ეკონომიური საწვავის გამოყენების აუცილებლობა დიდი ხანია არსებობდა მსოფლიოში. მაგალითად, პიროლიზის გაზი დღეს უკვე ფართოდ გამოიყენება ევროპაში. ასეთ საწვავზე შეიძლება იმუშაოს ყველა სახის სამზარეულოს აღჭურვილობა, გათბობის დანადგარები და მანქანებიც კი.
განმარტება
სინამდვილეში, „პიროლიზის“კონცეფციის მიხედვით, ქიმიკოსებს ესმით ნივთიერების დაშლა მოლეკულურ დონეზე მაღალი ტემპერატურის გავლენის ქვეშ, ჩვეულებრივ ჰაერის არარსებობის პირობებში. რთული ნაერთები ასეთ პირობებში იშლება უფრო მარტივ ნაერთებად. ამ შემთხვევაში მედიუმში სხვადასხვა სახის ახალი ელემენტები იქმნება. არსებითად, პიროლიზი არის ჩვეულებრივი მშრალი დისტილაციის პროცესი.
გაზი შეშისგან
როდესაც საწვავი იწვება მაღალ ტემპერატურაზე ჟანგბადისგან თავისუფალ გარემოში, წარმოიქმნება წვის შემდეგი პროდუქტები:
- პიროლიზის გაზი;
- პიროლიზის ფისი (თხევადი პროდუქტი).
სიიდან პირველ პროდუქტს აქვს, სხვა საკითხებთან ერთად, თვისება, რომელიც ასევე შეიძლება ჩამოყალიბდეს საწვავის წვის დროს ჟანგბადის გარემოში.თუმცა, ამ შემთხვევაში გაზის მიღება შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ საწვავი იწვება არაუმეტეს 500 °C ტემპერატურაზე.
რომელი პროდუქტების გამოყენება შეიძლება
პიროლიზის ქვაბები სახლებში შეიძლება იმუშაოს ჩვეულებრივ ხის ან სპეციალურ პლატაზე, მაგალითად, ნახერხისაგან ან დაჭერილი ხის ნამსხვრევებიდან. ასევე შესაძლებელია სხვადასხვა სახის საყოფაცხოვრებო და სამრეწველო ნარჩენების პიროლიზირება. იწვება ანალოგიურად, მაგალითად, რეზინი, მანქანის ძველი საბურავები, პლასტმასი, ძველი ნივთები და ა.შ. ამ შემთხვევაში პიროლიზი იძლევა არა მხოლოდ გარკვეული რაოდენობის სითბოს მიღებას, არამედ გარემოს სისუფთავეს შენარჩუნებას. როგორც მოგეხსენებათ, პლასტმასი მიწაში დიდი ხნის განმავლობაში არ იშლება. ნავთობის შემცველი მასალები სხვადასხვა სახის აბინძურებს როგორც ნიადაგს, ასევე წყლის ობიექტებს.
ასევე შეიძლება დაწვა ანალოგიურად:
- ქაღალდი, მუყაო, ტექსტილი;
- მეთანი;
- ნახშირწყალბადები;
- ტორფი;
- სასაქონლო ხე (ქიმიურად გაჟღენთილი ხის ჩათვლით);
- ჩალა, ფოთლები, თხილის ნაჭუჭი, სარეველა.
გარდა ამისა, საღებავის ნარჩენები, ზეთები და ა.შ. შეიძლება გადამუშავდეს პიროლიზის რეაქციის მეშვეობით. ეს ასევე ხელს უწყობს გარემოს სისუფთავის შენარჩუნებას.
კომპოზიცია
მიღებული პიროლიზის გაზი, სხვა საკითხებთან ერთად, შეიცავს უამრავ ნაწილაკს, ჩვეულებრივ, ჭვარტლის სახით. იგი ასევე შეიცავს სხვადასხვა სახის ქიმიურ კომპონენტებს, მაგალითად, წყალბადს. თუმცა, მთავარიპიროლიზის გაზის შემადგენლობა კვლავ ასეთია:
- არასტაბილური ნახშირწყალბადები;
- ნახშირბადის მონოქსიდი.
ძალიან საშიშია ადამიანის ჯანმრთელობისთვის და მისი სიცოცხლისთვისაც კი, CO ასეთ რეაქციაში წარმოიქმნება ნახშირის არასრული წვის გამო.
პიროლიზის სახეები
ამჟამად ასეთი რეაქციების მხოლოდ ორი ძირითადი ტიპი არსებობს. პიროლიზი შეიძლება იყოს:
- მშრალი;
- ოქსიდაციური.
