A necessidade do uso de combustíveis econômicos tem sido muito atrasada no mundo. Por exemplo, o gás de pirólise já é amplamente utilizado na Europa hoje. Todos os tipos de equipamentos de cozinha, instalações de aquecimento e até carros podem funcionar com esse combustível.
Definição
Na verdade, sob o próprio conceito de "pirólise" os químicos entendem a decomposição de uma substância em nível molecular sob a influência de alta temperatura, geralmente na ausência de ar. Compostos complexos sob tais condições se decompõem em mais simples. Nesse caso, vários tipos de novos elementos são formados no meio. Essencialmente, a pirólise é, portanto, um processo convencional de destilação a seco.
Gás de lenha
Quando o combustível é queimado em altas temperaturas em um ambiente livre de oxigênio, os seguintes produtos de combustão são formados:
- gás de pirólise;
- resina de pirólise (produto líquido).
O primeiro produto da lista tem, entre outras coisas, a característica que também pode ser formada durante a combustão do combustível em ambiente de oxigênio. No entanto, neste caso, o gás só pode ser obtido se o combustível for queimado a uma temperatura não inferior a 500 °C.
Quais produtos podem ser usados
Caldeiras de pirólise em residências podem funcionar em madeira comum ou paletes especiais, por exemplo, de serragem ou aparas de madeira prensada. Vários tipos de resíduos domésticos e industriais também podem ser pirolisados. É queimado de forma semelhante, por exemplo, borracha, pneus de carros velhos, plásticos, coisas velhas, etc. Neste caso, a pirólise permite não só obter uma certa quantidade de calor, mas também manter o ambiente limpo. Afinal, como você sabe, o plástico não se decompõe no solo por muito tempo. Materiais contendo óleo de vários tipos poluem tanto os próprios solos quanto os corpos d'água.
Também pode ser gravado de forma semelhante:
- papel, papelão, têxteis;
- metano;
- hidrocarbonetos;
- turfa;
- madeira commodity (incluindo madeira impregnada quimicamente);
- palha, folhas, cascas de nozes, ervas daninhas.
Além disso, resíduos de tintas, óleos, etc. podem ser reciclados através da reação de pirólise, o que também ajuda a manter o ambiente limpo.
Composição
O gás de pirólise resultante contém, entre outras coisas, muito material particulado, geralmente na forma de fuligem. Ele também contém vários tipos de componentes químicos, por exemplo, hidrogênio. No entanto, o principala composição do gás de pirólise ainda é a seguinte:
- hidrocarbonetos voláteis;
- monóxido de carbono.
Muito perigoso para a saúde humana e até mesmo sua vida, o CO em tal reação é formado devido à combustão incompleta do carvão.
Tipos de pirólise
No momento, existem apenas dois tipos principais de tais reações. A pirólise pode ser:
- seco;
- oxidativo.
O primeiro tipo de reações, por sua vez, é dividido em:
- baixa temperatura;
- alta temperatura.
Como o gás é produzido: pirólise oxidativa
Esta reação é atualmente considerada a mais ecologicamente correta e produtiva. A pirólise ocorre neste caso a temperaturas muito altas. Por exemplo, quando o metano é queimado dessa maneira, uma certa porcentagem de oxigênio é misturada a ele. Com a combustão parcial, a substância neste caso libera uma enorme quantidade de energia. Como resultado, os restos da mistura são aquecidos a uma temperatura de 16000 ° C.
A reação de pirólise oxidativa é usada principalmente para queimar vários materiais industriais contendo óleo, bem como plástico e borracha. O gás neste caso pode ir, por exemplo, para aquecer as lojas da própria empresa de eliminação de resíduos.
Pirólise a seco
Esta reação ocorre sem a participação do oxigênio e, como já mencionado, por sua vez, pode ser de baixa ou alta temperatura. No primeiro casoo combustível é aquecido ao máximo - até 1000 ° C, no segundo - acima de 1000 ° C. Para obter uma grande quantidade de gás de pirólise, são usadas principalmente reações de alta temperatura.
Quando o combustível é queimado em um ambiente de até 800 °C, obtém-se bastante gás com baixo poder calorífico. Também neste caso, uma quantidade bastante pequena de coque e resinas líquidas permanece.
O mais adequado é obter gás de pirólise a uma temperatura de 900 a 1000 °C. Nesse caso, já existe um percentual máximo de sua produção. Neste caso, o gás assim obtido tem um poder calorífico mínimo. Tal produto é considerado, entre outras coisas, combustível de alta qualidade, adequado para transporte em longas distâncias.
