Fenomena pirolisis selalu menyertai pembakaran bahan api pepejal di relau pemanasan dan dandang. Skala proses bergantung pada dua faktor - mod pembakaran dan reka bentuk loji janakuasa panas rumah. Kami memberikan gambaran terperinci mengenai pirolisis kayu atau arang batu, pilihan untuk penggunaannya dalam keadaan industri dan domestik. Tujuannya adalah untuk menghilangkan mitos yang diciptakan oleh penjual dan pengilang peralatan "pirolisis" mahal yang direka untuk memanaskan rumah persendirian.
Apa itu pirolisis - penerangan proses
Secara teorinya, sebarang bahan termasuk sebatian karbon dengan hidrogen boleh dibakar, contohnya:
- arang batu;
- gas asli (metana, propana dan sebagainya);
- biojisim - segar, kering;
- produk kayu, selulosa, kayu biasa;
- pelbagai jenis plastik;
- getah dari getah asli atau tiruan;
- minyak, turunannya;
- sisa buangan yang mengandungi karbon.
Di pintu keluar, dapatkan sejumlah tenaga haba, bergantung pada kandungan lembapan awal jisim yang dibakar. Untuk menerangkan prosesnya, kami menggunakan formula kimia:
Pembakaran adalah tindak balas pengoksidaan yang cepat. Dalam keadaan ideal, setiap atom karbon bergabung dengan dua zarah oksigen, dan 2 atom hidrogen berinteraksi dengan 1 zarah oksigen. Akibatnya, sebatian tidak berbahaya terbentuk - karbon dioksida CO2 dan air. Yang terakhir menguap ketika dipanaskan, mengambil sebahagian dari panas yang dibebaskan.
Perkara penting. Dalam keadaan sebenar, tidak semua atom hidrogen dan karbon menemui jodoh kerana kekurangan molekul oksigen. Oleh itu, komposisi produk pembakaran termasuk sebilangan kecil sebatian mudah terbakar berbahaya - karbon monoksida (CO), hidrogen bebas (N2) dan karbon dalam bentuk jelaga.
Pirolisis adalah tindak balas penguraian bahan yang berlaku ketika dipanaskan dan kekurangan oksigen bebas. Prinsip yang ditunjukkan digunakan dalam unit penjana gas:
- Bahan api (khususnya kayu) diletakkan di dalam reaktor logam tertutup - reaktor.
- Kapasiti dipanaskan secara luaran hingga 500 ... 900 darjah, melalui bukaan khas - jumlah udara yang diukur dibekalkan.
- Di bawah pengaruh suhu tinggi, bahan tersebut terurai menjadi 3 komponen utama - karbon monoksida (CO), hidrogen (N2) dan sisa karbon pepejal atau cecair. Sebilangan kecil karbon dioksida dan wap air terbentuk secara selari.
- Produk yang mudah menguap membentuk gas pirolisis - campuran hidrogen dan karbon monoksida yang mudah terbakar, meninggalkan tangki melalui saluran paip yang terpisah. Bahan bakar gas yang dilepaskan dibersihkan, disejukkan, dan kemudian dipam ke dalam tangki.
Rujukan. Dalam keadaan pengeluaran, gas sintesis yang dihasilkan dihantar untuk memanaskan kapasiti penjana gas yang sama.
Pembakaran dan pirolisis adalah 2 proses berbeza yang boleh berlaku secara serentak. Contoh: semasa pembakaran kayu api yang kuat, sebilangan kecil karbon monoksida, CO yang tidak berbahaya, terbentuk di dalam tungku dandang2 lebih besar. Dan sebaliknya, dalam rezim kayu bakar yang membara, banyak hidrogen dan asap dilepaskan, sebahagiannya berjaya berubah menjadi CO2 - mengoksidakan. Itu semua bergantung pada jumlah oksigen yang terlibat dalam tindak balas.
Kesan kelembapan tinggi
Kandungan kelembapan yang tinggi dalam bahan permulaan sama mempengaruhi tindak balas pembakaran dan pirolisis. Pertimbangkan proses pembakaran kayu sebagai contoh:
- Semasa membakar, tenaga yang dikeluarkan dihabiskan untuk menguap air yang terdapat di dalam kayu. Jumlah haba di outlet dikurangkan dengan ketara, bahan bakar dibazirkan.
- Kelembapan melambatkan penguraian terma suatu bahan.Air sejat mengambil sebahagian daripada haba yang dihabiskan untuk pemanasan; suhu yang diperlukan (minimum 500 ° C) tidak tercapai. Pirolisis kayu yang mengandungi lebih daripada 50% kelembapan hampir mustahil.
