La nécessité d'utiliser des carburants économiques se fait attendre depuis longtemps dans le monde. Par exemple, le gaz de pyrolyse est déjà largement utilisé en Europe aujourd'hui. Toutes sortes d'équipements de cuisine, d'installations de chauffage et même de voitures peuvent fonctionner avec ce carburant.
Définition
En fait, sous le concept même de "pyrolyse", les chimistes comprennent la décomposition d'une substance au niveau moléculaire sous l'influence d'une température élevée, généralement en l'absence d'air. Les composés complexes dans de telles conditions se décomposent en composés plus simples. Dans ce cas, divers types de nouveaux éléments sont formés dans le milieu. Essentiellement, la pyrolyse est donc un procédé conventionnel de distillation sèche.
Gaz de bois de chauffage
Lorsque le carburant est brûlé à des températures élevées dans un environnement sans oxygène, les produits de combustion suivants se forment:
- gaz de pyrolyse;
- résine de pyrolyse (produit liquide).
Le premier produit de la liste a, entre autres, la caractéristique qui peut également se former lors de la combustion de carburant dans un environnement d'oxygène. Cependant, dans ce cas, le gaz ne peut être obtenu que si le combustible est brûlé à une température non inférieure à 500 °C.
Quels produits peuvent être utilisés
Les chaudières à pyrolyse dans les maisons peuvent fonctionner avec du bois ordinaire ou des palettes spéciales, par exemple, à partir de sciure de bois ou de copeaux de bois pressés. Divers types de déchets ménagers et industriels peuvent également être pyrolysés. Il est brûlé de la même manière, par exemple le caoutchouc, les vieux pneus de voiture, le plastique, les vieilles choses, etc. Dans ce cas, la pyrolyse permet non seulement d'obtenir une certaine quantité de chaleur, mais aussi de garder l'environnement propre. Après tout, comme vous le savez, le plastique ne se décompose pas longtemps dans le sol. Les matériaux contenant de l'huile de divers types polluent à la fois les sols eux-mêmes et les plans d'eau.
Peut également être gravé de la même manière:
- papier, carton, textile;
- méthane;
- hydrocarbures;
- tourbe;
-
bois de base (y compris le bois imprégné chimiquement);
- paille, feuilles, coquilles de noix, mauvaises herbes.
De plus, les résidus de peinture, les huiles, etc. peuvent être recyclés par la réaction de pyrolyse. Cela contribue également à garder l'environnement propre.
Composition
Le gaz de pyrolyse qui en résulte contient, entre autres, beaucoup de particules, généralement sous forme de suie. Il contient également divers types de composants chimiques, par exemple de l'hydrogène. Cependant, le principalla composition du gaz de pyrolyse est toujours la suivante:
- hydrocarbures volatils;
- monoxyde de carbone.
Très dangereux pour la santé humaine et même sa vie, le CO dans une telle réaction se forme en raison d'une combustion incomplète du charbon de bois.
Types de pyrolyse
Pour le moment, il n'y a que deux types principaux de telles réactions. La pyrolyse peut être:
- sec;
- oxydant.
Le premier type de réactions, à son tour, est divisé en:
- basse température;
- haute température.
Comment le gaz est produit: la pyrolyse oxydative
Cette réaction est actuellement qualifiée de la plus respectueuse de l'environnement et la plus productive. La pyrolyse se produit dans ce cas à des températures très élevées. Par exemple, lorsque le méthane est brûlé de cette manière, un certain pourcentage d'oxygène y est mélangé. Avec une combustion partielle, la substance dans ce cas libère une énorme quantité d'énergie. En conséquence, les restes du mélange sont chauffés à une température de 16000 ° C.
La réaction de pyrolyse oxydative est principalement utilisée pour brûler divers matériaux industriels contenant du pétrole, ainsi que du plastique et du caoutchouc. Dans ce cas, le gaz peut servir, par exemple, à chauffer les magasins de l'entreprise d'élimination des déchets elle-même.
Pyrolyse sèche
Cette réaction se produit sans la participation d'oxygène et, comme déjà mentionné, à son tour, peut être basse ou haute température. Dans le premier casle carburant est chauffé au maximum - jusqu'à 1000 ° C, dans le second - au-dessus de 1000 ° C. Pour obtenir une grande quantité de gaz de pyrolyse lui-même, des réactions à haute température sont principalement utilisées.
Lorsque le combustible est brûlé dans un environnement jusqu'à 800 °C, une grande quantité de gaz à faible pouvoir calorifique est obtenue. Dans ce cas également, il reste une assez petite quantité de coke et de résines liquides.
Le plus approprié est d'obtenir du gaz de pyrolyse à une température de 900 à 1000 °C. Dans ce cas, il y a déjà un pourcentage maximum de sa production. Dans ce cas, le gaz ainsi obtenu a un pouvoir calorifique minimum. Un tel produit est considéré, entre autres, comme un carburant de haute qualité, adapté au transport sur de longues distances.
Lorsque le combustible est brûlé à des températures comprises entre 450 et 500 °C, le rendement est très faible en résidus solides et en gaz. Ce dernier, cependant, n'est pas de haute qualité, car il a le pouvoir calorifique maximal.
