Maailmas on vajadus säästlike kütuste kasutamise järele ammu olnud. Näiteks pürolüüsigaasi kasutatakse Euroopas juba praegu laialdaselt. Sellise kütusega võivad töötada kõikvõimalikud köögiseadmed, kütteseadmed ja isegi autod.
Definitsioon
Tegelikult mõistavad keemikud pürolüüsi mõiste all aine lagunemist molekulaarsel tasemel kõrge temperatuuri mõjul, tavaliselt õhu puudumisel. Komplekssed ühendid lagunevad sellistes tingimustes lihtsamateks. Sel juhul moodustuvad meediumis mitmesugused uued elemendid. Põhimõtteliselt on pürolüüs seega tavaline kuivdestilleerimisprotsess.
Gaas küttepuudest
Kui kütust põletatakse kõrgel temperatuuril hapnikuvabas keskkonnas, tekivad järgmised põlemissaadused:
- pürolüüsigaas;
- pürolüüsivaik (vedel toode).
Nimekirja esimesel tootel on muuhulgas omadus, mis võib tekkida ka kütuse põlemisel hapnikukeskkonnas. Kuid sel juhul saab gaasi ainult siis, kui kütust põletatakse temperatuuril, mis ei ole madalam kui 500 °C.
Milliseid tooteid saab kasutada
Kodudes olevad pürolüüsikatlad võivad töötada tavalisel puidul või spetsiaalsetel alustel, näiteks saepurust või pressitud puidulaastudest. Pürolüüsida saab ka erinevat tüüpi olme- ja tööstusjäätmeid. Põletatakse sarnasel viisil näiteks kummi, vanu autorehve, plastikut, vanu asju jne. Sel juhul võimaldab pürolüüs mitte ainult saada teatud koguse soojust, vaid ka hoida keskkonda puhtana. Lõppude lõpuks, nagu teate, ei lagune plast maapinnas pikka aega. Erinevat tüüpi õli sisaldavad materjalid saastavad nii pinnast endid kui ka veekogusid.
Samuti saab põletada sarnasel viisil:
- paber, papp, tekstiil;
- metaan;
- süsivesinikud;
- turvas;
- tarbepuit (sh keemiliselt immutatud puit);
- õled, lehed, pähklikoored, umbrohi.
Lisaks saab pürolüüsireaktsiooni kaudu taaskasutada värvijääke, õlisid jne. See aitab ka hoida keskkonda puhtana.
Kompositsioon
Saadud pürolüüsigaas sisaldab muu hulgas palju tahkeid osakesi, tavaliselt tahma kujul. See sisaldab ka mitmesuguseid keemilisi komponente, näiteks vesinikku. Siiski peaminepürolüüsigaasi koostis on endiselt järgmine:
- lenduvad süsivesinikud;
- süsinikoksiid.
Väga ohtlik inimeste tervisele ja isegi tema elule, sellise reaktsiooni korral tekib CO söe mittetäieliku põlemise tõttu.
Pürolüüsi tüübid
Praegu on selliseid reaktsioone ainult kaks peamist tüüpi. Pürolüüs võib olla:
- kuiv;
- oksüdatiivne.
Esimest tüüpi reaktsioonid jagunevad omakorda:
- madal temperatuur;
- kõrge temperatuur.
Kuidas gaas tekib: oksüdatiivne pürolüüs
Seda reaktsiooni nimetatakse praegu kõige keskkonnasõbralikumaks ja produktiivsemaks. Pürolüüs toimub sel juhul väga kõrgetel temperatuuridel. Näiteks metaani sellisel põletamisel segatakse sellega teatud protsent hapnikku. Osalise põlemise korral eraldab aine sel juhul tohutul hulgal energiat. Selle tulemusena kuumutatakse segu jäägid temperatuurini 16000 °C.
