La necesidad del uso de combustibles económicos lleva mucho tiempo en el mundo. Por ejemplo, el gas de pirólisis ya se usa ampliamente en Europa hoy en día. Todo tipo de equipos de cocina, instalaciones de calefacción e incluso automóviles pueden funcionar con dicho combustible.
Definición
En realidad, bajo el concepto mismo de "pirólisis" los químicos entienden la descomposición de una sustancia a nivel molecular bajo la influencia de altas temperaturas, normalmente en ausencia de aire. Los compuestos complejos bajo tales condiciones se descomponen en otros más simples. En este caso, se forman varios tipos de nuevos elementos en el medio. Esencialmente, la pirólisis es, por lo tanto, un proceso de destilación seca convencional.
Gas de leña
Cuando el combustible se quema a altas temperaturas en un ambiente libre de oxígeno, se forman los siguientes productos de combustión:
- gas de pirólisis;
- resina de pirólisis (producto líquido).
El primer producto de la lista tiene, entre otras cosas, la característica de que también se puede formar durante la combustión de combustible en un entorno de oxígeno. Sin embargo, en este caso, el gas solo puede obtenerse si el combustible se quema a una temperatura no inferior a 500 °C.
Qué productos se pueden utilizar
Las calderas de pirólisis en los hogares pueden funcionar con madera común o tarimas especiales, por ejemplo, de aserrín o virutas de madera prensada. También se pueden pirolizar varios tipos de residuos domésticos e industriales. Se quema de manera similar, por ejemplo, caucho, llantas viejas de automóviles, plástico, cosas viejas, etc. En este caso, la pirólisis permite no solo obtener una cierta cantidad de calor, sino también mantener limpio el medio ambiente. Después de todo, como saben, el plástico no se descompone en el suelo durante mucho tiempo. Los materiales que contienen petróleo de varios tipos contaminan tanto los propios suelos como las masas de agua.
También se puede grabar de manera similar:
- papel, cartón, textiles;
- metano;
- hidrocarburos;
- turba;
- madera comercial (incluida la madera impregnada químicamente);
-
paja, hojas, cáscaras de nuez, malas hierbas.
Además, los residuos de pintura, aceites, etc. pueden reciclarse mediante la reacción de pirólisis. Esto también ayuda a mantener limpio el medio ambiente.
Composición
El gas de pirólisis resultante contiene, entre otras cosas, muchas partículas, generalmente en forma de hollín. También contiene varios tipos de componentes químicos, por ejemplo, hidrógeno. Sin embargo, el principalla composición del gas de pirólisis sigue siendo la siguiente:
- hidrocarburos volátiles;
- monóxido de carbono.
Muy peligroso para la salud humana e incluso para su vida, el CO en tal reacción se forma debido a la combustión incompleta del carbón vegetal.
Tipos de pirólisis
Por el momento, solo hay dos tipos principales de este tipo de reacciones. La pirólisis puede ser:
-
seco;
- oxidativo.
El primer tipo de reacciones, a su vez, se divide en:
- baja temperatura;
- alta temperatura.
Cómo se produce el gas: pirólisis oxidativa
Esta reacción se considera actualmente la más ecológica y productiva. La pirólisis se produce en este caso a temperaturas muy altas. Por ejemplo, cuando el metano se quema de esta manera, se mezcla con él un cierto porcentaje de oxígeno. Con combustión parcial, la sustancia en este caso libera una gran cantidad de energía. Como resultado, los restos de la mezcla se calientan a una temperatura de 16000 °C.
La reacción de pirólisis oxidativa se utiliza principalmente para quemar diversos materiales industriales que contienen aceite, así como plástico y caucho. El gas en este caso puede ir, por ejemplo, para calentar las tiendas de la propia empresa de eliminación de residuos.
Pirólisis en seco
Esta reacción ocurre sin la participación de oxígeno y, como ya se mencionó, a su vez, puede ser a baja o alta temperatura. En el primer casoel combustible se calienta hasta un máximo, hasta 1000 ° C, en el segundo, por encima de 1000 ° C. Para obtener una gran cantidad de gas de pirólisis, se utilizan principalmente reacciones a alta temperatura.
Cuando se quema combustible en un ambiente de hasta 800 °C, se obtiene bastante gas de bajo poder calorífico. También en este caso, queda una cantidad bastante pequeña de coque y resinas líquidas.
Lo más adecuado es obtener gas de pirólisis a una temperatura de 900 a 1000 °C. En este caso, ya existe un porcentaje máximo de su producción. En este caso, el gas así obtenido tiene un valor calorífico mínimo. Dicho producto se considera, entre otras cosas, combustible de alta calidad, adecuado para el transporte a largas distancias.
Cuando el combustible se quema a temperaturas entre 450 y 500 °C, la salida es muy baja tanto en residuos sólidos como en gas. Este último, sin embargo, no es de gran calidad, ya que tiene el máximo poder calorífico.