პირველი ტიპის რეაქციები, თავის მხრივ, იყოფა:
- დაბალი ტემპერატურა;
- მაღალი ტემპერატურა.
როგორ წარმოიქმნება აირი: ოქსიდაციური პიროლიზი
ამ რეაქციას ამჟამად უწოდებენ ყველაზე ეკოლოგიურად და პროდუქტიულს. პიროლიზი ამ შემთხვევაში ხდება ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე. მაგალითად, როდესაც მეთანი იწვის ამ გზით, მასში ჟანგბადის გარკვეული პროცენტი შერეულია. ნაწილობრივი წვის დროს, ნივთიერება ამ შემთხვევაში ათავისუფლებს უზარმაზარ ენერგიას. შედეგად, ნარევის ნარჩენები თბება 16000°C ტემპერატურამდე.
ოქსიდაციური პიროლიზის რეაქცია ძირითადად გამოიყენება ნავთობის შემცველი სხვადასხვა სამრეწველო მასალის, ასევე პლასტმასის და რეზინის დასაწვავად. გაზი ამ შემთხვევაში შეიძლება წავიდეს, მაგალითად, თავად ნარჩენების გამტანი კომპანიის მაღაზიების გასათბობად.
მშრალი პიროლიზი
ეს რეაქცია ხდება ჟანგბადის მონაწილეობის გარეშე და, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, თავის მხრივ, შეიძლება იყოს დაბალი ან მაღალი ტემპერატურა. პირველ შემთხვევაშისაწვავი თბება მაქსიმუმ - 1000 ° C-მდე, მეორეში - 1000 ° C-ზე ზემოთ. თავად პიროლიზის გაზის დიდი რაოდენობით მისაღებად ძირითადად გამოიყენება მაღალი ტემპერატურის რეაქციები.
როდესაც საწვავი იწვება 800 °C-მდე გარემოში, საკმაოდ ბევრი გაზი მიიღება დაბალი კალორიული ღირებულებით. ასევე ამ შემთხვევაში რჩება კოქსის და თხევადი ფისების საკმაოდ მცირე რაოდენობა.
ყველაზე მიზანშეწონილია პიროლიზის გაზის მიღება 900-დან 1000 °C-მდე ტემპერატურაზე. ამ შემთხვევაში უკვე არის მისი წარმოების მაქსიმალური პროცენტი. ამ შემთხვევაში, ამ გზით მიღებულ გაზს აქვს მინიმალური კალორიულობა. ასეთ პროდუქტად ითვლება, სხვა საკითხებთან ერთად, მაღალი ხარისხის საწვავი, რომელიც შესაფერისია შორ მანძილზე ტრანსპორტირებისთვის.
როდესაც საწვავი იწვება 450-დან 500 °C-მდე ტემპერატურაზე, გამომავალი ძალიან დაბალია როგორც მყარი ნარჩენების, ასევე გაზების დროს. თუმცა ეს უკანასკნელი არ არის მაღალი ხარისხის, რადგან მას აქვს მაქსიმალური კალორიულობა.
სად შეიძლება გაზის გამოყენება
პიროლიზის პროცესი ამგვარად იძლევა სხვადასხვა სახის შენობების გათბობას საწვავის მინიმალური დანაკარგით. ასევე, ამ რეაქციის გამოყენებით, გარემო ინახება სუფთა. მაგრამ სად შეიძლება გამოყენებულ იქნას პიროლიზის გაზი, რომელიც წარმოიქმნება საწვავის წვის დროს უჟანგბადო გარემოში?
ეს წვის პროდუქტი დღეს მთელ მსოფლიოში განიხილება, როგორც თერმული ენერგიის ალტერნატიული ეკონომიკური წყარო. ევროპის ზოგიერთ ქვეყანაში პიროლიზის გაზი დიდი ხანია გავრცელებულიასაწვავი გამოიყენება მოწყობილობებით, რომლებიც ათბობს წყალს (გათბობისა და ცხელი წყლის სისტემებისთვის), ელექტროენერგიას, ორთქლს.
