Үнемді отынды пайдалану қажеттілігі әлемде әлдеқашан кейінге қалдырылған. Мысалы, пиролиз газы қазірдің өзінде Еуропада кеңінен қолданылады. Мұндай отынмен ас үй жабдықтарының барлық түрлері, жылыту қондырғылары, тіпті көліктер де жұмыс істей алады.
Анықтама
Шындығында, «пиролиз» ұғымының өзінде химиктер заттың молекулалық деңгейде жоғары температура әсерінен, әдетте ауа болмаған кезде ыдырауын түсінеді. Мұндай жағдайларда күрделі қосылыстар қарапайымға ыдырайды. Бұл жағдайда ортада әр түрлі жаңа элементтер пайда болады. Негізінде пиролиз әдеттегі құрғақ айдау процесі болып табылады.
Отынның газы
Отын оттегісіз ортада жоғары температурада жанған кезде келесі жану өнімдері түзіледі:
- пиролиз газы;
- пиролиз шайыры (сұйық өнім).
Тізімдегі бірінші өнімде басқалармен қатар оттекті ортада жанармай жану кезінде де пайда болатын қасиет бар. Бірақ бұл жағдайда газды отын 500 °C төмен емес температурада жанған жағдайда ғана алуға болады.
Қандай өнімдерді қолдануға болады
Үйлердегі пиролиз қазандықтары кәдімгі ағашта немесе арнайы паллеттерде жұмыс істей алады, мысалы, үгінділерден немесе сығымдалған ағаш жоңқаларынан. Тұрмыстық және өндірістік қалдықтардың әртүрлі түрлері де пиролизге ұшырауы мүмкін. Дәл осылай күйдіріледі, мысалы, резеңке, ескі автомобиль дөңгелектері, пластмасса, ескі заттар және т.б. Бұл жағдайда пиролиз белгілі бір мөлшерде жылу алуға ғана емес, сонымен қатар қоршаған ортаны таза ұстауға мүмкіндік береді. Өйткені, өзіңіз білетіндей, пластик ұзақ уақыт бойы жерге ыдырамайды. Құрамында әртүрлі мұнай бар материалдар топырақтың өзін де, су қоймаларын да ластайды.
Сондай-ақ ұқсас жолмен жағуға болады:
- қағаз, картон, тоқыма;
- метан;
- көмірсутектер;
- шымтезек;
- тауарлық ағаш (соның ішінде химиялық сіңдірілген ағаш);
- сабан, жапырақтар, жаңғақ қабықтары, арамшөптер.
Сонымен қатар бояу қалдықтарын, майларды және т.б. пиролиз реакциясы арқылы қайта өңдеуге болады. Бұл сонымен қатар қоршаған ортаны таза ұстауға көмектеседі.
Композиция
Алынған пиролиз газының құрамында басқа заттармен қатар, әдетте күйе түріндегі көптеген бөлшектер бар. Оның құрамында әртүрлі химиялық компоненттер бар, мысалы, сутегі. Дегенмен, негізгіпиролиз газының құрамы бұрынғысынша келесідей:
- ұшпа көмірсутектер;
- көміртек тотығы.
Адам денсаулығы, тіпті оның өмірі үшін өте қауіпті, мұндай реакцияда СО көмірдің толық жанбауынан пайда болады.
Пиролиз түрлері
Қазіргі уақытта мұндай реакциялардың тек екі негізгі түрі бар. Пиролиз болуы мүмкін:
- құрғақ;
- тотықтырғыш.
Реакциялардың бірінші түрі, өз кезегінде, бөлінеді:
- төмен температура;
- жоғары температура.
Газ қалай түзіледі: тотығу пиролиз
Бұл реакция қазіргі уақытта ең экологиялық таза және өнімді деп аталады. Пиролиз бұл жағдайда өте жоғары температурада жүреді. Мысалы, метанды осылай жағу кезінде онымен оттегінің белгілі бір пайызы араласады. Ішінара жану кезінде зат бұл жағдайда энергияның үлкен мөлшерін шығарады. Нәтижесінде қоспаның қалдықтары 16000 ° C температураға дейін қызады.