Où le gaz peut être utilisé
Le procédé de pyrolyse permet ainsi de chauffer différents types de locaux avec le moins de perte de combustible. De plus, en utilisant cette réaction, l'environnement est maintenu propre. Mais où peut-on utiliser le gaz de pyrolyse formé lors de la combustion de carburant dans un environnement sans oxygène ?
Ce produit de combustion est aujourd'hui considéré dans le monde entier principalement comme une source économique alternative d'énergie thermique. Dans certains pays européens, le gaz de pyrolyse est depuis longtemps courantcombustible utilisé par les équipements qui chauffent l'eau (pour les systèmes de chauffage et d'eau chaude), l'électricité, la vapeur.
Chaudières
Depuis l'Antiquité, les gens chauffent leur maison à l'aide de poêles conventionnels fonctionnant au bois et au charbon. Plus tard, les maisons ont commencé à être équipées de chaudières modernes à combustible solide fonctionnant avec le même type de combustible. De telles unités sont utilisées pour chauffer les maisons à notre époque. Ils sont peu coûteux et pour leur installation, il n'est pas nécessaire d'obtenir des permis dans divers cas. Cependant, les chaudières à combustible solide classiques présentent un inconvénient assez sérieux. Ils consomment du carburant de manière extrêmement peu économique. Beaucoup de résidus de combustion restent dans les chambres de ces unités. De plus, une partie de la chaleur générée par ces équipements s'envole simplement "dans la cheminée" avec la fumée.
Des ingénieurs qui ont décidé de corriger cet inconvénient des chaudières à combustible solide et qui ont finalement proposé des unités de chauffage à pyrolyse économiques et faciles à utiliser. Dans ces chaudières, entre autres, il y a des chambres supplémentaires dans lesquelles la postcombustion du gaz de pyrolyse a lieu.
La réaction dans les agrégats de cette variété se déroule avec une forte carence en oxygène (15%). Le bois ou tout autre combustible de ce type d'équipement se décompose en gaz et en une petite quantité de résidus inorganiques. Pour les gaz de pyrolyse, la température de combustion dans la post-combustion peut atteindre 110-1 200 °C.
Où ailleurs le gaz est-il utilisé
La pyrolyse la plus largement utilisée, par conséquent, reçue dans les systèmes de chauffage et de chauffage de l'eau. Cette réaction est également largement utilisée:
- dans l'industrie de la transformation;
- en chimie;
- lors de la désinfection.
Parfois, le gaz de pyrolyse est également utilisé aujourd'hui comme carburant pour divers types d'équipements ou, comme déjà mentionné, pour les voitures.
Centrales de production de gaz
Les équipements de ce type sont utilisés pour produire du combustible de pyrolyse de haute qualité, qui dans certains cas peut remplacer, par exemple, le gaz naturel traditionnel. Ces installations sont des fours hermétiques à alimentation en air réglable. La cheminée de ce type d'équipement peut, entre autres, être bouchée.
Obtenez du gaz de pyrolyse dans ces installations comme suit:
- Forcer l'air dans la fournaise à travers une pompe.
- Après avoir chauffé le contenu de l'installation à une certaine température, l'alimentation en air est arrêtée.
- La fumée noire dense sortant de l'appareil est nettoyée de la suie à l'aide de cyclones.
- Retirer la vapeur d'eau du gaz de pyrolyse pour augmenter sa température de combustion (passage dans un refroidisseur).
- Le gaz est introduit dans le filtre fin, dont la conception comprend un réservoir d'eau, une installation électrostatique et des cartouches en carton.
La purification des gaz de pyrolyse avant leur utilisation dans l'industrie, et parfois dans la vie courante, doit être réalisée sans faute. Les particules solides et toutes sortes d'impuretés chimiques peuvent endommager l'équipement,fonctionnant avec ce type de carburant. De plus, par exemple, le gaz de pyrolyse peut être pompé dans une bouteille.
Utiliser le carburant d'un générateur de gaz à la maison
Les installations de ce type sont le plus souvent utilisées, bien sûr, en production. Mais parfois, ils sont achetés pour des maisons privées. Obtenir du gaz de pyrolyse à la maison est une question relativement simple. Certains artisans fabriquent même souvent des générateurs de gaz de leurs propres mains.
Le gaz provenant des installations domestiques peut être utilisé à différentes fins. Très souvent, par exemple, les commerçants privés raccordent des réchauds ordinaires à des générateurs de gaz. La combustion du gaz de pyrolyse n'est pas aussi intense que celle du gaz naturel. Cependant, il est toujours assez pratique d'utiliser le poêle pour l'usage auquel il est destiné.
Aussi, par exemple, un générateur autogène est souvent connecté à des générateurs de gaz dans la vie de tous les jours. Lorsque l'oxygène est fourni à l'aide de gaz naturel, la température de la flamme dans ces équipements atteint 2 000 °C.
