Der Einsatz sparsamer Kraftstoffe ist weltweit längst überfällig. Beispielsweise wird Pyrolysegas in Europa bereits heute in großem Umfang eingesetzt. Alle Arten von Küchengeräten, Heizungsanlagen und sogar Autos können mit diesem Kraftstoff betrieben werden.
Definition
Eigentlich verstehen Chemiker unter dem Begriff „Pyrolyse“die Zersetzung einer Substanz auf molekularer Ebene unter dem Einfluss hoher Temperatur, meist unter Luftabschluss. Komplexe Verbindungen zerfallen unter solchen Bedingungen in einfachere. In diesem Fall werden verschiedene Arten neuer Elemente im Medium gebildet. Die Pyrolyse ist also im Wesentlichen ein konventionelles Trockendestillationsverfahren.
Gas aus Brennholz
Wenn Kraftstoff bei hohen Temperaturen in einer sauerstofffreien Umgebung verbrannt wird, entstehen folgende Verbrennungsprodukte:
- Pyrolysegas;
- Pyrolyseharz (Flüssigprodukt).
Das erste Produkt aus der Liste hat unter anderem die Eigenschaft, dass es auch bei der Verbrennung von Kraftstoff in einer Sauerstoffumgebung entstehen kann. In diesem Fall kann Gas jedoch nur gewonnen werden, wenn der Brennstoff bei einer Temperatur von nicht weniger als 500 °C verbrannt wird.
Welche Produkte können verwendet werden
Pyrolysekessel in Haush alten können mit gewöhnlichem Holz oder speziellen Paletten betrieben werden, beispielsweise aus Sägemehl oder gepressten Holzspänen. Auch verschiedene Arten von Haush alts- und Industrieabfällen können pyrolysiert werden. Es wird auf ähnliche Weise verbrannt, zum Beispiel Gummi, alte Autoreifen, Plastik, alte Dinge usw. In diesem Fall ermöglicht die Pyrolyse nicht nur eine gewisse Wärmemenge, sondern auch die Umwelt sauber zu h alten. Schließlich zersetzt sich Plastik bekanntlich nicht lange im Boden. Ölh altige Materialien verschiedener Art verschmutzen sowohl die Böden selbst als auch die Gewässer.
Auch kann auf ähnliche Weise gebrannt werden:
- Papier, Pappe, Textilien;
- Methan;
- Kohlenwasserstoffe;
- Torf;
- Rohholz (einschließlich chemisch imprägniertes Holz);
- Stroh, Blätter, Nussschalen, Unkraut.
Außerdem können Farbreste, Öle etc. durch die Pyrolyse-Reaktion wiederverwertet werden, was ebenfalls zu einer sauberen Umwelt beiträgt.
Zusammensetzung
Das entstehende Pyrolysegas enthält unter anderem viel Feinstaub, meist in Form von Ruß. Es enthält auch verschiedene Arten von chemischen Komponenten, zum Beispiel Wasserstoff. Allerdings die wichtigstendie Zusammensetzung des Pyrolysegases ist weiterhin wie folgt:
- flüchtige Kohlenwasserstoffe;
- Kohlenmonoxid.
Sehr gefährlich für die menschliche Gesundheit und sogar sein Leben, CO entsteht bei einer solchen Reaktion durch unvollständige Verbrennung von Holzkohle.
Pyrolysearten
Im Moment gibt es nur zwei Haupttypen solcher Reaktionen. Pyrolyse kann sein:
- trocken;
- oxidativ.
Die erste Art von Reaktionen wiederum wird unterteilt in:
- niedrige Temperatur;
- hohe Temperatur.
Wie Gas entsteht: oxidative Pyrolyse
Diese Reaktion wird derzeit als die umweltfreundlichste und ergiebigste bezeichnet. Die Pyrolyse findet dabei bei sehr hohen Temperaturen statt. Wenn beispielsweise Methan auf diese Weise verbrannt wird, wird ihm ein gewisser Prozentsatz an Sauerstoff beigemischt. Bei teilweiser Verbrennung setzt der Stoff in diesem Fall eine enorme Energiemenge frei. Dadurch werden die Reste der Mischung auf eine Temperatur von 16000 ° C erhitzt.