Dónde se puede utilizar el gas
El proceso de pirólisis permite calentar varios tipos de locales con la menor pérdida de combustible. Además, mediante el uso de esta reacción, el medio ambiente se mantiene limpio. Pero, ¿dónde se puede utilizar el gas de pirólisis formado durante la combustión del combustible en un entorno libre de oxígeno?
Este producto de combustión hoy en día se considera en todo el mundo principalmente como una fuente económica alternativa de energía térmica. En algunos países europeos, el gas de pirólisis ha sido común durante mucho tiempo.combustible utilizado por equipos que calientan agua (para sistemas de calefacción y agua caliente), electricidad, vapor.
Calderas
Desde la antigüedad, la gente ha calentado sus hogares usando estufas convencionales que funcionan con leña y carbón. Más tarde, las casas comenzaron a equiparse con modernas calderas de combustible sólido que funcionan con el mismo tipo de combustible. Tales unidades se utilizan para calentar hogares en nuestro tiempo. Son económicos y para su instalación no es necesario obtener permisos en varias instancias. Sin embargo, las calderas de combustible sólido convencionales tienen un inconveniente bastante serio. Consumen combustible de manera extremadamente antieconómica. Quedan muchos residuos de combustión en las cámaras de tales unidades. Además, parte del calor generado por dichos equipos simplemente vuela "por la chimenea" junto con el humo.
Ingenieros que decidieron corregir este inconveniente de las calderas de combustible sólido y, finalmente, crearon unidades de calefacción por pirólisis que son económicas y fáciles de usar. En tales calderas, entre otras cosas, hay cámaras adicionales en las que tiene lugar la poscombustión del gas de pirólisis.
La reacción en los agregados de esta variedad procede con una fuerte deficiencia de oxígeno (15%). La madera o cualquier otro combustible en este tipo de equipos se descompone en gases y una pequeña cantidad de residuos inorgánicos. Para los gases de pirólisis, la temperatura de combustión en el dispositivo de poscombustión puede alcanzar hasta 110-1200 °C.
¿Dónde más se usa el gas?
La pirólisis más utilizada, por lo tanto, recibida en sistemas de calefacción y calentamiento de agua. También esta reacción es ampliamente utilizada:
- en la industria de transformación;
- en química;
- al desinfectar.
A veces, el gas de pirólisis también se usa hoy en día como combustible para varios tipos de equipos o, como ya se mencionó, automóviles.
Plantas generadoras de gas
Equipos de este tipo se utilizan para producir combustible de pirólisis de alta calidad, que en algunos casos puede sustituir, por ejemplo, al gas natural tradicional. Tales instalaciones son hornos herméticos con suministro de aire ajustable. La chimenea de este tipo de equipos puede, entre otras cosas, estar bloqueada.
Obtener gas de pirólisis en tales instalaciones de la siguiente manera:
- Fuerza el aire en el horno a través de una bomba.
- Después de calentar el contenido de la instalación a una temperatura determinada, se detiene el suministro de aire.
- El humo negro denso que sale de la unidad se limpia de hollín con ciclones.
- Eliminar el vapor de agua del gas de pirólisis para aumentar su temperatura de combustión (pasar por un enfriador).
- El gas se alimenta al filtro fino, cuyo diseño incluye un tanque de agua, instalación electrostática y cartuchos de cartón.
La purificación de los gases de pirólisis antes de su uso en la industria y, en ocasiones, en la vida cotidiana, debe llevarse a cabo sin f alta. Las partículas sólidas y todo tipo de impurezas químicas pueden causar daños al equipo,funcionando con este tipo de combustible. Además, por ejemplo, el gas de pirólisis se puede bombear a un cilindro.
Uso de combustible de un generador de gas en casa
Las instalaciones de este tipo se utilizan con mayor frecuencia, por supuesto, en la producción. Pero a veces se compran para casas particulares. Conseguir gas de pirólisis en casa es una cuestión relativamente sencilla. Algunos artesanos a menudo incluso fabrican generadores de gas con sus propias manos.
El gas obtenido de las instalaciones domésticas puede utilizarse para diferentes fines. Muy a menudo, por ejemplo, los comerciantes privados conectan estufas ordinarias a generadores de gas. La combustión del gas de pirólisis no es tan intensa como la del gas natural. Sin embargo, sigue siendo muy conveniente utilizar la estufa para el fin previsto.
También, por ejemplo, un generador autógeno a menudo se conecta a generadores de gas en la vida cotidiana. Cuando el oxígeno se suministra con gas natural, la temperatura de la llama en dicho equipo alcanza los 2000 °C.