Petunjuk kelembapan terbaik untuk pembakaran berbuah atau penguraian kayu dalam penjana gas adalah 8 ... 15%. Di rumah, tidak realistik untuk mencapai petunjuk seperti itu, pengeringan kayu api yang berpanjangan di bawah kanopi membolehkan anda mencapai kadar kelembapan 20-25%.
Rujukan. Dalam pembuatan pelet bahan bakar dan briket di kilang, habuk papan dikeringkan hingga penunjuk 8-10%. Kelembapan maksimum butiran siap adalah 15%.
Mengapa menggunakan penguraian terma
Skop proses pirolitik cukup luas:
- Pengeluaran propilena dan etilena untuk industri kimia dengan memproses bahan makanan hidrokarbon cair (minyak).
- Memperoleh arang dengan kaedah penguraian sisa kerja kayu tanpa oksigen.
- Proses teknologi yang sama, tetapi dengan bekalan udara yang terhad membolehkan penghasilan gas sintesis yang mudah terbakar dari pokok - campuran metana, hidrogen, karbon monoksida dan nitrogen neutral.
- Pirolisis arang batu - coklat dan batu - keseluruhan arah pemprosesan. Sebatian yang dihasilkan adalah petrol sintetik, kok, amonia, tar arang batu. Toluena, benzena, naftalena dan pelbagai fenol yang digunakan dalam industri kimia ditambang dari yang terakhir.
- Perkembangan baru - penggunaan komersial sisa pepejal bandar, tayar kereta, plastik, organik.
Nota. Kaedah yang paling terkenal untuk menggunakan tindak balas pirolitik disenaraikan di sini. Sebenarnya, terdapat banyak lagi kes penggunaan. Wikipedia mendakwa bahawa proses pirolisis tidak difahami sepenuhnya, banyak projek sedang dibangunkan.
Untuk penguraian terma, tungku pirolisis dan pelbagai reaktor digunakan dalam industri. Rajah di atas menunjukkan penjana gas yang memproses sisa kayu dan habuk papan menjadi bahan bakar gas. Peranan utama di sini dimainkan oleh reaktor penyulingan kering langsung, di mana bahan mentah yang disiapkan diproses menjadi gas sintesis dengan pembakaran perlahan.
Nuansa penting. Sebelum memasukkan ke dalam tungku pirolisis atau penjana gas, kayu selalu dihancurkan dan dikeringkan sehingga kandungan lembapan 10% atau kurang.
Dalam kimia industri, teknologi pirolisis pesat juga digunakan, ketika reaktor dipanaskan hingga suhu 700 ... 900 ° C untuk jangka waktu yang singkat. Tujuannya adalah untuk meningkatkan produktiviti peralatan dan mempercepat proses.
Penggunaan domestik
Di peringkat isi rumah, pirolisis membantu menyelesaikan masalah berikut:
- membersihkan ketuhar atau penggorengan dari simpanan lemak melekit yang tidak dapat dikeluarkan secara mekanikal;
- pengeluaran arang;
- memanaskan rumah persendirian dengan dandang bahan api pepejal pirolisis.
Kaedah terbaik untuk membersihkan kuali adalah meletakkannya di dalam ketuhar, tetapkan suhu hingga 200 ... 250 ° C dan biarkan selama setengah jam. Tanpa oksigen, pemusnahan sedimen akan berlaku, hanya abu yang tersisa, dan penutup periuk akan mengeluarkan gas pirolisis.
Rujukan. Terdapat model ketuhar dengan fungsi pembersihan pirolitik terbina dalam. Pada akhir "memanggang", hanya untuk mengelap permukaan dalaman dan membuang abu yang dihasilkan.
Arang digunakan untuk menggoreng barbeku, pandai besi dan tujuan yang lebih eksotik - mengisi minyak penjana gas kereta (bagaimana ia berfungsi, dibaca dalam bahan yang berasingan). Kaedah mendapatkan - membakar sisa kayu di dalam bekas tertutup, iaitu pirolisis lambat.
Kami mencadangkan untuk menganalisis secara terperinci masalah yang berkaitan dengan penjana haba kayu pirolisis.
Mitos mengenai dandang pirolisis TT
Perbezaan struktur utama antara pemanas penjana gas dan dandang pembakaran langsung tradisional adalah 2 ruang dan bukannya satu.Muncung seramik disusun di antara kedua ruang api; udara dipaksa oleh kipas. Dinding logam unit pirolisis dilindungi oleh lapisan bata tahan api. Bagaimana dia bekerja:
- Kayu bakar atau arang batu diletakkan di ruang atas (primer) dan dibakar.