Die Reaktion der oxidativen Pyrolyse wird hauptsächlich verwendet, um verschiedene ölh altige Industriematerialien sowie Kunststoff und Gummi zu verbrennen. Gas kann in diesem Fall beispielsweise zum Heizen der Läden des Entsorgungsunternehmens selbst verwendet werden.
Trockenpyrolyse
Diese Reaktion läuft ohne Beteiligung von Sauerstoff ab und kann, wie bereits erwähnt, wiederum bei niedriger oder hoher Temperatur erfolgen. Im ersten FallDer Kraftstoff wird maximal erhitzt - bis zu 1000 ° C, im zweiten - über 1000 ° C. Um eine große Menge an Pyrolysegas selbst zu gewinnen, werden hauptsächlich Hochtemperaturreaktionen eingesetzt.
Bei der Verbrennung von Kraftstoff in einer Umgebung von bis zu 800 °C fällt ziemlich viel Gas mit niedrigem Brennwert an. Auch in diesem Fall bleiben relativ wenig Koks und flüssige Harze zurück.
Am besten geeignet ist die Gewinnung von Pyrolysegas mit einer Temperatur von 900 bis 1000 °C. In diesem Fall gibt es bereits einen maximalen Prozentsatz seiner Produktion. Das so gewonnene Gas hat dabei einen Mindestheizwert. Ein solches Produkt gilt unter anderem als hochwertiger Kraftstoff, der für den Transport über große Entfernungen geeignet ist.
Wenn Brennstoff bei Temperaturen zwischen 450 und 500 °C verbrannt wird, ist der Ausstoß sowohl an festen Rückständen als auch an Gas sehr gering. Letzteres ist allerdings nicht hochwertig, da es den maximalen Heizwert hat.
Wo Gas verwendet werden kann
Der Pyrolyseprozess ermöglicht somit das Heizen verschiedener Arten von Räumen mit dem geringsten Brennstoffverlust. Außerdem wird durch die Verwendung dieser Reaktion die Umwelt sauber geh alten. Doch wo kann das bei der Verbrennung von Kraftstoff in sauerstofffreier Umgebung entstehende Pyrolysegas genutzt werden?
Dieses Verbrennungsprodukt gilt heute weltweit vor allem als alternative wirtschaftliche Quelle thermischer Energie. In einigen europäischen Ländern ist Pyrolysegas schon lange üblichKraftstoff, der von Geräten verwendet wird, die Wasser (für Heizungs- und Warmwassersysteme), Strom, Dampf erhitzen.
Kessel
Seit der Antike heizen die Menschen ihre Häuser mit konventionellen Öfen, die mit Holz und Kohle betrieben werden. Später wurden die Häuser mit modernen Festbrennstoffkesseln ausgestattet, die mit der gleichen Art von Brennstoff betrieben wurden. Solche Geräte werden heutzutage zum Heizen von Häusern verwendet. Sie sind kostengünstig und für ihre Installation ist es nicht erforderlich, in verschiedenen Fällen Genehmigungen einzuholen. Herkömmliche Festbrennstoffkessel haben jedoch einen ziemlich schwerwiegenden Nachteil. Sie verbrauchen Kraftstoff äußerst unwirtschaftlich. In den Kammern solcher Einheiten verbleiben viele Verbrennungsrückstände. Außerdem fliegt ein Teil der von solchen Geräten erzeugten Wärme einfach zusammen mit dem Rauch "den Schornstein hinunter".
Ingenieure, die beschlossen, dieses Minus von Festbrennstoffkesseln zu korrigieren, und schließlich Pyrolyse-Heizeinheiten entwickelten, die wirtschaftlich und einfach zu bedienen sind. In solchen Kesseln befinden sich unter anderem zusätzliche Kammern, in denen die Nachverbrennung von Pyrolysegas stattfindet.
Die Reaktion in den Aggregaten dieser Sorte verläuft bei starkem Sauerstoffmangel (15%). Holz oder andere Brennstoffe in dieser Art von Ausrüstung zerfallen in Gase und eine kleine Menge anorganischer Rückstände. Bei Pyrolysegasen kann die Verbrennungstemperatur im Nachbrenner bis zu 110-1200 °C erreichen.
Wo sonst noch Gas verbraucht wird
Die am weitesten verbreitete Pyrolyse wird daher in Heizungs- und Warmwasserbereitungssystemen erh alten. Auch diese Reaktion ist weit verbreitet:
- in der verarbeitenden Industrie;
- in Chemie;
- beim Desinfizieren.
