पायरोलिसिस की घटना हमेशा हीटिंग फर्नेस और बॉयलर में ठोस ईंधन के जलने के साथ होती है। प्रक्रिया का पैमाना दो कारकों पर निर्भर करता है - दहन मोड और घरेलू ताप बिजली संयंत्र का डिज़ाइन। हम औद्योगिक या घरेलू परिस्थितियों में इसके उपयोग के लिए लकड़ी या कोयले की पायरोलिसिस पर एक विस्तृत नज़र रखते हैं। लक्ष्य निजी घरों को गर्म करने के लिए डिज़ाइन किए गए महंगे "पायरोलिसिस" उपकरण के विक्रेताओं और कारीगरों द्वारा आविष्कार किए गए मिथकों को दूर करना है।
पायरोलिसिस क्या है - प्रक्रिया विवरण
सैद्धांतिक रूप से, हाइड्रोजन के साथ कार्बन यौगिकों सहित किसी भी पदार्थ को जलाया जा सकता है, उदाहरण के लिए:
- कोयला;
- प्राकृतिक गैस (मीथेन, प्रोपेन और इतने पर);
- बायोमास - ताजा, सूखा;
- लकड़ी के उत्पाद, सेलूलोज़, साधारण लकड़ी;
- विभिन्न प्रकार के प्लास्टिक;
- प्राकृतिक या कृत्रिम रबर से रबर;
- तेल, इसके डेरिवेटिव;
- अन्य कार्बन युक्त अपशिष्ट।
बाहर निकलने पर, द्रव्यमान की प्रारंभिक नमी सामग्री के आधार पर, एक निश्चित मात्रा में थर्मल ऊर्जा प्राप्त करें। प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए, हम रासायनिक सूत्र का उपयोग करते हैं:
दहन एक त्वरित ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया है। आदर्श परिस्थितियों में, प्रत्येक कार्बन परमाणु दो ऑक्सीजन कणों के साथ संयोजन करता है, और 2 हाइड्रोजन परमाणु 1 ऑक्सीजन कण के साथ बातचीत करते हैं। नतीजतन, हानिरहित यौगिक बनते हैं - कार्बन डाइऑक्साइड सीओ2 और पानी। गर्म होने पर बाष्पीकरण होता है, जो जारी ऊष्मा का भाग निकालता है।
एक महत्वपूर्ण बिंदु। वास्तविक परिस्थितियों में, सभी हाइड्रोजन और कार्बन परमाणु ऑक्सीजन के अणुओं की कमी के कारण एक साथी को नहीं पाते हैं। इसलिए, दहन उत्पादों की संरचना में हानिकारक दहनशील यौगिकों का एक छोटा सा हिस्सा शामिल है - कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ), मुक्त हाइड्रोजन (एन)2) और कालिख के रूप में कार्बन।
पायरोलिसिस किसी पदार्थ का अपघटन प्रतिक्रिया है जो गर्म होने और मुक्त ऑक्सीजन की कमी होने पर होती है। संकेतित सिद्धांत का उपयोग गैस बनाने वाली इकाइयों में किया जाता है:
- ईंधन (विशेष रूप से, लकड़ी) को एक बंद धातु के बर्तन के अंदर रखा जाता है - रिएक्टर।
- क्षमता को बाहरी रूप से 500 ... 900 डिग्री तक गर्म किया जाता है, विशेष उद्घाटन के माध्यम से - वायु की एक मीटर की गई मात्रा की आपूर्ति की जाती है।
- उच्च तापमान के प्रभाव में, पदार्थ 3 मुख्य घटकों - कार्बन मोनोऑक्साइड (CO), हाइड्रोजन (N) में विघटित हो जाता है2) और ठोस या तरल कार्बन अवशेष। कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प की थोड़ी मात्रा समानांतर में बनती है।
- वाष्पशील उत्पाद पाइरोलिसिस गैस बनाते हैं - हाइड्रोजन और कार्बन मोनोऑक्साइड का एक दहनशील मिश्रण, टैंक को एक अलग पाइपलाइन के माध्यम से छोड़ देता है। जारी गैसीय ईंधन को साफ किया जाता है, ठंडा किया जाता है, और फिर टैंक में पंप किया जाता है।
संदर्भ। उत्पादन स्थितियों के तहत, परिणामस्वरूप संश्लेषण गैस को गैस जनरेटर की समान क्षमता को गर्म करने के लिए भेजा जाता है।
