Potřeba používání úsporných paliv je ve světě již dlouho opožděná. Například pyrolýzní plyn je již dnes v Evropě široce používán. Na takové palivo mohou jezdit nejrůznější kuchyňské vybavení, topná zařízení a dokonce i auta.
Definice
Ve skutečnosti pod samotným pojmem „pyrolýza“chemici rozumí rozklad látky na molekulární úrovni pod vlivem vysoké teploty, obvykle za nepřítomnosti vzduchu. Složité sloučeniny se za takových podmínek rozkládají na jednodušší. V tomto případě se v médiu tvoří různé druhy nových prvků. Pyrolýza je tedy v podstatě běžným procesem suché destilace.
Plyn z palivového dřeva
Při spalování paliva při vysokých teplotách v prostředí bez kyslíku vznikají následující produkty spalování:
- pyrolýzní plyn;
- pyrolýzní pryskyřice (tekutý produkt).
První produkt ze seznamu má mimo jiné vlastnost, která může vzniknout i při spalování paliva v kyslíkovém prostředí. V tomto případě však lze plyn získat pouze tehdy, pokud je palivo spáleno při teplotě ne nižší než 500 °C.
Jaké produkty lze použít
Kotle na pyrolýzu v domácnostech mohou běžet na běžném dřevě nebo speciálních paletách, například z pilin nebo lisovaných dřevěných hoblin. Pyrolýzovat lze také různé druhy domácího a průmyslového odpadu. Obdobným způsobem se spaluje např. guma, staré pneumatiky automobilů, plast, staré věci atd. V tomto případě pyrolýza umožňuje nejen získat určité množství tepla, ale také udržovat čisté prostředí. Koneckonců, jak víte, plast se v zemi dlouho nerozkládá. Různé druhy materiálů obsahujících ropu znečišťují půdu i vodní útvary.
Lze také vypálit podobným způsobem:
- papír, lepenka, textil;
- methan;
- uhlovodíky;
- rašelina;
- komoditní dřevo (včetně chemicky impregnovaného dřeva);
- sláma, listí, ořechové skořápky, plevel.
Kromě toho lze pyrolýzou recyklovat zbytky barev, oleje atd. To také pomáhá udržovat čisté prostředí.
Složení
Výsledný pyrolýzní plyn obsahuje mimo jiné velké množství pevných částic, obvykle ve formě sazí. Obsahuje také různé druhy chemických složek, například vodík. Nicméně hlavnísložení pyrolýzního plynu je stále následující:
- těkavé uhlovodíky;
- oxid uhelnatý.
Velmi nebezpečný pro lidské zdraví a dokonce i jeho život, CO při takové reakci vzniká v důsledku nedokonalého spalování dřevěného uhlí.
Typy pyrolýzy
V současné době existují pouze dva hlavní typy takových reakcí. Pyrolýza může být:
- dry;
- oxidační.
První typ reakcí se zase dělí na:
- nízká teplota;
- vysoká teplota.
Jak se vyrábí plyn: oxidační pyrolýza
Tato reakce je v současnosti označována za nejekologičtější a nejproduktivnější. K pyrolýze v tomto případě dochází při velmi vysokých teplotách. Například při spalování metanu se k němu přimíchává určité procento kyslíku. Při částečném spalování látka v tomto případě uvolňuje obrovské množství energie. V důsledku toho se zbytky směsi zahřejí na teplotu 16000 °C.
Reakce oxidační pyrolýzy se používá hlavně ke spalování různých průmyslových materiálů obsahujících ropu, ale i plastů a pryže. Plyn v tomto případě může jít např. k vytápění obchodů samotné firmy na likvidaci odpadu.
Suchá pyrolýza
Tato reakce probíhá bez účasti kyslíku a, jak již bylo zmíněno, může mít naopak nízkou nebo vysokou teplotu. V prvním případěpalivo se zahřívá na maximum - až 1000 ° C, ve druhém - nad 1000 ° C. K získání velkého množství samotného pyrolýzního plynu se používají hlavně vysokoteplotní reakce.
Při spalování paliva v prostředí do 800 °C se získává poměrně hodně plynu s nízkou výhřevností. Také v tomto případě zůstává poměrně malé množství koksu a kapalných pryskyřic.
Nejvhodnější je získat pyrolýzní plyn o teplotě 900 až 1000 °C. V tomto případě je již maximální procento jeho produkce. V tomto případě má takto získaný plyn minimální výhřevnost. Takový produkt je mimo jiné považován za vysoce kvalitní palivo, vhodné pro přepravu na velké vzdálenosti.