Quando o combustível é queimado em temperaturas entre 450 e 500 °C, a saída é muito baixa tanto em resíduos sólidos quanto em gases. Este último, porém, não é de alta qualidade, pois possui o poder calorífico máximo.
Onde o gás pode ser usado
O processo de pirólise permite assim aquecer vários tipos de instalações com a menor perda de combustível. Além disso, usando essa reação, o ambiente é mantido limpo. Mas onde pode ser usado o gás de pirólise formado durante a combustão do combustível em um ambiente livre de oxigênio?
Este produto de combustão hoje é considerado mundialmente principalmente como uma fonte econômica alternativa de energia térmica. Em alguns países europeus, o gás de pirólise tem sido comum há muito tempocombustível usado por equipamentos que aquecem água (para sistemas de aquecimento e água quente), eletricidade, vapor.
Caldeiras
Desde os tempos antigos, as pessoas aquecem suas casas usando fogões convencionais que funcionam a lenha e carvão. Mais tarde, as casas começaram a ser equipadas com modernas caldeiras de combustível sólido operando com o mesmo tipo de combustível. Essas unidades são usadas para aquecer casas em nosso tempo. Eles são baratos e para sua instalação não é necessário obter licenças em várias instâncias. No entanto, as caldeiras de combustível sólido convencionais têm uma desvantagem bastante séria. Eles consomem combustível de forma extremamente antieconômica. Muitos resíduos de combustão permanecem nas câmaras dessas unidades. Além disso, parte do calor gerado por tais equipamentos simplesmente voa "pela chaminé" junto com a fumaça.
Engenheiros que resolveram corrigir essa desvantagem de caldeiras de combustível sólido e, eventualmente, criaram unidades de aquecimento por pirólise que são econômicas e fáceis de usar. Nessas caldeiras, entre outras coisas, existem câmaras adicionais nas quais ocorre a pós-combustão do gás de pirólise.
A reação nos agregados desta variedade ocorre com uma forte deficiência de oxigênio (15%). A madeira ou qualquer outro combustível neste tipo de equipamento se decompõe em gases e uma pequena quantidade de resíduos inorgânicos. Para gases de pirólise, a temperatura de combustão no pós-combustor pode atingir até 110-1200 °C.
Onde mais o gás é usado
A pirólise mais utilizada, portanto, recebida em sistemas de aquecimento e aquecimento de água. Também esta reação é amplamente utilizada:
- na indústria de transformação;
- em química;
- ao desinfetar.
Às vezes, o gás de pirólise também é usado hoje como combustível para vários tipos de equipamentos ou, como já mencionado, carros.
Usinas geradoras de gás
Equipamentos desse tipo são usados para produzir combustível de pirólise de alta qualidade, que em alguns casos pode substituir, por exemplo, o gás natural tradicional. Tais instalações são fornos herméticos com suprimento de ar ajustável. A chaminé deste tipo de equipamento pode, entre outras coisas, ser bloqueada.
Obtenha gás de pirólise em tais instalações como segue:
- Força o ar para dentro do forno através de uma bomba.
- Após aquecer o conteúdo da instalação a uma determinada temperatura, o fornecimento de ar é interrompido.
- Densa fumaça preta que sai da unidade é limpa de fuligem usando ciclones.
- Remova o vapor de água do gás de pirólise para aumentar sua temperatura de combustão (passar por um resfriador).
- O gás é alimentado no filtro fino, cujo projeto inclui um tanque de água, instalação eletrostática e cartuchos de papelão.
A purificação dos gases de pirólise antes de seu uso na indústria, e às vezes na vida cotidiana, deve ser realizada sem falhas. Partículas sólidas e todo tipo de impurezas químicas podem causar danos ao equipamento,funcionando com este tipo de combustível. Além disso, por exemplo, o gás de pirólise pode ser bombeado para um cilindro.
Uso de combustível de um gerador a gás em casa
Instalações desse tipo são mais usadas, é claro, em produção. Mas às vezes eles são comprados para residências particulares. Obter gás de pirólise em casa é uma questão relativamente simples. Alguns artesãos muitas vezes até fazem geradores de gás com suas próprias mãos.
O gás obtido em instalações domésticas pode ser utilizado para diversos fins. Muitas vezes, por exemplo, comerciantes privados conectam fogões comuns a geradores de gás. A combustão do gás de pirólise não é tão intensa quanto o gás natural. No entanto, ainda é bastante conveniente usar o fogão para a finalidade pretendida.
Além disso, por exemplo, um gerador autógeno é frequentemente conectado a geradores de gás na vida cotidiana. Quando o oxigênio é fornecido usando gás natural, a temperatura da chama em tais equipamentos atinge 2000 °C.