Тотықтырғыш пиролиз реакциясы негізінен құрамында мұнай, сондай-ақ пластмасса және резеңке бар әртүрлі өнеркәсіптік материалдарды жағу үшін қолданылады. Бұл жағдайда газ, мысалы, қоқыс шығаратын компанияның цехтарын жылытуға болады.
Құрғақ пиролиз
Бұл реакция оттегінің қатысуынсыз жүреді және жоғарыда айтылғандай, өз кезегінде төмен немесе жоғары температура болуы мүмкін. Бірінші жағдайдаотын максимумға дейін қызады - 1000 ° C дейін, екіншісінде - 1000 ° C жоғары. Пиролиз газының үлкен мөлшерін алу үшін негізінен жоғары температуралық реакциялар қолданылады.
Жанармай 800 °C-қа дейінгі ортада жанған кезде, төмен калориялы өте көп газ алынады. Сондай-ақ бұл жағдайда кокс пен сұйық шайырдың айтарлықтай аз мөлшері қалады.
Ең қолайлысы - 900-ден 1000 °C-қа дейінгі температурада пиролиз газын алу. Бұл жағдайда оны өндірудің максималды пайызы қазірдің өзінде бар. Бұл жағдайда осылайша алынған газ минималды жылулық құндылыққа ие болады. Мұндай өнім басқа нәрселермен қатар ұзақ қашықтыққа тасымалдауға жарамды жоғары сапалы отын болып саналады.
Отын 450 және 500 °C аралығындағы температурада жанған кезде қатты қалдықтарда да, газда да өнім өте төмен болады. Соңғысы жоғары сапалы емес, өйткені оның максималды жылулық мәні бар.
Газды қайда қолдануға болады
Пиролиз процесі осылайша әр түрлі үй-жайларды ең аз отын шығынымен жылытуға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, бұл реакцияны қолдану арқылы қоршаған орта таза болады. Бірақ оттегісіз ортада отынның жануы кезінде пайда болатын пиролиз газын қайда қолдануға болады?
Бұл жану өнімі бүгінде бүкіл әлемде ең алдымен жылу энергиясының балама экономикалық көзі ретінде қарастырылады. Кейбір Еуропа елдерінде пиролиз газы бұрыннан кең таралғансуды (жылыту және ыстық су жүйелері үшін), электр қуатын, буды қыздыратын жабдық пайдаланатын отын.
Қазандар
Ежелден адамдар үйлерін ағаш пен көмірде жұмыс істейтін кәдімгі пештер арқылы жылытатын. Кейінірек үйлер отынның бір түрімен жұмыс істейтін заманауи қатты отын қазандықтарымен жабдықтала бастады. Мұндай қондырғылар біздің уақытымызда үйлерді жылыту үшін қолданылады. Олар қымбат емес және оларды орнату үшін әртүрлі жағдайларда рұқсат алу қажет емес. Дегенмен, әдеттегі қатты отын қазандықтарының бір елеулі кемшілігі бар. Олар отынды өте үнемсіз тұтынады. Мұндай қондырғылардың камераларында көптеген жану қалдықтары қалады. Бұған қоса, мұндай жабдық шығаратын жылудың бір бөлігі түтінмен бірге жай ғана "мұржадан төмен" ұшады.
Инженерлер қатты отын қазандықтарының осы минусын түзетуге шешім қабылдады және ақырында үнемді және пайдалану оңай пиролизді жылыту қондырғыларын ойлап тапты. Мұндай қазандықтарда, басқалармен қатар, пиролиз газын жағу орын алатын қосымша камералар бар.
Бұл сорттың агрегаттарындағы реакция күшті оттегі тапшылығымен (15%) жүреді. Жабдықтың осы түріндегі ағаш немесе кез келген басқа отын газдарға және аздаған бейорганикалық қалдықтарға ыдырайды. Пиролиз газдары үшін кейінгі оттықтағы жану температурасы 110-1200 °C дейін жетуі мүмкін.
Газ тағы қайда пайдаланылады
Ең көп қолданылатын пиролиз, сондықтан жылыту және су жылыту жүйелерінде алынған. Сондай-ақ бұл реакция кеңінен қолданылады:
- өңдеу өнеркәсібінде;
- химиялық;
- дезинфекциялау кезінде.