Oksüdatiivse pürolüüsi reaktsiooni kasutatakse peamiselt mitmesuguste õli sisaldavate tööstuslike materjalide, aga ka plasti ja kummi põletamiseks. Gaas võib sel juhul minna näiteks jäätmekäitlusettevõtte enda kaupluste kütmiseks.
Kuiv pürolüüs
See reaktsioon toimub ilma hapniku osaluseta ja, nagu juba mainitud, võib omakorda olla madal või kõrge temperatuur. Esimesel juhulkütust kuumutatakse maksimaalselt - kuni 1000 ° C, teises - üle 1000 ° C. Suure koguse pürolüüsigaasi enda saamiseks kasutatakse peamiselt kõrgtemperatuurseid reaktsioone.
Kütuse põletamisel keskkonnas kuni 800 °C saadakse üsna palju madala kütteväärtusega gaasi. Ka sel juhul jääb alles üsna väike kogus koksi ja vedelaid vaiku.
Kõige sobivam on saada pürolüüsigaasi temperatuuril 900–1000 °C. Sel juhul on selle toodangust juba maksimaalne protsent. Sel juhul on sel viisil saadud gaasil minimaalne kütteväärtus. Sellist toodet peetakse muuhulgas kvaliteetseks kütuseks, mis sobib transportimiseks pikkade vahemaade taha.
Kui kütust põletatakse temperatuurivahemikus 450–500 °C, on nii tahkete jääkide kui ka gaasi toodang väga väike. Viimane pole aga kvaliteetne, kuna sellel on maksimaalne kütteväärtus.
Kus saab gaasi kasutada
Pürolüüsiprotsess võimaldab seega kütta erinevaid ruume väikseima kütusekaoga. Samuti hoitakse seda reaktsiooni kasutades keskkonda puhtana. Aga kus saab kasutada pürolüüsigaasi, mis tekib kütuse põlemisel hapnikuvabas keskkonnas?
Seda põlemissaadust peetakse tänapäeval kogu maailmas peamiselt alternatiivseks säästlikuks soojusenergia allikaks. Mõnes Euroopa riigis on pürolüüsigaas juba ammu levinudkütus, mida kasutavad seadmed, mis soojendavad vett (kütte- ja soojaveesüsteemide jaoks), elektrit, auru.
Katlad
Iidsetest aegadest saati on inimesed oma kodusid kütnud tavaliste puidul ja kivisöel töötavate ahjudega. Hiljem hakati maju varustama kaasaegsete samal kütuseliigil töötavate tahkekütuse kateldega. Selliseid seadmeid kasutatakse meie ajal kodude soojendamiseks. Need on odavad ja nende paigaldamiseks ei ole erinevatel juhtudel vaja lube hankida. Kuid tavalistel tahkekütuse kateldel on üks üsna tõsine puudus. Nad tarbivad kütust äärmiselt ebaökonoomselt. Selliste agregaatide kambritesse jääb palju põlemisjääke. Lisaks lendab osa selliste seadmete tekitatavast soojusest koos suitsuga lihts alt "korstnast alla".
Insenerid, kes otsustasid selle tahkekütusekatelde miinuse parandada ja jõudsid lõpuks ökonoomse ja hõlpsasti kasutatava pürolüüsi kütteseadmeteni. Sellistes kateldes on muuhulgas lisakambrid, milles toimub pürolüüsigaasi järelpõlemine.
Reaktsioon selle sordi agregaatides kulgeb tugeva hapnikuvaegusega (15%). Puit või mis tahes muu kütus seda tüüpi seadmetes laguneb gaasideks ja vähesel määral anorgaanilisteks jääkaineteks. Pürolüüsigaaside puhul võib põlemistemperatuur järelpõletis ulatuda kuni 110–1200 °C.
Kus mujal gaasi kasutatakse
Kõige laialdasem alt kasutatav pürolüüs on seetõttu kütte- ja veeküttesüsteemides vastu võetud. Ka seda reaktsiooni kasutatakse laialdaselt:
- töötlevas tööstuses;
- keemias;
- desinfitseerimisel.