Comme déjà mentionné, à la maison, le gaz de pyrolyse peut également être utilisé comme carburant automobile. Pour une telle application, le moteur de la machine n'aura besoin que d'être légèrement modifié. Dans le même temps, les moteurs à essence et diesel peuvent fonctionner avec ce carburant. Ce gaz est utilisé à la maison, souvent dans des groupes électrogènes.
Fonctionnalités de l'application
Ainsi, le gaz de pyrolyse a un degré de transfert de chaleur légèrement inférieur à celui naturel ou liquéfié. Par conséquent, pour le bon fonctionnement de divers types de chauffage etéquipement de cuisine, lors de son utilisation, pour une combustion correcte et plus intensive, il est nécessaire d'augmenter son alimentation.
Dans les équipements de cuisine, des jets peuvent être percés pour cela, par exemple. Le four à gaz de pyrolyse fonctionnera dans ce cas de la même manière qu'au gaz naturel. C'est-à-dire que l'intensité de la combustion du carburant sera la même. De plus, pour transférer divers types d'équipements vers un autre type de gaz, son micrologiciel est souvent modifié. Dans les véhicules fonctionnant avec ce type de carburant, le système d'alimentation en carburant est complètement remplacé.
Machines à bois
En Union soviétique au début des années 1920, les camions générateurs de gaz étaient très largement utilisés. Au cours de ces années, nous avons même effectué des tests compétitifs de ces voitures dans notre pays.
Le premier moteur générateur de gaz pour une voiture en URSS a été installé par le professeur V. S. Naumov en 1927. En 1928, l'Institut scientifique de l'automobile et des tracteurs a commencé à concevoir de telles voitures en Russie. Les spécialistes de cette institution ont alors mené des expériences avec des machines étrangères "Imbert-Dietrich" et "Pip".
Le premier générateur de gaz NATI-1 construit dans notre pays fonctionnait avec du bois ordinaire. En 1932, l'installation NATI-3 est également créée, conçue pour un bateau à moteur. Au même moment, le premier générateur de gaz automobile apparaît en Russie, créé avec le soutien de la société Avtodor. Il a reçu le nom "Avtodor-1". Même plus tard, plusieurs installations plus avancées de ce type ont été développées en URSS. La composition du gaz de pyrolyse obtenu à partir de leurutilisation, était en fait de très haute qualité. Les véhicules alimentés par ce carburant sont réputés pour leur fiabilité, leurs performances supérieures et leur longue durée de vie.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, les camions générateurs de gaz ZIS-5 et GAZ-AA ont été activement utilisés sur les fronts et à l'arrière en URSS. À la fin de la guerre, environ 200 000 voitures équipées de moteurs à gaz à pyrolyse étaient déjà en service dans le pays.
Bien sûr, l'utilisation de ce carburant a été causée principalement par le manque de produits pétroliers dans le pays à cette époque. Cependant, il ne faut pas penser que le gaz de pyrolyse n'a été utilisé qu'en raison du déficit budgétaire de l'État. Un tel carburant à l'époque était considéré comme assez efficace et prometteur et n'était pas seulement utilisé en Russie. Par exemple, dans les années 20-30 du siècle dernier, les véhicules de pyrolyse se sont répandus dans des pays comme la France, l'Allemagne, la Grande-Bretagne, la Finlande et la Suède. De plus, les machines fonctionnant à ce gaz étaient largement utilisées dans certains pays asiatiques. Par exemple, des voitures de ce type ont été utilisées avec succès à cette époque en Chine, au Japon et en Inde.
Contexte historique
La pyrolyse du bois est l'un des premiers procédés chimiques qui a commencé à être activement utilisé par l'homme. En Russie, par exemple, une telle réaction était largement utilisée dès le XIIe siècle pour la production de résine de pin. Ce dernier était en outre utilisé pour imprégner les cordes, ainsi que pour le traitement des navires fluviaux et maritimes. À l'échelle industrielle, les Suédois ont été les premiers à utiliser la pyrolyse pour imprégner le bois. Dans ce pays, une telle réaction est égalementutilisé pour fabriquer de la résine d'imprégnation.
Au début du XXe siècle, certaines des meilleures écoles de pyrolyse du bois au monde ont été formées en Russie. Cela était, bien sûr, principalement dû au fait que de nombreuses forêts poussent sur le territoire de notre pays. Avant l'utilisation du gaz naturel, en Russie, nous avions installé de puissants équipements de production de gaz dans de nombreuses entreprises. De telles installations ont été utilisées longtemps avant l'avènement de celles alimentées au gaz naturel.
Bien sûr, plus tard, ces équipements ont été déclarés obsolètes. Les générateurs de gaz ont été retirés des usines. Et jusqu'à présent, malheureusement, la pyrolyse en tant que type de carburant économique alternatif, contrairement aux pays européens, ne s'est pas généralisée dans la Fédération de Russie. Cependant, ce type de carburant en Russie est actuellement reconnu comme assez prometteur. Par conséquent, il est possible que dans un proche avenir, le gaz de pyrolyse soit utilisé beaucoup plus largement dans notre pays. Après tout, l'utilisation d'un tel carburant permet non seulement d'économiser de l'argent, mais aussi de préserver l'environnement.