Como já mencionado, em casa, o gás de pirólise também pode ser usado como combustível de carro. Para tal aplicação, o motor da máquina só precisará ser ligeiramente modificado. Ao mesmo tempo, motores a gasolina e diesel podem funcionar com esse combustível. Esse gás é usado em casa, geralmente em geradores de energia.
Recursos do aplicativo
Assim, o gás de pirólise tem um grau ligeiramente menor de transferência de calor do que o natural ou liquefeito. Portanto, para o correto funcionamento de diversos tipos de aquecimento eequipamento de cozinha, ao utilizá-lo, para uma combustão adequada e mais intensiva, é necessário aumentar a sua oferta.
Em equipamentos de cozinha, os jatos podem ser perfurados para isso, por exemplo. O forno a gás de pirólise neste caso funcionará da mesma maneira que no gás natural. Ou seja, a intensidade de combustão do combustível será a mesma. Além disso, para transferir vários tipos de equipamentos para outro tipo de gás, seu firmware é frequentemente alterado. Nos veículos que operam com esse combustível, o sistema de combustível é totalmente substituído.
Máquinas a lenha
Na União Soviética, no início da década de 1920, os caminhões geradores de gás eram amplamente utilizados. Naqueles anos, até realizamos testes competitivos desses carros em nosso país.
O primeiro motor gerador a gás para um carro em nossa URSS foi instalado pelo professor V. S. Naumov em 1927. Em 1928, o Instituto Científico Automotivo e de Tratores começou a projetar esses carros na Rússia. Os especialistas desta instituição então realizaram experimentos com máquinas estrangeiras "Imbert-Dietrich" e "Pip".
O primeiro gerador a gás NATI-1 construído em nosso país funcionava com madeira comum. Em 1932, também foi criada a instalação NATI-3, projetada para um barco a motor. Ao mesmo tempo, surgiu na Rússia o primeiro gerador de gás automotivo, criado com o apoio da sociedade Avtodor. Recebeu o nome "Avtodor-1". Ainda mais tarde, várias instalações mais avançadas desse tipo foram desenvolvidas na URSS. A composição do gás de pirólise obtido a partir de suauso, era realmente de alta qualidade. Os veículos movidos a esse combustível são conhecidos por sua confiabilidade, desempenho superior e longa vida útil.
Durante a Segunda Guerra Mundial, os caminhões geradores de gás ZIS-5 e GAZ-AA foram usados ativamente nas frentes e na retaguarda na URSS. Ao final da guerra, cerca de 200 mil carros com motores a gás de pirólise já estavam em operação no país.
É claro que o uso desse combustível foi causado principalmente pela f alta de derivados de petróleo no país naquela época. No entanto, não se deve pensar que o gás de pirólise foi usado apenas por causa do déficit orçamentário do Estado. Esse combustível naqueles dias era considerado bastante eficaz e promissor e era usado não apenas na Rússia. Por exemplo, nos anos 20-30 do século passado, os veículos de pirólise se tornaram difundidos em países como França, Alemanha, Grã-Bretanha, Finlândia e Suécia. Além disso, as máquinas que operam com esse gás foram amplamente utilizadas em alguns países asiáticos. Por exemplo, carros desse tipo foram operados com sucesso naquela época na China, Japão e Índia.
Histórico
A pirólise da madeira é um dos primeiros processos químicos que começou a ser usado ativamente pelas pessoas. Na Rússia, por exemplo, essa reação foi amplamente utilizada já no século XII para a produção de resina de pinheiro. Este último foi usado ainda para impregnar cordas, bem como para processar embarcações fluviais e marítimas. Em escala industrial, os suecos foram os primeiros a usar a pirólise para impregnar a madeira. Neste país, tal reação também éusado para fazer resina de impregnação.
No início do século 20, algumas das melhores escolas de pirólise de madeira do mundo foram formadas na Rússia. Obviamente, isso se deve principalmente ao fato de muitas florestas crescerem no território de nosso país. Antes do uso de gás natural, nós na Rússia tínhamos poderosos equipamentos de geração de gás instalados em muitas empresas. Tais instalações foram utilizadas muito antes do advento daquelas movidas a gás natural.
Claro que mais tarde esse equipamento foi declarado obsoleto. Os geradores de gás foram retirados das fábricas. E até agora, infelizmente, a pirólise como um tipo de combustível econômico alternativo, em contraste com os países europeus, não se espalhou na Federação Russa. No entanto, este tipo de combustível na Rússia é atualmente reconhecido como bastante promissor. Portanto, é possível que em um futuro próximo o gás de pirólise seja usado muito mais amplamente em nosso país. Afinal, o uso desse combustível permite não apenas economizar dinheiro, mas também salvar o meio ambiente.