Mõnikord kasutatakse pürolüüsigaasi tänapäeval ka mitmesuguste seadmete või, nagu juba mainitud, autode kütusena.
Gaasi tootvad tehased
Seda tüüpi seadmeid kasutatakse kvaliteetse pürolüüsikütuse tootmiseks, mis mõnel juhul võib asendada näiteks traditsioonilist maagaasi. Sellised paigaldised on reguleeritava õhuvarustusega hermeetilised ahjud. Seda tüüpi seadmete korsten võib muu hulgas olla ummistunud.
Hankige pürolüüsigaas sellistes paigaldistes järgmiselt:
- Suruge õhk läbi pumba ahju.
- Pärast paigaldise sisu kuumutamist teatud temperatuurini õhu juurdevool peatatakse.
- Seadmest väljuv tihe must suits puhastatakse tsüklonite abil tahmast.
- Eemaldage pürolüüsigaasist veeaur, et tõsta selle põlemistemperatuuri (laskke läbi jahuti).
- Gaas juhitakse peenfiltrisse, mille konstruktsioon sisaldab veepaaki, elektrostaatilist paigaldust ja pappkassette.
Pürolüüsigaaside puhastamine enne nende kasutamist tööstuses ja mõnikord igapäevaelus peab toimuma tõrgeteta. Tahked osakesed ja igasugused keemilised lisandid võivad seadmeid kahjustada,töötab seda tüüpi kütusega. Lisaks saab näiteks pürolüüsigaasi pumbata silindrisse.
Gaasigeneraatori kütuse kasutamine kodus
Seda tüüpi installatsioone kasutatakse kõige sagedamini muidugi tootmises. Kuid mõnikord ostetakse neid eramajade jaoks. Pürolüüsigaasi hankimine kodus on suhteliselt lihtne asi. Mõned käsitöölised valmistavad sageli isegi oma kätega gaasigeneraatoreid.
Kodupaigaldistest saadavat gaasi saab kasutada erinevatel eesmärkidel. Väga sageli ühendavad näiteks eraettevõtjad tavalised ahjud gaasigeneraatoritega. Pürolüüsigaasi põlemine ei ole nii intensiivne kui maagaasil. Siiski on pliiti siiski üsna mugav kasutada ettenähtud otstarbel.
Samuti on näiteks autogeenne generaator igapäevaelus sageli ühendatud gaasigeneraatoritega. Kui hapnikku tarnitakse maagaasiga, ulatub leegi temperatuur sellistes seadmetes 2000 °C-ni.
Nagu juba mainitud, võib kodus pürolüüsigaasi kasutada ka autokütusena. Sellise rakenduse jaoks tuleb masina mootorit vaid veidi muuta. Samal ajal võivad sellisel kütusel töötada nii bensiini- kui ka diiselmootorid. Sellist gaasi kasutatakse kodus, sageli elektrigeneraatorites.
Rakenduse funktsioonid
Seega on pürolüüsigaasil veidi madalam soojusülekande aste kui looduslikul või veeldatud gaasil. Seetõttu erinevate kütte- ja kütteseadmete korrektseks tööksköögitehnika, selle kasutamisel, korralikuks, intensiivsemaks põlemiseks, on vaja selle juurdevoolu suurendada.
Köögiseadmetes saab selleks näiteks düüsid puurida. Pürolüüsi gaasiahi töötab sel juhul samamoodi nagu maagaasil. See tähendab, et kütuse põlemise intensiivsus on sama. Samuti muudetakse erinevat tüüpi seadmete teisaldamiseks teist tüüpi gaasile sageli selle püsivara. Sellisel kütusel töötavatel sõidukitel vahetatakse kütusesüsteem täielikult välja.
Puupõletusmasinad
Nõukogude Liidus 1920. aastate alguses kasutati gaasigeneraatoriga veokeid väga laialdaselt. Nendel aastatel viisime oma riigis läbi isegi selliste autode võistlusteste.