ბოილერები
ძველი დროიდან ადამიანები ათბობდნენ სახლებს ჩვეულებრივი ღუმელების გამოყენებით, რომლებიც მუშაობენ შეშაზე და ნახშირზე. მოგვიანებით, სახლების აღჭურვა დაიწყო იმავე ტიპის საწვავზე მომუშავე თანამედროვე მყარი საწვავის ქვაბებით. ასეთ დანაყოფებს ჩვენს დროში სახლების გასათბობად იყენებენ. ისინი იაფია და მათი მონტაჟისთვის არ არის საჭირო ნებართვების მიღება სხვადასხვა ინსტანციებში. თუმცა, ჩვეულებრივი მყარი საწვავის ქვაბებს აქვთ ერთი საკმაოდ სერიოზული ნაკლი. ისინი საწვავს მოიხმარენ უკიდურესად არაეკონომიურად. ასეთი დანაყოფების კამერებში რჩება წვის ბევრი ნარჩენი. გარდა ამისა, ასეთი აღჭურვილობის მიერ წარმოქმნილი სითბოს ნაწილი კვამლთან ერთად უბრალოდ "ჩამოდის ბუხარში".
ინჟინრები, რომლებმაც გადაწყვიტეს გამოესწორებინათ მყარი საწვავის ქვაბების ეს მინუსი და საბოლოოდ გამოვიდნენ პიროლიზის გამათბობლები, რომლებიც ეკონომიური და მარტივი გამოსაყენებელია. ასეთ ქვაბებში, სხვა საკითხებთან ერთად, არის დამატებითი კამერები, რომლებშიც ხდება პიროლიზის გაზის შემდგომი წვა.
ამ ჯიშის აგრეგატებში რეაქცია მიმდინარეობს ჟანგბადის ძლიერი დეფიციტით (15%). ხე ან ნებისმიერი სხვა საწვავი ამ ტიპის აღჭურვილობაში იშლება გაზებად და მცირე რაოდენობით არაორგანულ ნარჩენებად. პიროლიზის აირებისთვის, დამწვრობის შემდეგ წვის ტემპერატურამ შეიძლება მიაღწიოს 110-1200 °C-მდე.
სხვაგან სად გამოიყენება გაზი
ასე რომ, ყველაზე ფართოდ გამოყენებული პიროლიზი მიიღება გათბობისა და წყლის გათბობის სისტემებში.ასევე ეს რეაქცია ფართოდ გამოიყენება:
- გადამამუშავებელ ინდუსტრიაში;
- ქიმიაში;
- დეზინფექციისას.
ზოგჯერ პიროლიზის გაზი დღესაც გამოიყენება, როგორც საწვავი სხვადასხვა სახის აღჭურვილობისთვის ან, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მანქანებისთვის.
გაზის წარმომქმნელი სადგურები
ამ ტიპის აღჭურვილობა გამოიყენება მაღალი ხარისხის პიროლიზის საწვავის დასამზადებლად, რომელსაც ზოგიერთ შემთხვევაში შეუძლია შეცვალოს, მაგალითად, ტრადიციული ბუნებრივი აირი. ასეთი დანადგარებია ჰერმეტული ღუმელები რეგულირებადი ჰაერის მიწოდებით. ამ ტიპის აღჭურვილობის ბუხარი, სხვა საკითხებთან ერთად, შეიძლება დაიბლოკოს.
მიიღეთ პიროლიზის გაზი ასეთ დანადგარებში შემდეგნაირად:
- შეიყვანეთ ჰაერი ღუმელში ტუმბოს მეშვეობით.
- ინსტალაციის შიგთავსის გარკვეულ ტემპერატურაზე გაცხელების შემდეგ ჰაერის მიწოდება წყდება.
- ბლოკიდან გამომავალი მკვრივი შავი კვამლი იწმინდება ჭვარტლისაგან ციკლონების გამოყენებით.
- ამოიღეთ წყლის ორთქლი პიროლიზის გაზიდან მისი წვის ტემპერატურის გასაზრდელად (გააცილეთ მაცივარში).
- გაზი იკვებება წვრილ ფილტრში, რომლის დიზაინში შედის წყლის ავზი, ელექტროსტატიკური მონტაჟი და მუყაოს ვაზნები.
პიროლიზის აირების გაწმენდა მათ გამოყენებამდე მრეწველობაში და ზოგჯერ ყოველდღიურ ცხოვრებაში უნდა განხორციელდეს უშეცდომოდ. მყარი ნაწილაკები და ყველა სახის ქიმიური მინარევები შეიძლება გამოიწვიოს მოწყობილობების დაზიანება,მუშაობს ამ ტიპის საწვავზე. გარდა ამისა, მაგალითად, პიროლიზის გაზის გადატუმბვა შესაძლებელია ცილინდრში.