Manchmal wird Pyrolysegas heute auch als Treibstoff für diverse Geräte oder, wie bereits erwähnt, für Autos verwendet.
Gaserzeugungsanlagen
Anlagen dieser Art werden zur Herstellung von hochwertigem Pyrolysebrennstoff verwendet, der in einigen Fällen beispielsweise herkömmliches Erdgas ersetzen kann. Solche Anlagen sind hermetische Öfen mit regulierbarer Luftzufuhr. Der Schornstein dieser Art von Geräten kann unter anderem verstopft sein.
Pyrolysegas in solchen Anlagen wie folgt erh alten:
- Luft durch eine Pumpe in den Ofen drücken.
- Nachdem der Inh alt der Anlage auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wurde, wird die Luftzufuhr gestoppt.
- Dichter schwarzer Rauch, der aus dem Gerät austritt, wird mit Zyklonen von Ruß befreit.
- Wasserdampf aus dem Pyrolysegas entfernen, um dessen Verbrennungstemperatur zu erhöhen (durch einen Kühler leiten).
- Das Gas wird in den Feinfilter geleitet, der aus Wassertank, Elektrostatik und Kartuschen aus Pappe besteht.
Die Reinigung von Pyrolysegasen vor ihrem Einsatz in der Industrie und manchmal auch im Alltag muss unbedingt durchgeführt werden. Feste Partikel und alle Arten von chemischen Verunreinigungen können Geräte beschädigen,Betrieb mit dieser Art von Kraftstoff. Außerdem kann beispielsweise Pyrolysegas in einen Zylinder gepumpt werden.
Verwendung von Kraftstoff aus einem Gasgenerator zu Hause
Anlagen dieser Art kommen natürlich am häufigsten in der Produktion zum Einsatz. Aber manchmal werden sie für Privathaush alte gekauft. Pyrolysegas zu Hause zu bekommen ist relativ einfach. Manche Handwerker stellen Gasgeneratoren oft sogar selbst her.
Das aus Hausinstallationen gewonnene Gas kann für verschiedene Zwecke genutzt werden. Sehr oft schließen zum Beispiel private Händler gewöhnliche Öfen an Gasgeneratoren an. Die Verbrennung von Pyrolysegas ist nicht so intensiv wie bei Erdgas. Es ist jedoch immer noch recht bequem, den Ofen für seinen vorgesehenen Zweck zu verwenden.
Auch an Gasgeneratoren wird im Alltag beispielsweise oft ein Autogengenerator angeschlossen. Bei Sauerstoffversorgung mit Erdgas erreicht die Flammentemperatur in solchen Geräten 2000 °C.
Wie bereits erwähnt, kann Pyrolysegas zu Hause auch als Autotreibstoff verwendet werden. Für eine solche Anwendung muss der Motor der Maschine nur geringfügig modifiziert werden. Gleichzeitig können sowohl Benzin- als auch Dieselmotoren mit einem solchen Kraftstoff arbeiten. Solches Gas wird zu Hause verwendet, oft in Stromgeneratoren.
Anwendungsfunktionen
Pyrolysegas hat also einen etwas geringeren Wärmeübertragungsgrad als natürliches oder verflüssigtes. Daher ist für den korrekten Betrieb verschiedener Heizungsarten uKüchengeräte, bei deren Verwendung ist es für eine ordnungsgemäße, intensivere Verbrennung erforderlich, deren Zufuhr zu erhöhen.
In Küchengeräte können dafür beispielsweise Düsen gebohrt werden. Der Pyrolysegasofen funktioniert in diesem Fall genauso wie mit Erdgas. Das heißt, die Intensität der Verbrennung des Kraftstoffs wird dieselbe sein. Um verschiedene Arten von Geräten auf eine andere Gasart umzustellen, wird außerdem häufig die Firmware geändert. Bei Fahrzeugen, die mit solchen Kraftstoffen betrieben werden sollen, wird das Kraftstoffsystem komplett ausgetauscht.
Holzfeuerungsmaschinen
In der Sowjetunion waren in den frühen 1920er Jahren Lastwagen mit Gasgeneratoren weit verbreitet. In jenen Jahren haben wir in unserem Land sogar Wettbewerbstests mit solchen Autos durchgeführt.