Při spalování paliva při teplotách mezi 450 a 500 °C je výstup velmi nízký, pokud jde o pevné zbytky i plyn. Ten však není příliš kvalitní, protože má maximální výhřevnost.
Kde lze použít plyn
Proces pyrolýzy tak umožňuje vytápění různých druhů prostor s nejmenšími ztrátami paliva. Pomocí této reakce se také udržuje čisté prostředí. Kde však lze pyrolýzní plyn vznikající při spalování paliva v prostředí bez kyslíku využít?
Tento produkt spalování je dnes celosvětově považován především za alternativní ekonomický zdroj tepelné energie. V některých evropských zemích je pyrolýzní plyn již dlouho běžnýpalivo používané zařízením, které ohřívá vodu (pro systémy vytápění a ohřevu vody), elektřinu, páru.
Kotle
Od pradávna lidé vytápěli své domovy konvenčními kamny na dřevo a uhlí. Později se domy začaly vybavovat moderními kotli na tuhá paliva pracující na stejný druh paliva. Takové jednotky se v naší době používají k vytápění domů. Jsou levné a pro jejich instalaci není nutné v různých případech získávat povolení. Běžné kotle na tuhá paliva však mají jednu poměrně závažnou nevýhodu. Spotřebovávají palivo extrémně nehospodárně. V komorách takových jednotek zůstává mnoho zbytků spalování. Navíc část tepla generovaného takovým zařízením jednoduše letí „komínem“spolu s kouřem.
Inženýři, kteří se rozhodli napravit toto mínus kotlů na tuhá paliva a nakonec přišli s pyrolýzními topnými jednotkami, které jsou ekonomické a snadno se používají. V takových kotlích jsou mimo jiné další komory, ve kterých dochází k dodatečnému spalování pyrolýzního plynu.
Reakce v agregátech této odrůdy probíhá se silným nedostatkem kyslíku (15 %). Dřevo nebo jakékoli jiné palivo se v tomto typu zařízení rozkládá na plyny a malé množství anorganických zbytků. U pyrolýzních plynů může teplota spalování v přídavném spalování dosáhnout až 110-1200 °C.
Kde jinde se používá plyn
Nejpoužívanější pyrolýza se proto používá v systémech vytápění a ohřevu vody. Také tato reakce je široce používána:
- ve zpracovatelském průmyslu;
- v chemikáliích;
- při dezinfekci.
Někdy se dnes pyrolýzní plyn používá také jako palivo pro různé druhy zařízení nebo, jak již bylo zmíněno, pro automobily.
Závody na výrobu plynu
Zařízení tohoto typu slouží k výrobě vysoce kvalitního pyrolýzního paliva, které v některých případech může nahradit například tradiční zemní plyn. Takovými instalacemi jsou hermetické pece s nastavitelným přívodem vzduchu. Komín tohoto typu zařízení může být mimo jiné ucpaný.
Získejte pyrolýzní plyn v takových instalacích následovně:
- Vhánějte vzduch do pece přes čerpadlo.
- Po zahřátí obsahu instalace na určitou teplotu se přívod vzduchu zastaví.
- Hustý černý kouř vycházející z jednotky se čistí od sazí pomocí cyklonů.
- Odstraňte vodní páru z pyrolýzního plynu, abyste zvýšili jeho spalovací teplotu (projděte chladičem).
- Plyn je přiváděn do jemného filtru, jehož konstrukce zahrnuje nádrž na vodu, elektrostatickou instalaci a kartonové kartuše.
Čištění pyrolýzních plynů před jejich použitím v průmyslu a někdy i v každodenním životě musí být bezpodmínečně provedeno. Pevné částice a všechny druhy chemických nečistot mohou způsobit poškození zařízení,na tento typ paliva. Dále lze například pyrolýzní plyn čerpat do válce.
Používání paliva z plynového generátoru doma
Instalace tohoto typu se samozřejmě nejčastěji používají ve výrobě. Ale někdy jsou zakoupeny pro soukromé domy. Získat pyrolýzní plyn doma je poměrně jednoduchá záležitost. Někteří řemeslníci často vyrábějí plynové generátory vlastníma rukama.
Plyn získaný z domácích instalací lze použít k různým účelům. Velmi často například soukromí obchodníci připojují běžná kamna k plynovým generátorům. Spalování pyrolýzního plynu není tak intenzivní jako u zemního plynu. Přesto je stále docela vhodné používat sporák k určenému účelu.
Také například autogenní generátor je v každodenním životě často spojen s generátory plynu. Když je kyslík dodáván pomocí zemního plynu, teplota plamene v takovém zařízení dosahuje 2000 °C.