Esimese gaasigeneraatoriga mootori autole meie NSV Liidus paigaldas professor V. S. Naumov 1927. aastal. 1928. aastal hakkas Venemaal selliseid autosid projekteerima Teaduslik Auto- ja Traktoriinstituut. Selle asutuse spetsialistid tegid seejärel katseid välismaiste masinatega "Imbert-Dietrich" ja "Pip".
Esimene meie riigis ehitatud NATI-1 gaasigeneraator töötas tavalisel puidul. 1932. aastal loodi ka installatsioon NATI-3, mis oli mõeldud mootorpaadile. Samal ajal ilmus Venemaale esimene autogaasi generaator, mis loodi Avtodori ühiskonna toetusel. See sai nime "Avtodor-1". Veel hiljem töötati NSV Liidus välja mitu seda tüüpi täiustatud installatsiooni. Nendest saadud pürolüüsigaasi koostiskasutusel, oli tegelikult väga kvaliteetne. Selle kütusega sõidukid on tuntud oma töökindluse, suurepärase jõudluse ja pika kasutusea poolest.
Teise maailmasõja ajal kasutati NSV Liidus rindel ja taga aktiivselt gaasigeneraatoriga veoautosid ZIS-5 ja GAZ-AA. Sõja lõpuks töötas riigis juba umbes 200 tuhat pürolüüsigaasimootoriga autot.
Muidugi tingis sellise kütuse kasutamise eeskätt naftatoodete puudus tollal riigis. Siiski ei tasu arvata, et pürolüüsigaasi kasutati ainult riigieelarve puudujäägi tõttu. Sellist kütust peeti neil päevil üsna tõhusaks ja paljutõotavaks ning seda kasutati mitte ainult Venemaal. Näiteks eelmise sajandi 20-30ndatel levisid pürolüüsisõidukid sellistes riikides nagu Prantsusmaa, Saksamaa, Suurbritannia, Soome ja Rootsi. Samuti kasutati mõnes Aasia riigis laialdaselt sellise gaasiga töötavaid masinaid. Näiteks seda tüüpi autosid kasutati sel ajal eduk alt Hiinas, Jaapanis ja Indias.
Ajalooline taust
Puidu pürolüüs on üks esimesi keemilisi protsesse, mida inimesed hakkasid aktiivselt kasutama. Näiteks Venemaal kasutati sellist reaktsiooni laialdaselt juba 12. sajandil männivaigu tootmiseks. Viimast kasutati edaspidi köite immutamiseks, samuti jõe- ja merelaevade töötlemiseks. Tööstuslikus mastaabis olid rootslased esimesed, kes kasutasid pürolüüsi puidu immutamiseks. Ka siin riigis on selline reaktsioonkasutatakse immutusvaigu valmistamiseks.
20. sajandi alguses moodustati Venemaal ühed maailma parimad puidupürolüüsi koolid. See oli muidugi eelkõige tingitud sellest, et meie riigi territooriumil kasvab palju metsi. Enne maagaasi kasutamist oli meil Venemaal paljudes ettevõtetes paigaldatud võimsad gaasitootmisseadmed. Selliseid seadmeid kasutati pikka aega enne maagaasil töötavate seadmete tulekut.
Muidugi kuulutati hiljem sellised seadmed aegunuks. Gaasigeneraatorid viidi tehastest välja. Ja siiani pole erinev alt Euroopa riikidest pürolüüs kui alternatiivne ökonoomne kütusetüüp Vene Föderatsioonis kahjuks lai alt levinud. Seda tüüpi kütust peetakse Venemaal aga praegu üsna paljulubavaks. Seetõttu on võimalik, et lähitulevikus hakatakse pürolüüsigaasi meie riigis palju laiem alt kasutama. Lõppude lõpuks võimaldab sellise kütuse kasutamine mitte ainult raha säästa, vaid ka keskkonda säästa.