दहन और पाइरोलिसिस 2 अलग-अलग प्रक्रियाएं हैं जो एक साथ हो सकती हैं। उदाहरण: जलाऊ लकड़ी के तीव्र जलने के दौरान, कार्बन मोनोऑक्साइड की एक छोटी मात्रा, एक हानिरहित सीओ, बॉयलर भट्ठी में बनता है2 बहुत बड़ा। और इसके विपरीत, जलाऊ लकड़ी के ढेरों शासन में बहुत सारे हाइड्रोजन और धुएं निकलते हैं, जिसका कुछ हिस्सा सीओ में बदल जाता है।2 - ऑक्सीकरण करें। यही है, यह सब प्रतिक्रिया में शामिल ऑक्सीजन की मात्रा पर निर्भर करता है।
उच्च आर्द्रता का प्रभाव
शुरुआती सामग्री में उच्च नमी सामग्री समान रूप से दहन और पायरोलिसिस प्रतिक्रियाओं को प्रभावित करती है। एक उदाहरण के रूप में लकड़ी जलने की प्रक्रियाओं पर विचार करें:
- जलते समय, जारी की गई ऊर्जा को लकड़ी में निहित पानी को वाष्पित करने पर खर्च किया जाता है। आउटलेट पर गर्मी की मात्रा काफी कम हो जाती है, ईंधन बर्बाद होता है।
- नमी एक पदार्थ के थर्मल अपघटन को बहुत धीमा कर देती है।वाष्पित पानी हीटिंग पर खर्च की गई गर्मी का हिस्सा लेता है, आवश्यक तापमान (न्यूनतम 500 डिग्री सेल्सियस) प्राप्त नहीं किया जाता है। 50% से अधिक नमी वाले लकड़ी के पायरोलिसिस लगभग असंभव है।
गैस जनरेटर में फल के जलने या लकड़ी के अपघटन के लिए आर्द्रता का सबसे अच्छा संकेतक 8 ... 15% है। घर पर, ऐसे संकेतकों को प्राप्त करना अवास्तविक है, एक चंदवा के तहत जलाऊ लकड़ी के लंबे समय तक सूखने से आपको 20-25 टन नमी प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।
संदर्भ। संयंत्र में ईंधन छर्रों और ब्रिकेट के निर्माण में, चूरा 8-10% के एक संकेतक के लिए सूख जाता है। तैयार ग्रैन्यूल्स की अधिकतम आर्द्रता 15% है।
क्यों थर्मल अपघटन का उपयोग करें
पाइरोलाइटिक प्रक्रियाओं का दायरा काफी विस्तृत है:
- तरल हाइड्रोकार्बन फीडस्टॉक्स (तेल) के प्रसंस्करण द्वारा रासायनिक उद्योग के लिए प्रोपलीन और एथिलीन का उत्पादन।
- लकड़ी के कचरे के ऑक्सीजन मुक्त अपघटन की विधि द्वारा लकड़ी का कोयला प्राप्त करना।
- एक ही तकनीकी प्रक्रिया, लेकिन एक सीमित वायु आपूर्ति के साथ एक पेड़ से दहनशील संश्लेषण गैस की उत्पत्ति की अनुमति देता है - मीथेन, हाइड्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड और तटस्थ नाइट्रोजन का मिश्रण।
- कोयले का पायरोलिसिस - भूरा और पत्थर - प्रसंस्करण का एक पूरा क्षेत्र। परिणामी यौगिक सिंथेटिक गैसोलीन, कोक, अमोनिया, कोयला टार हैं। रासायनिक उद्योग में उपयोग किए जाने वाले टोल्यूनि, बेंजीन, नेफ्थलीन और विभिन्न फिनोल बाद से खनन किए जाते हैं।
- नए विकास - नगरपालिका ठोस अपशिष्ट, कार टायर, प्लास्टिक, ऑर्गेनिक्स का व्यावसायिक उपयोग।
ध्यान दें। पाइरोलाइटिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करने के लिए सबसे प्रसिद्ध तरीके यहां सूचीबद्ध हैं। वास्तव में, कई और अधिक उपयोग के मामले हैं। विकिपीडिया का दावा है कि पायरोलिसिस प्रक्रिया पूरी तरह से समझ में नहीं आती है, कई परियोजनाएं विकास के अधीन हैं।
थर्मल अपघटन के लिए, उद्योग में पाइरोलिसिस भट्टियां और विभिन्न रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है। ऊपर दिए गए आरेख में एक गैस जनरेटर दिखाया गया है जो लकड़ी के कचरे और चूरा को गैसीय ईंधन में संसाधित करता है। यहां मुख्य भूमिका प्रत्यक्ष शुष्क आसवन रिएक्टर द्वारा निभाई जाती है, जहां तैयार कच्चे माल को धीमी गति से दहन करके संश्लेषण गैस में संसाधित किया जाता है।