Jak již bylo zmíněno, pyrolýzní plyn lze doma používat také jako palivo pro automobily. Pro takovou aplikaci bude potřeba motor stroje jen mírně upravit. Na takové palivo přitom mohou pracovat jak benzínové, tak naftové motory. Takový plyn se používá doma, často v elektrocentrálách.
Funkce aplikace
Pyrolýzní plyn má tedy o něco nižší stupeň přenosu tepla než přírodní nebo zkapalněný plyn. Proto pro správný provoz různých druhů vytápění akuchyňského vybavení, při jeho používání je pro správné, intenzivnější spalování nutné zvýšit jeho přísun.
V kuchyňském vybavení lze za tímto účelem navrtat například trysky. Pyrolýzní plynová pec v tomto případě bude fungovat stejně jako na zemní plyn. To znamená, že intenzita spalování paliva bude stejná. Také pro převod různých druhů zařízení na jiný typ plynu se často mění jeho firmware. U vozidel provozovaných na takové palivo je palivový systém kompletně vyměněn.
Stroje na spalování dřeva
V Sovětském svazu na počátku 20. let 20. století byly nákladní vozy s plynovým generátorem používány velmi široce. V těch letech jsme dokonce u nás prováděli soutěžní testy takových vozů.
První plynový generátorový motor pro automobil v našem SSSR byl instalován profesorem V. S. Naumovem v roce 1927. V roce 1928 začal Vědecký institut pro automobily a traktory v Rusku navrhovat taková auta. Specialisté této instituce pak prováděli experimenty se zahraničními stroji "Imbert-Dietrich" a "Pip".
První plynový generátor NATI-1 postavený u nás pracoval na obyčejném dřevě. V roce 1932 vznikla také instalace NATI-3 určená pro motorový člun. Ve stejné době se v Rusku objevil první automobilový plynový generátor, vytvořený s podporou společnosti Avtodor. Dostalo jméno „Avtodor-1“. Ještě později bylo v SSSR vyvinuto několik pokročilejších instalací tohoto typu. Složení pyrolýzního plynu získaného z jejichpoužití, byl skutečně velmi kvalitní. Vozidla poháněná tímto palivem jsou známá svou spolehlivostí, vynikajícím výkonem a dlouhou životností.
Během druhé světové války se v SSSR na frontách a vzadu aktivně používaly nákladní automobily s plynovým generátorem ZIS-5 a GAZ-AA. Do konce války bylo v zemi již v provozu asi 200 tisíc automobilů s pyrolýzním plynovým motorem.
Samozřejmě, že používání takového paliva bylo způsobeno především nedostatkem ropných produktů v té době v zemi. Neměli bychom si však myslet, že pyrolýzní plyn byl použit pouze kvůli deficitu státního rozpočtu. Takové palivo bylo v té době považováno za docela účinné a slibné a bylo používáno nejen v Rusku. Například ve 20-30 letech minulého století se pyrolýzní vozidla rozšířila v zemích jako Francie, Německo, Velká Británie, Finsko a Švédsko. Také stroje pracující na takový plyn byly široce používány v některých asijských zemích. Například vozy tohoto typu byly v té době úspěšně provozovány v Číně, Japonsku a Indii.
Historické pozadí
Pyrolýza dřeva je jedním z prvních chemických procesů, které lidé začali aktivně využívat. Například v Rusku byla taková reakce široce používána již ve 12. století pro výrobu borové pryskyřice. Ten se dále používal k impregnaci lan a také ke zpracování říčních a námořních plavidel. V průmyslovém měřítku jako první použili k impregnaci dřeva pyrolýzu Švédové. V této zemi je taková reakce taképoužívá se k výrobě impregnační pryskyřice.
Na začátku 20. století vznikly v Rusku jedny z nejlepších škol pyrolýzy dřeva na světě. Bylo to samozřejmě dáno především tím, že na území naší země roste mnoho lesů. Před použitím zemního plynu jsme v Rusku měli v mnoha podnicích instalována výkonná zařízení na výrobu plynu. Taková zařízení byla používána dlouhou dobu před příchodem zařízení poháněných zemním plynem.
Samozřejmě později bylo takové zařízení prohlášeno za zastaralé. Plynové generátory byly odstraněny z továren. A až dosud se pyrolýza jako druh alternativního ekonomického typu paliva na rozdíl od evropských zemí v Ruské federaci nerozšířila. Tento typ paliva je však v Rusku v současné době uznáván jako docela slibný. Proto je možné, že v blízké budoucnosti bude pyrolýzní plyn u nás využíván mnohem více. Koneckonců, použití takového paliva umožňuje nejen šetřit peníze, ale také šetřit životní prostředí.