Der erste Gasgeneratormotor für ein Auto in unserer UdSSR wurde 1927 von Professor V. S. Naumov installiert. 1928 begann das Scientific Automotive and Tractor Institute mit der Konstruktion solcher Autos in Russland. Die Spezialisten dieser Institution führten dann Experimente mit den Fremdmaschinen "Imbert-Dietrich" und "Pip" durch.
Der erste in unserem Land gebaute NATI-1-Gasgenerator arbeitete mit gewöhnlichem Holz. 1932 wurde auch die NATI-3-Installation geschaffen, die für ein Motorboot konzipiert war. Gleichzeitig erschien in Russland der erste Autogasgenerator, der mit Unterstützung der Avtodor-Gesellschaft geschaffen wurde. Es erhielt den Namen "Avtodor-1". Noch später wurden in der UdSSR mehrere fortschrittlichere Anlagen dieses Typs entwickelt. Die Zusammensetzung des daraus gewonnenen Pyrolysegasesverwenden, war eigentlich sehr hochwertig. Fahrzeuge, die mit diesem Kraftstoff betrieben werden, sind für ihre Zuverlässigkeit, überlegene Leistung und lange Lebensdauer bekannt.
Während des Zweiten Weltkriegs wurden die Gasgenerator-Lastwagen ZIS-5 und GAZ-AA aktiv an der Front und im Heck der UdSSR eingesetzt. Bis Kriegsende waren im Land bereits etwa 200.000 Autos mit Pyrolyse-Gasmotoren in Betrieb.
Natürlich war der Verbrauch solcher Treibstoffe hauptsächlich auf den damaligen Mangel an Ölprodukten im Land zurückzuführen. Allerdings sollte man nicht glauben, dass Pyrolysegas nur wegen des Staatshaush alts eingesetzt wurde. Ein solcher Treibstoff g alt damals als recht effektiv und vielversprechend und wurde nicht nur in Russland eingesetzt. In den 20-30er Jahren des letzten Jahrhunderts verbreiteten sich beispielsweise Pyrolysefahrzeuge in Ländern wie Frankreich, Deutschland, Großbritannien, Finnland und Schweden. Auch Maschinen, die mit solchem Gas betrieben werden, waren in einigen asiatischen Ländern weit verbreitet. Autos dieses Typs wurden damals beispielsweise in China, Japan und Indien erfolgreich eingesetzt.
Historischer Hintergrund
Holzpyrolyse ist einer der ersten chemischen Prozesse, der von Menschen aktiv genutzt wurde. In Russland wurde eine solche Reaktion beispielsweise bereits im 12. Jahrhundert zur Herstellung von Kiefernharz verwendet. Letzteres wurde weiter zum Imprägnieren von Seilen sowie zur Verarbeitung von Fluss- und Seeschiffen verwendet. Die Schweden waren die ersten, die die Pyrolyse im industriellen Maßstab zur Imprägnierung von Holz einsetzten. Hierzulande gibt es eine solche Reaktion auchzur Herstellung von Imprägnierharz verwendet.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden in Russland einige der besten Holzpyrolyseschulen der Welt gegründet. Dies lag natürlich in erster Linie daran, dass auf dem Territorium unseres Landes viele Wälder wachsen. Vor der Verwendung von Erdgas hatten wir in Russland in vielen Unternehmen leistungsstarke Gaserzeugungsanlagen installiert. Solche Anlagen wurden lange vor dem Aufkommen erdgasbetriebener Anlagen verwendet.
Natürlich wurden solche Geräte später für ver altet erklärt. Die Gasgeneratoren wurden aus den Fabriken entfernt. Und leider hat sich die Pyrolyse als eine Art alternativer wirtschaftlicher Brennstoffart im Gegensatz zu europäischen Ländern in der Russischen Föderation bisher nicht weit verbreitet. Allerdings gilt diese Art von Kraftstoff in Russland derzeit als recht vielversprechend. Daher ist es möglich, dass Pyrolysegas in naher Zukunft in unserem Land viel breiter eingesetzt wird. Schließlich ermöglicht die Verwendung eines solchen Kraftstoffs nicht nur Geld zu sparen, sondern auch die Umwelt zu schonen.