საწვავის გამოყენება გაზის გენერატორიდან სახლში
ამ ტიპის დანადგარები ყველაზე ხშირად გამოიყენება, რა თქმა უნდა, წარმოებაში. მაგრამ ზოგჯერ ისინი შეძენილია კერძო სახლებისთვის. პიროლიზის გაზის სახლში მიღება შედარებით მარტივი საკითხია. ზოგიერთი ხელოსანი ხშირად აწარმოებს გაზის გენერატორებს საკუთარი ხელით.
საყოფაცხოვრებო დანადგარებიდან მიღებული გაზი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა მიზნებისთვის. ძალიან ხშირად, მაგალითად, კერძო მოვაჭრეები უკავშირებენ ჩვეულებრივ ღუმელებს გაზის გენერატორებს. პიროლიზის გაზის წვა არ არის ისეთი ინტენსიური, როგორც ბუნებრივი აირი. თუმცა ღუმელის დანიშნულებისამებრ გამოყენება მაინც საკმაოდ მოსახერხებელია.
ასევე, მაგალითად, ავტოგენური გენერატორი ხშირად უკავშირდება გაზის გენერატორებს ყოველდღიურ ცხოვრებაში. როდესაც ჟანგბადი მიეწოდება ბუნებრივი აირით, ასეთ აღჭურვილობაში ალის ტემპერატურა აღწევს 2000 °C.
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, სახლში პიროლიზის გაზის გამოყენება შესაძლებელია მანქანის საწვავადაც. ასეთი აპლიკაციისთვის, აპარატის ძრავა მხოლოდ ოდნავ უნდა შეიცვალოს. ამავდროულად, როგორც ბენზინის, ასევე დიზელის ძრავებს შეუძლიათ ასეთ საწვავზე მუშაობა. ასეთი გაზი გამოიყენება სახლში, ხშირად დენის გენერატორებში.
აპლიკაციის მახასიათებლები
ამგვარად, პიროლიზის გაზს აქვს სითბოს გადაცემის ოდნავ დაბალი ხარისხი, ვიდრე ბუნებრივი ან თხევადი. ამიტომ, სხვადასხვა სახის გათბობის სწორი მუშაობისთვის დასამზარეულოს აღჭურვილობა, მისი გამოყენებისას სათანადო, უფრო ინტენსიური წვისთვის აუცილებელია მისი მიწოდების გაზრდა.
სამზარეულოს აღჭურვილობაში, მაგალითად, ჭავლების გაბურღვა შესაძლებელია. პიროლიზის გაზის ღუმელი ამ შემთხვევაში იმუშავებს ისევე, როგორც ბუნებრივ აირზე. ანუ საწვავის წვის ინტენსივობა იგივე იქნება. ასევე, სხვადასხვა სახის აღჭურვილობის სხვა ტიპის გაზზე გადასატანად, ხშირად იცვლება მისი firmware. ასეთ საწვავზე მომუშავე მანქანებში საწვავის სისტემა მთლიანად იცვლება.
ხის დამწვარი მანქანები
საბჭოთა კავშირში 1920-იანი წლების დასაწყისში გაზის გენერატორი სატვირთო მანქანები ძალიან ფართოდ გამოიყენებოდა. იმ წლებში ჩვენ ქვეყანაში ასეთი მანქანების საკონკურსო ტესტებიც კი ჩავატარეთ.
პირველი გაზის გენერატორის ძრავა მანქანისთვის ჩვენს სსრკ-ში დაამონტაჟა პროფესორმა ვ. შემდეგ ამ დაწესებულების სპეციალისტებმა ჩაატარეს ექსპერიმენტები უცხოური მანქანებით „იმბერტ-დიტრიხი“და „პიპი“..
ჩვენს ქვეყანაში აშენებული პირველი NATI-1 გაზის გენერატორი მუშაობდა ჩვეულებრივ ხეზე. 1932 წელს ასევე შეიქმნა NATI-3 ინსტალაცია, რომელიც განკუთვნილია საავტომობილო ნავისთვის. ამავდროულად, რუსეთში გამოჩნდა პირველი საავტომობილო გაზის გენერატორი, რომელიც შეიქმნა Avtodor საზოგადოების მხარდაჭერით. მან მიიღო სახელი "Avtodor-1". მოგვიანებით, ამ ტიპის კიდევ რამდენიმე მოწინავე ინსტალაცია შეიქმნა სსრკ-ში. მათგან მიღებული პიროლიზის აირის შემადგენლობაგამოყენება, რეალურად იყო ძალიან მაღალი ხარისხის. ამ საწვავზე მომუშავე მანქანები ცნობილია მათი საიმედოობით, უმაღლესი წარმადობითა და ხანგრძლივი მომსახურების ვადით.
