному випадку може йти, наприклад, на опалення цехів самого підприємства, яке займається утилізацією відходів.

Сухий піроліз

Така реакція відбувається без участі кисню і, як вже згадувалося, в свою чергу, може бути низько - або високотемпературної. У першому випадку паливо розігрівається максимум — до 1000 °С, у другому — вище 1000 °С. Для отримання великої кількості власне піролізного газу використовують в основному високотемпературні реакції. При спалюванні палива в середовищі до 800 °С виходить досить-таки багато газу з малою теплотою згоряння. Також у цьому випадку залишається досить невелика кількість коксу та рідких смол. Найбільш доцільним вважається отримання піролізного газу при температурі від 900 до 1000 °С. В даному випадку спостерігається вже максимальний відсоток його вироблення. При цьому газ, отриманий таким чином, має мінімальну теплоту згоряння. Такий продукт вважається, крім усього іншого, високоякісним пальним, придатним для транспортування на далекі відстані. При спалюванні палива при температурі від 450 до 500 °С на виході виходить дуже мало як твердих залишків, так і газу. Останній при цьому не відрізняється високою якістю, оскільки має максимальну теплоту згоряння.

Де може використовуватися газ

Процес піролізу, таким чином, дозволяє опалювати різного роду приміщення з найменшими втратами палива. Також, завдяки використанню цієї реакції, зберігається в чистоті довкілля. Але де ж може застосовуватися утворюється при спалюванні палива в безкисневому середовищі піролізний газ?
Цей продукт згоряння сьогодні в усьому світі розглядається в першу чергу як альтернативний економічний джерело теплової енергії. У деяких європейських країнах піролізний газ давно став звичайним паливом, на якому працює обладнання, підігрівати воду (для систем опалення та ГВ), електроенергію, пар.

Котли

З давніх часів людина опалював свої житла з використанням звичайних печей, що функціонують на дровах і вугіллі. Пізніше будинку почали обладнати сучасними твердопаливними котлами, які функціонують на тому ж виді палива. Такі агрегати використовуються для обігріву осель і в наш час. Коштують вони недорого і для їх монтажу не потрібно отримувати дозволу в різного роду інстанціях. Однак у звичайних твердопаливних котлів є один досить-таки серйозний недолік. Паливо вони споживають вкрай неекономічно. В камерах таких агрегатів залишається багато залишків згоряння. До того ж частина тепла, що виробляється таким обладнанням, просто вилітає в трубу» разом з димом. Інженери, які вирішили виправити цей мінус твердопаливних котлів, і придумали в кінцевому підсумку піролізні нагрівальні економічні і зручні в експлуатації агрегати. В таких котлах є, крім усього іншого, додаткові камери, в яких відбувається допалювання піролізного газу.
Реакція в агрегатах цього різновиду протікає при сильному дефіциті кисню (15 %). Деревина або будь-яке інше паливо в обладнанні цього типу розпадається на гази і невелика кількість неорганічних залишків. В піролізних газів температура горіння в камері допалювання може доходити до 110-1200 °С.

Де ще використовується газ

Саме широке застосування піроліз, таким чином, отримав в системах опалення та нагріву води. Також ця реакція широко використовується:

у переробній промисловості;

у хімічній;

при дезінфекції.

Іноді піролізний газ в наш час використовують і в якості палива для різного роду устаткування або, як уже згадувалося, автомобілів.

Газогенераторні установки

Обладнання цього типу використовується для отримання високоякісного піролізного палива, яким в деяких випадках можна заміняти, наприклад, традиційний природний газ. Являють собою такі установки герметичні печі з регульованою подачею повітря. Димар обладнання цього типу може, крім усього іншого, перекриватися. Отримують піролізний газ в таких установках наступним чином:

Нагнітають повітря в піч за допомогою насоса.

Після розігріву установки до вмісту певної температури припиняють подачу повітря.

Густий чорний дим, що виходить з установки, очищають від сажі за допомогою циклонів.

Видаляють з піролізного газу водяна пара для підвищення температури його згоряння (проводять через охолоджувач).

Подають газ у фільтр тонкого очищення, конструкція якого включає в себе ємність з водою, електростатичну установку і картонні картриджі.

Очищення піролізних газів перед їх використанням у промисловості, а іноді і в побуті, повинна проводитися обов'язково. Тверді частинки і різного роду хімічні домішки можуть стати причиною поломки обладнання, що працює на такому виді палива. Далі може закачуватися, приміром, піролізний газ в балон.