Como ya se mencionó, en el hogar, el gas de pirólisis también se puede usar como combustible para automóviles. Para tal aplicación, el motor de la máquina solo necesitará ser ligeramente modificado. Al mismo tiempo, tanto los motores de gasolina como los diésel pueden funcionar con dicho combustible. Dicho gas se usa en el hogar, a menudo en generadores de energía.
Características de la aplicación
Así, el gas de pirólisis tiene un grado de transferencia de calor ligeramente menor que el natural o el licuado. Por lo tanto, para el correcto funcionamiento de varios tipos de calefacción yequipo de cocina, cuando se utiliza, para una combustión adecuada y más intensa, es necesario aumentar su suministro.
En el equipamiento de la cocina se pueden perforar chorros para esto, por ejemplo. El horno de gas de pirólisis en este caso funcionará de la misma manera que el gas natural. Es decir, la intensidad de combustión del combustible será la misma. Además, para transferir varios tipos de equipos a otro tipo de gas, a menudo se cambia su firmware. En los vehículos que funcionan con dicho combustible, el sistema de combustible se reemplaza por completo.
Máquinas de leña
En la Unión Soviética a principios de la década de 1920, los camiones generadores de gas se usaban mucho. En esos años, incluso realizamos pruebas competitivas de tales autos en nuestro país.
El profesor V. S. Naumov instaló el primer motor generador de gas para un automóvil en nuestra URSS en 1927. En 1928, el Instituto Científico de Tractores y Automotores comenzó a diseñar tales automóviles en Rusia. Los especialistas de esta institución luego llevaron a cabo experimentos con máquinas extranjeras "Imbert-Dietrich" y "Pip".
El primer generador a gas NATI-1 construido en nuestro país funcionaba con madera ordinaria. En 1932 también se crea la instalación NATI-3, diseñada para una lancha a motor. Al mismo tiempo, apareció en Rusia el primer generador de gas para automóviles, creado con el apoyo de la sociedad Avtodor. Recibió el nombre de "Avtodor-1". Incluso más tarde, se desarrollaron varias instalaciones más avanzadas de este tipo en la URSS. La composición del gas de pirólisis obtenido a partir de suuso, en realidad era de muy alta calidad. Los vehículos impulsados por este combustible son conocidos por su confiabilidad, rendimiento superior y larga vida útil.
Durante la Segunda Guerra Mundial, los camiones generadores de gas ZIS-5 y GAZ-AA se utilizaron activamente en los frentes y en la retaguardia de la URSS. Al final de la guerra, ya estaban en funcionamiento en el país unos 200 mil automóviles con motores de gas pirolítico.
Por supuesto, el uso de dicho combustible se debió principalmente a la f alta de productos derivados del petróleo en el país en ese momento. Sin embargo, uno no debe pensar que el gas de pirólisis se usó solo debido al déficit del presupuesto estatal. Tal combustible en esos días se consideraba bastante efectivo y prometedor y se usaba no solo en Rusia. Por ejemplo, en los años 20-30 del siglo pasado, los vehículos de pirólisis se generalizaron en países como Francia, Alemania, Gran Bretaña, Finlandia y Suecia. Además, las máquinas que funcionan con dicho gas se utilizaron ampliamente en algunos países asiáticos. Por ejemplo, los automóviles de este tipo funcionaron con éxito en ese momento en China, Japón e India.
Antecedentes históricos
La pirólisis de madera es uno de los primeros procesos químicos que comenzó a ser utilizado activamente por las personas. En Rusia, por ejemplo, esta reacción se utilizó ampliamente ya en el siglo XII para la producción de resina de pino. Este último se utilizó además para impregnar cuerdas, así como para procesar embarcaciones fluviales y marítimas. A escala industrial, los suecos fueron los primeros en utilizar la pirólisis para impregnar la madera. En este país, tal reacción también esutilizado para hacer resina de impregnación.
A principios del siglo XX, se formaron en Rusia algunas de las mejores escuelas de pirólisis de madera del mundo. Esto se debió, por supuesto, principalmente al hecho de que muchos bosques crecen en el territorio de nuestro país. Antes del uso del gas natural, en Rusia teníamos equipos potentes de generación de gas instalados en muchas empresas. Este tipo de instalaciones se utilizaron durante mucho tiempo antes de la llegada de las que funcionan con gas natural.
Por supuesto, más tarde dichos equipos fueron declarados obsoletos. Los generadores de gas fueron retirados de las fábricas. Y hasta ahora, desafortunadamente, la pirólisis como un tipo de combustible económico alternativo, a diferencia de los países europeos, no se ha generalizado en la Federación Rusa. Sin embargo, este tipo de combustible en Rusia actualmente se reconoce como bastante prometedor. Por lo tanto, es posible que en un futuro próximo el gas de pirólisis se utilice mucho más en nuestro país. Después de todo, el uso de dicho combustible permite no solo ahorrar dinero, sino también salvar el medio ambiente.