एक महत्वपूर्ण अति सूक्ष्म अंतर। पायरोलिसिस भट्ठी या गैस जनरेटर में लोड करने से पहले, लकड़ी को हमेशा 10% या उससे कम की नमी वाली सामग्री को कुचल दिया जाता है और सूख जाता है।
औद्योगिक रसायन विज्ञान में, रैपिड पाइरोलिसिस तकनीक का भी उपयोग किया जाता है, जब रिएक्टर को 700 ... 900 ° C तापमान पर थोड़े समय के लिए गर्म किया जाता है। लक्ष्य उपकरण उत्पादकता में वृद्धि करना और प्रसंस्करण में तेजी लाना है।
घरेलू उपयोग
घरेलू स्तर पर, पायरोलिसिस निम्नलिखित समस्याओं को हल करने में मदद करता है:
- चिपचिपे वसा जमा से ओवन या फ्रायर को साफ करना जो यंत्रवत् हटाया नहीं जा सकता है;
- लकड़ी का कोयला उत्पादन;
- पायरोलिसिस ठोस ईंधन बॉयलर के साथ एक निजी घर को गर्म करना।
पैन को साफ करने का सबसे अच्छा तरीका यह है कि इसे ओवन में रखें, तापमान को 200 ... 250 डिग्री सेल्सियस पर सेट करें और आधे घंटे तक खड़े रहने दें। ऑक्सीजन की पहुंच के बिना, तलछट का विनाश होगा, केवल राख बनी रहेगी, और एक कुकर हुड पायरोलिसिस गैसों को दूर ले जाएगा।
संदर्भ। एक अंतर्निहित पाइरोलाइटिक सफाई फ़ंक्शन के साथ ओवन के मॉडल हैं। "रोस्टिंग" के अंत में, यह केवल आंतरिक सतहों को पोंछने और परिणामी राख को त्यागने के लिए बनी हुई है।
चारकोल का उपयोग बारबेक्यू, ब्लैकस्मिथिंग और अधिक विदेशी उद्देश्यों के लिए किया जाता है - एक ऑटोमोबाइल गैस जनरेटर को ईंधन भरने (यह कैसे काम करता है, एक अलग सामग्री में पढ़ा जाता है)। प्राप्त करने की विधि - एक बंद कंटेनर के अंदर लकड़ी के कचरे को जलाना, यानी धीमी पायरोलिसिस।
हम पायरोलिसिस वुड हीट जनरेटर से जुड़ी समस्याओं के बारे में विस्तार से विश्लेषण करने का प्रस्ताव रखते हैं।
पायरोलिसिस टीटी बॉयलर के बारे में मिथक
गैस जनरेटर हीटर और एक पारंपरिक प्रत्यक्ष दहन बॉयलर के बीच मुख्य संरचनात्मक अंतर एक के बजाय 2 कक्ष है।दोनों अग्नि कक्षों के बीच एक सिरेमिक नोजल की व्यवस्था की जाती है, हवा को एक प्रशंसक द्वारा मजबूर किया जाता है। पायरोलिसिस यूनिट की धातु की दीवारें एक दुर्दम्य ईंट अस्तर द्वारा संरक्षित हैं। वह कैसे काम करता है:
- जलाऊ लकड़ी या कोयले को ऊपरी (प्राथमिक) कक्ष में रखा जाता है और आग लगाई जाती है।
- ऑटोमेशन से बूस्ट फैन शुरू होता है।
- जब फायरबॉक्स में तापमान 500 डिग्री तक बढ़ जाता है, तो पायरोलिसिस गैसों की रिहाई शुरू होती है।
- दहन उत्पादों के सामान्य प्रवाह से दूर, ये अस्थिर यौगिक निचले माध्यमिक कक्ष में प्रवेश करते हैं, जहां उन्हें ऑक्सीजन की उपस्थिति में जलाया जाता है (माना जाता है)।
वास्तव में, परिणामस्वरूप संश्लेषण गैस प्राथमिक भट्ठी में भी जलना शुरू कर देती है, क्योंकि प्रशंसक अतिरिक्त हवा की आपूर्ति करता है। केवल एक मशाल की लौ को दूसरे कक्ष में निर्देशित किया जाता है ... और यह बात है। इसके अलावा, दहन उत्पाद हीट एक्सचेंजर की गर्मी पाइप के माध्यम से आगे बढ़ते हैं, शीतलक को गरम करते हैं और चिमनी में उड़ते हैं।
इसके अलावा। हीटर का एक और डिज़ाइन है - एक प्रशंसक के बिना, द्वितीयक कक्ष शीर्ष पर स्थित है। पायरोलिसिस के दृष्टिकोण से, अवधारणा एक निष्क्रिय है, इकाई एक नियमित रूप से लकड़ी के गर्म पानी बॉयलर के रूप में कार्य करती है, हालांकि यह क्लासिक समकक्षों की तुलना में दोगुना है।