- Automasi memulakan kipas penggalak.
- Apabila suhu di dalam kotak api meningkat hingga 500 darjah, pelepasan gas pirolisis bermula.
- Dibawa oleh aliran umum produk pembakaran, sebatian mudah menguap ini memasuki ruang sekunder yang lebih rendah, di mana ia terbakar di hadapan oksigen (seharusnya).
Sebenarnya, gas sintesis yang dihasilkan mula terbakar walaupun di tungku utama, kerana kipas membekalkan lebihan udara. Hanya obor api yang diarahkan ke ruang kedua ... dan hanya itu. Selanjutnya, produk pembakaran bergerak melalui paip haba penukar haba, memanaskan penyejuk dan terbang ke cerobong.
Penambahan. Terdapat reka bentuk pemanas lain - tanpa kipas, ruang sekunder terletak di bahagian atas. Dari sudut pandang pirolisis, konsepnya tidak berfungsi, unit ini berfungsi sebagai dandang air panas kayu biasa, walaupun harganya dua kali lebih banyak daripada rakan-rakan klasik.
Penyokong penjana haba pirolisis (seperti pengeluar peralatan ini, penjual dan tukang rumah) mengaitkan kelebihan berikut kepada dandang TT mereka:
- bahan bakar dibakar sepenuhnya, selebihnya dalam kuali abu hampir sifar;
- masa pembakaran - 10 jam atau lebih;
- jumlah pelepasan berbahaya yang rendah ke atmosfera;
- kecekapan tinggi kerana kecekapan 86 ... 90% (petunjuk pengeluar) berbanding dengan dandang tradisional dengan kecekapan 75%.
Mari cuba mengetahui kebenaran kenyataan ini. Detik pertama: jika kotak api dimuatkan dengan kayu kering (diperlukan seperti petunjuk penggunaan pemanas), maka abu halus akan tetap ada setelah dibakar. Aliran udara yang dibuat oleh kipas dan mempercepat di muncung hanya meniup sisa cahaya ke cerobong.
Hasilnya adalah panci abu yang hampir kosong, ilusi pembakaran lengkap. Sekiranya anda meletakkan kayu kering di dalam dandang TT turbocharged klasik, anda akan mendapat sisa yang serupa - sedikit abu di bahagian bawah. Artinya, kelengkapan pembakaran bergantung pada kualiti bahan bakar, dan bukan pada reka bentuk penjana haba.
Komen. Peletakan kayu bakar mentah dengan kelembapan lebih dari 50% akan memberikan hasil negatif pada dandang mana pun. Memandangkan pilihan tersebut tidak ada gunanya.
Berikan jawapan secara ringkas kepada penyataan yang tinggal:
- Waktu pembakaran 10-12 jam sesuai dengan kenyataan. Perkara lain ialah indikator dicapai kerana ukuran ruang bahan bakar (100 liter atau lebih), di mana banyak kayu bakar diletakkan. Pirolisis sama sekali tidak ada kaitan dengannya.
- Jaminan persekitaran dandang adalah benar. Kipas mengepam udara berlebihan; sangat sedikit gas toksik terbentuk. Dalam mod siap sedia, oksigen tidak memasuki tungku, kayu api perlahan-lahan membara dan jumlah pelepasan berbahaya meningkat.
- Kecekapan dandang 90% adalah dongeng. Dalam mod pembakaran aktif, prinsip operasi dandang mirip dengan versi turbocharged unit tradisional, yang kecekapannya tidak melebihi 75%. Apabila kipas dimatikan, api mati, bara mengeluarkan sedikit panas.
Kesimpulannya. Perolehan model penjana gas dandang pepejal adalah usaha yang sangat meragukan. Unit ini tiga kali lebih mahal daripada versi biasa dan dua kali lebih berat kerana lapisannya. Penjana haba buatan sendiri, sebagai peraturan, lebih dipercayai dan lebih murah daripada kilang, tetapi terlalu besar. Dari segi kecekapan dan ciri-ciri lain, mereka tidak mengatasi dandang TT klasik dengan kawalan daya tarikan turbin atau rantai.
Seorang pengamal pakar yang terkenal akan mengesahkan pendapat kami dalam videonya:
Kesimpulannya
Secara umum, pirolisis adalah fenomena yang agak berguna yang banyak digunakan dalam kimia industri.Di peringkat isi rumah, proses pirolitik jarang digunakan, walaupun penghasilan gas yang mudah terbakar berlaku di mana-mana dapur atau dandang pembakar kayu. Jadi membeli model pirolisis mahal tidak ada gunanya.