Кейде пиролиз газы бүгінде әртүрлі жабдықтарға немесе жоғарыда айтылғандай автомобильдерге отын ретінде пайдаланылады.
Газ өндіретін қондырғылар
Бұл типтегі жабдық кейбір жағдайларда, мысалы, дәстүрлі табиғи газды алмастыра алатын жоғары сапалы пиролиздік отынды алу үшін қолданылады. Мұндай қондырғылар реттелетін ауа беруі бар герметикалық пештер болып табылады. Жабдықтың осы түрінің мұржасы, сонымен қатар, бітеліп қалуы мүмкін.
Пиролиз газын төмендегідей қондырғыларда алыңыз:
- Ауаны сорғы арқылы пешке жіберіңіз.
- Орнату мазмұнын белгілі бір температураға дейін қыздырғаннан кейін ауа беру тоқтатылады.
- Құрылғыдан шығатын қою қара түтін циклондар арқылы күйеден тазартылады.
- Жану температурасын арттыру үшін пиролиз газынан су буын алыңыз (салқындатқыштан өткізіңіз).
- Газ конструкциясына су ыдысы, электростатикалық қондырғы және картон картридждері кіретін жұқа сүзгіге беріледі.
Пиролиз газдарын өнеркәсіпте, кейде күнделікті өмірде қолданар алдында тазарту міндетті түрде жүргізілуі керек. Қатты бөлшектер мен барлық химиялық қоспалар жабдықты зақымдауы мүмкін,отынның осы түрімен жұмыс істейді. Одан әрі, мысалы, пиролиз газын цилиндрге айдауға болады.
Үйде газ генераторындағы отынды пайдалану
Бұл түрдегі қондырғылар, әрине, өндірісте жиі қолданылады. Бірақ кейде олар жеке үйлер үшін сатып алынады. Үйде пиролиз газын алу салыстырмалы түрде қарапайым мәселе. Кейбір шеберлер газ генераторларын жиі өз қолдарымен жасайды.
Тұрмыстық қондырғылардан алынған газды әртүрлі мақсатта пайдалануға болады. Өте жиі, мысалы, жеке саудагерлер қарапайым пештерді газ генераторларына қосады. Пиролиз газының жануы табиғи газ сияқты қарқынды емес. Дегенмен, пешті өз мақсаты бойынша пайдалану әлі де өте ыңғайлы.
Сонымен қатар, мысалы, автогенді генератор күнделікті өмірде газ генераторларына жиі қосылады. Табиғи газды пайдаланып оттегін беру кезінде мұндай жабдықтағы жалын температурасы 2000 °C-қа жетеді.
Жоғарыда айтылғандай, үйде пиролиз газын автокөлікке отын ретінде де пайдалануға болады. Мұндай қолдану үшін машинаның қозғалтқышын аздап өзгерту қажет болады. Сонымен қатар мұндай отынмен бензин де, дизель де жұмыс істей алады. Мұндай газ үйде, көбінесе электр генераторларында қолданылады.
Қолданба мүмкіндіктері
Осылайша, пиролиз газы табиғи немесе сұйытылғанға қарағанда жылу беру дәрежесі біршама төмен. Сондықтан әртүрлі жылыту түрлерінің дұрыс жұмыс істеуі үшін жәнеас үй жабдықтары, оны дұрыс, қарқынды жану үшін пайдаланған кезде оның жеткізілімін арттыру қажет.
Ас үй жабдықтарында, мысалы, бұл үшін ағындарды бұрғылауға болады. Пиролиздік газ пеші бұл жағдайда табиғи газдағы сияқты жұмыс істейді. Яғни, отынның жану қарқындылығы бірдей болады. Сондай-ақ, әртүрлі жабдықты газдың басқа түріне ауыстыру үшін оның микробағдарламасы жиі өзгертіледі. Мұндай отынмен жұмыс істейтін көліктерде жанармай жүйесі толығымен ауыстырылады.
Ағаш жағу машиналары
Кеңес Одағында 1920 жылдардың басында газ генераторлы жүк көліктері өте кең қолданылды. Сол жылдары біз тіпті елімізде мұндай көліктерді бәсекеге қабілетті сынақтан өткіздік.