მეორე მსოფლიო ომის დროს გაზის გენერატორი სატვირთო მანქანები ZIS-5 და GAZ-AA აქტიურად გამოიყენებოდა სსრკ-ში წინა და უკანა მხარეს. ომის ბოლოს ქვეყანაში პიროლიზის გაზის ძრავებით დაახლოებით 200 ათასი მანქანა უკვე მუშაობდა.
რა თქმა უნდა, ასეთი საწვავის გამოყენება უპირველესად იმ დროს ქვეყანაში ნავთობპროდუქტების ნაკლებობით იყო გამოწვეული. თუმცა, არ უნდა ვიფიქროთ, რომ პიროლიზის გაზი გამოიყენებოდა მხოლოდ სახელმწიფო ბიუჯეტის დეფიციტის გამო. ასეთი საწვავი იმ დღეებში საკმაოდ ეფექტური და პერსპექტიული ითვლებოდა და გამოიყენებოდა არა მხოლოდ რუსეთში. მაგალითად, გასული საუკუნის 20-30-იან წლებში პიროლიზის მანქანები ფართოდ გავრცელდა ისეთ ქვეყნებში, როგორებიცაა საფრანგეთი, გერმანია, დიდი ბრიტანეთი, ფინეთი და შვედეთი. ასევე, ასეთ გაზზე მომუშავე მანქანები ფართოდ გამოიყენებოდა აზიის ზოგიერთ ქვეყანაში. მაგალითად, ამ ტიპის მანქანები იმ დროს წარმატებით მართავდნენ ჩინეთში, იაპონიასა და ინდოეთში.
ისტორიული ფონი
ხის პიროლიზი ერთ-ერთი პირველი ქიმიური პროცესია, რომელიც ადამიანებმა აქტიურად გამოიყენეს. მაგალითად, რუსეთში ასეთი რეაქცია ფართოდ გამოიყენებოდა ჯერ კიდევ მე-12 საუკუნეში ფიჭვის ფისის წარმოებისთვის. ეს უკანასკნელი შემდგომში გამოიყენებოდა თოკების გაჟღენთისთვის, აგრეთვე მდინარის და საზღვაო გემების დასამუშავებლად. სამრეწველო მასშტაბით, შვედებმა პირველებმა გამოიყენეს პიროლიზი ხის გაჟღენთისთვის. ამ ქვეყანაშიც ასეთი რეაქციააგამოიყენება გაჟღენთილი ფისის დასამზადებლად.
მე-20 საუკუნის დასაწყისში რუსეთში ჩამოყალიბდა მსოფლიოში ხის პიროლიზის საუკეთესო სკოლები. ეს, რა თქმა უნდა, უპირველეს ყოვლისა განპირობებული იყო იმით, რომ ჩვენი ქვეყნის ტერიტორიაზე ბევრი ტყე იზრდება. ბუნებრივი აირის გამოყენებამდე ჩვენ რუსეთში გვქონდა მძლავრი გაზის გამომუშავების მოწყობილობა დაყენებული ბევრ საწარმოში. ასეთი დანადგარები დიდი ხნით ადრე გამოიყენებოდა ბუნებრივი აირით მომუშავე მოწყობილობების გამოჩენამდე.
რა თქმა უნდა, მოგვიანებით ასეთი აღჭურვილობა მოძველებულად გამოცხადდა. ქარხნებიდან გაზის გენერატორები ამოიღეს. და დღემდე, სამწუხაროდ, პიროლიზი, როგორც საწვავის ალტერნატიული ეკონომიური სახეობა, ევროპის ქვეყნებისგან განსხვავებით, ფართოდ არ გავრცელებულა რუსეთის ფედერაციაში. თუმცა, ამ ტიპის საწვავი რუსეთში ამჟამად აღიარებულია, როგორც საკმაოდ პერსპექტიული. აქედან გამომდინარე, შესაძლებელია, რომ უახლოეს მომავალში პიროლიზის გაზი ჩვენს ქვეყანაში ბევრად უფრო ფართოდ იყოს გამოყენებული. ასეთი საწვავის გამოყენება ხომ არა მხოლოდ ფულის დაზოგვის, არამედ გარემოს გადარჩენის საშუალებას იძლევა.