Використання палива з газогенератора в побуті

Установки цього типу найчастіше застосовуються, звичайно ж, на виробництві. Але іноді вони купуються і для приватних будинків. Отримання піролізного газу в домашніх умовах — річ відносно нескладна. Деякі умільці часто навіть виготовляють газогенератори своїми руками. Застосовуватися отриманий з побутових установок газ може з різними цілями. Дуже часто, наприклад, до газогенераторам приватники підключають звичайні кухонні плити. Горіння піролізного газу не відрізняється такою інтенсивністю, як природного. Однак використовувати плиту за призначенням при його застосуванні все-таки досить зручно.
Також до газогенераторам у побуті часто підключають, приміром, автоген. При подачі кисню при використанні приролизного газу температура полум'я в такому обладнанні досягає 2000 °С. Як уже згадувалося, в домашніх умовах піролізний газ може використовуватися і в якості автомобільного палива. Для такого його застосування двигун машини потрібно лише злегка модифікувати. При цьому працювати на такому паливі можуть як бензинові, так і дизельні мотори. Використовується такий газ в домашніх умовах часто і в електрогенераторах.

Особливості застосування

Таким чином, піролізний газ має дещо меншу ступінь тепловіддачі, ніж природний або скраплений. Тому для коректної роботи різного роду нагрівального та кухонного обладнання при його використанні для правильного більш інтенсивного згорання необхідно збільшувати його подачу. У кухонному обладнанні для цього, наприклад, можуть рассверливаться жиклери. Піч на піролізному газі в цьому випадку буде працювати так само, як і на природному. Тобто інтенсивність горіння палива буде такою ж. Також для перекладу різного виду устаткування на інший вид газу часто змінюється і його прошивка. В автомобілях для роботи на такому паливі повністю замінюють паливну систему.

Машини на дровах

У Радянському Союзі на початку 1920-х років газогенераторні вантажівки використовувалися дуже широко. В ті роки у нас в країні навіть проводилися конкурсні випробування таких автомобілів. Першим газогенераторний двигун на машину у нас в СРСР встановив професор В. С. Наумов в 1927 р. В 1928 р. конструюванням таких автомобілів почав займатися в Росії Науковий автотракторний інститут. Фахівцями цієї установи тоді були проведені досліди з іноземними машинами "Имберт-Дітріх" і "Піп". Перший побудований у нас в країні газогенератор НАТІ-1 працював на звичайних дровах. В 1932 р. була створена установка НАТІ-3 призначена для моторного катера. У той же час в Росії з'явився і перший автомобільний газогенератор, створений за підтримки товариства «Автодор». Назву він отримав "Автодор-1". Ще пізніше в СРСР було розроблено декілька більш досконалих установок цього типу. Склад піролізного газу, одержуваного з їх використанням, був насправді дуже якісним. Автомобілі, що працюють на цьому паливі, відрізнялися надійністю, чудовими експлуатаційними якостями і довгим терміном служби. Під час ВВВ на фронтах і в тилу в СРСР активно використовувалися газогенераторні вантажівки ЗІС-5 і ГАЗ-АА. До кінця війни в країні експлуатувалося вже близько 200 тис. автомобілів з двигунами на піролізному газі. Звичайно ж, використання такого палива була викликана в першу чергу браком у країні в ті часи нафтопродуктів. Однак не варто думати, що піролізний газ застосовувався тільки із-за дефіциту бюджету держави. Таке паливо в ті часи вважалося досить ефективним та перспективним і використовувалися не тільки в Росії. Наприклад, у 20-30 роки минулого століття автотехніка на піролізі отримала широке поширення в таких країнах, як Франція, Німеччина, Великобританія, Фінляндія, Швеція. Також машини, що працюють на такому газі, широко використовувалися і в деяких країнах Азії. Наприклад, автомобілі цього типу з успіхом експлуатувалися в ті часи в Китаї, Японії та Індії.

Історична довідка

Піроліз дерева — один з перших хімічних процесів, які почали активно використовуватися людьми. У Росії, наприклад, таку реакцію ще в XII в широко застосовували для вироблення соснової смоли. Останню далі використовували для просочення канатів, а також для обробки річкових і морських суден. У промислових масштабах застосовувати піроліз для просочення деревини першими почали шведи. В цій країні така реакція також використовувалася для отримання просочувальної смоли. На початку XX століття в Росії сформувалося кілька найкращих у світі шкіл по піролізу деревини. Пов'язано це було, звичайно ж, в першу чергу з тим, що на території нашої країни росте безліч лісів. До початку використання природного газу у нас в Росії на багатьох підприємствах було встановлено потужне газогенераторное обладнання. Використовувалися такі установки до появи працюючих на природному газі досить довго. Звичайно, у подальшому таке обладнання було визнано застарілим. Газогенераторні установки з заводів прибрали. І до цього часу, на жаль, піроліз як вид альтернативного економічного виду палива, на відміну від європейських країн, в РФ не отримав широкого розповсюдження. Однак цей вид палива у Росії на даний момент визнаний досить перспективним. Тому, можливо, незабаром піролізний газ буде використовуватися у нас в країні набагато ширше. Адже застосування такого палива дозволяє не стільки заощадити гроші, але і зберегти навколишнє середовище.