Біздің КСРО-да автомобильге арналған алғашқы газ генераторы қозғалтқышын 1927 жылы профессор В. С. Наумов орнатқан болатын.1928 жылы Ресейде мұндай машиналарды ғылыми автомобиль-трактор институты құрастыра бастады. Содан кейін бұл мекеме мамандары шетелдік «Имберт-Дитрих» және «Пип» машиналарымен тәжірибелер жасады.
Елімізде жасалған алғашқы NATI-1 газ генераторы қарапайым ағашта жұмыс істеді. 1932 жылы моторлы қайыққа арналған NATI-3 қондырғысы да құрылды. Сонымен бірге Ресейде Автодор қоғамының қолдауымен жасалған алғашқы автомобиль газ генераторы пайда болды. Ол «Автодор-1» атауын алды. Тіпті кейінірек КСРО-да осы типтегі бірнеше жетілдірілген қондырғылар әзірленді. Олардың алынған пиролиз газының құрамыпайдалану, шын мәнінде өте жоғары сапалы болды. Осы отынмен жұмыс істейтін көліктер сенімділігімен, жоғары өнімділігімен және ұзақ қызмет ету мерзімімен танымал.
Екінші дүниежүзілік соғыс жылдарында КСРО-да ЗИС-5 және ГАЗ-АА газ генераторлары майданда және тылда белсенді түрде пайдаланылды. Соғыстың соңына қарай елде пиролиздік газ қозғалтқыштары бар 200 мыңға жуық автокөлік жұмыс істеп тұрды.
Әрине, мұндай отынды пайдалану ең алдымен сол кездегі елімізде мұнай өнімдерінің жоқтығынан болды. Дегенмен, пиролиз газы тек мемлекеттік бюджет тапшылығына байланысты пайдаланылды деп ойлауға болмайды. Мұндай отын сол күндері өте тиімді және перспективалы болып саналды және тек Ресейде ғана емес қолданылды. Мысалы, өткен ғасырдың 20-30 жылдары Франция, Германия, Ұлыбритания, Финляндия, Швеция сияқты елдерде пиролиз машиналары кеңінен тарады. Сондай-ақ, мұндай газбен жұмыс істейтін машиналар Азияның кейбір елдерінде кеңінен қолданылды. Мысалы, мұндай көліктер сол кезде Қытайда, Жапонияда және Үндістанда сәтті пайдаланылды.
Тарихи дерек
Ағаш пиролизі – адамдар белсенді түрде қолдана бастаған алғашқы химиялық процестердің бірі. Мысалы, Ресейде мұндай реакция 12 ғасырда қарағай шайырын өндіру үшін кеңінен қолданылды. Соңғысы әрі қарай арқандарды сіңдіру үшін, сондай-ақ өзен және теңіз кемелерін өңдеу үшін пайдаланылды. Өнеркәсіптік ауқымда шведтер ағашты сіңдіру үшін пиролизді бірінші болып қолданды. Бұл елде де мұндай реакция барсіңдіретін шайыр жасау үшін қолданылады.
20 ғасырдың басында Ресейде әлемдегі ең жақсы ағаш пиролизі мектептері қалыптасты. Бұл, әрине, ең алдымен, еліміздің аумағында көптеген ормандардың өсуіне байланысты болды. Табиғи газды пайдаланғанға дейін бізде Ресейде көптеген кәсіпорындарда қуатты газ өндіретін қондырғылар орнатылған. Мұндай қондырғылар табиғи газбен жұмыс істейтін қондырғылар пайда болғанға дейін ұзақ уақыт бойы қолданылған.
Әрине, кейін мұндай жабдық ескірген деп жарияланды. Газ генераторлары зауыттардан шығарылды. Және осы уақытқа дейін, өкінішке орай, отынның балама үнемді түрі ретінде пиролиз, Еуропа елдерінен айырмашылығы, Ресей Федерациясында кең тараған жоқ. Дегенмен, Ресейде отынның бұл түрі қазіргі уақытта өте перспективалы деп танылды. Сондықтан, жақын арада пиролиз газы біздің елде әлдеқайда кеңірек қолданылуы мүмкін. Өйткені, мұндай отынды пайдалану тек ақша үнемдеуге ғана емес, сонымен қатар қоршаған ортаны сақтауға мүмкіндік береді.