पायरोलिसिस हीट जनरेटर (जैसे कि इस उपकरण, विक्रेता और घर के कारीगरों के निर्माता) के समर्थक अपने टीटी बॉयलरों को निम्नलिखित लाभ देते हैं:
- ईंधन पूरी तरह से जल गया है, राख पैन में शेष व्यावहारिक रूप से शून्य है;
- जलने का समय - 10 घंटे या अधिक;
- वायुमंडल में हानिकारक उत्सर्जन की कम मात्रा;
- 75 की दक्षता के साथ पारंपरिक बॉयलरों की तुलना में 86 ... 90% (निर्माताओं के संकेतक) की दक्षता के कारण उच्च दक्षता।
आइए इन कथनों की सत्यता का पता लगाने का प्रयास करें। पहला क्षण: यदि फायरबॉक्स सूखी लकड़ी से भरा हुआ है (जैसे हीटर के उपयोग के लिए निर्देशों के अनुसार आवश्यक है), तो ठीक राख जलने के बाद रहेगी। प्रशंसक द्वारा बनाई गई हवा का प्रवाह और नोजल में तेजी से बस चिमनी में एक प्रकाश अवशेषों को उड़ा देता है।
परिणाम लगभग एक खाली राख पैन, पूर्ण दहन का भ्रम है। यदि आप एक क्लासिक टर्बोचार्ज्ड टीटी बॉयलर में सूखी लकड़ी रखते हैं, तो आपको एक समान अवशेष मिलता है - तल पर थोड़ी सी राख। यही है, दहन की पूर्णता ईंधन की गुणवत्ता पर निर्भर करती है, न कि गर्मी जनरेटर के डिजाइन पर।
टिप्पणी। 50% से अधिक की आर्द्रता के साथ कच्चे जलाऊ लकड़ी का बिछाने किसी भी बॉयलर में नकारात्मक परिणाम देगा। ऐसे विकल्पों पर विचार करना व्यर्थ है।
शेष कथनों का संक्षेप में उत्तर दें:
- 10-12 घंटे का जलता समय वास्तविकता से मेल खाता है। एक और बात यह है कि सूचक को ईंधन कक्ष (100 लीटर या अधिक) के आकार के कारण प्राप्त किया जाता है, जहां बहुत अधिक जलाऊ लकड़ी रखी जाती है। पायरोलिसिस का इससे कोई लेना-देना नहीं है।
- बायलर का पर्यावरणीय आश्वासन सही है। पंखे में अतिरिक्त हवा होती है, बहुत कम जहरीली गैसें बनती हैं। स्टैंडबाय मोड में, ऑक्सीजन भट्ठी में प्रवेश नहीं करता है, जलाऊ लकड़ी धीरे-धीरे गलता है और हानिकारक उत्सर्जन की मात्रा बढ़ जाती है।
- 90% की बॉयलर दक्षता एक परी कथा है। सक्रिय दहन मोड में, बॉयलर के संचालन का सिद्धांत पारंपरिक इकाइयों के टर्बोचार्ज्ड संस्करणों के समान है, जिनकी दक्षता 75% से अधिक नहीं है। जब पंखा बंद हो जाता है, तो लौ मर जाती है, अंगारे थोड़ी सी गर्मी का उत्सर्जन करते हैं।
निष्कर्ष। एक ठोस ईंधन बॉयलर के गैस-उत्पादक मॉडल का अधिग्रहण एक बहुत ही संदिग्ध उपक्रम है। यूनिट नियमित संस्करणों की तुलना में तीन गुना अधिक महंगा है और अस्तर के कारण दोगुना है। घर का बना गर्मी जनरेटर, एक नियम के रूप में, कारखाने वालों की तुलना में अधिक विश्वसनीय और सस्ता है, लेकिन बहुत तेज़ हैं। दक्षता और अन्य विशेषताओं के संदर्भ में, वे एक टरबाइन या श्रृंखला कर्षण नियंत्रण के साथ क्लासिक टीटी बॉयलरों को बेहतर नहीं बनाते हैं।
एक प्रसिद्ध विशेषज्ञ चिकित्सक उनके वीडियो में हमारी राय की पुष्टि करेंगे:
निष्कर्ष
सामान्य तौर पर, पायरोलिसिस एक बल्कि उपयोगी घटना है, जिसका व्यापक रूप से औद्योगिक रसायन विज्ञान में उपयोग किया जाता है।घरेलू स्तर पर, पायरोलाइटिक प्रक्रियाओं का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है, हालांकि दहनशील गैसों की पीढ़ी किसी भी लकड़ी से जलने वाले स्टोव या बॉयलर में होती है। इसलिए महंगा पायरोलिसिस मॉडल खरीदना व्यर्थ है।