열분해 현상은 항상 가열로 및 보일러에서 고체 연료의 연소와 함께 발생합니다. 공정의 규모는 연소 모드와 가정용 화력 발전소의 설계라는 두 가지 요소에 달려 있습니다. 우리는 목재 또는 석탄의 열분해, 산업 및 가정 조건에서의 사용 옵션에 대해 자세히 살펴 봅니다. 목표는 개인 주택을 난방하도록 설계된 고가의 "열분해"장비의 판매자 및 장인 제조업체가 발명 한 신화를 없애는 것입니다.
열분해 란?-공정 설명
이론적으로 수소와 탄소 화합물을 포함한 모든 물질을 태울 수 있습니다.
- 석탄;
- 천연 가스 (메탄, 프로판 등);
- 바이오 매스-신선하고 건조한;
- 목재 제품, 셀룰로오스, 보통 목재;
- 다양한 유형의 플라스틱;
- 천연 또는 인공 고무의 고무;
- 오일, 그 유도체;
- 다른 탄소 함유 폐기물.
출구에서 연소 된 덩어리의 초기 수분 함량에 따라 일정한 양의 열 에너지를 얻습니다. 프로세스를 설명하기 위해 화학식을 사용합니다.
연소는 빠른 산화 반응입니다. 이상적인 조건에서 각 탄소 원자는 2 개의 산소 입자와 결합하고 2 개의 수소 원자는 1 개의 산소 입자와 상호 작용합니다. 결과적으로, 무해한 화합물이 형성됩니다-이산화탄소 CO2 그리고 물. 후자는 가열 될 때 증발하여 방출 된 열의 일부를 제거합니다.
중요한 점. 실제 조건에서 모든 수소 및 탄소 원자가 산소 분자가 부족하여 짝을 찾는 것은 아닙니다. 따라서 연소 생성물의 조성에는 소량의 유해한 가연성 화합물-일산화탄소 (CO), 유리 수소 (N)가 포함됩니다2) 및 그을음 형태의 탄소.
열분해는 가열되고 유리 산소가 없을 때 발생하는 물질의 분해 반응입니다. 표시된 원리는 가스 발생 장치에 사용됩니다.
- 연료 (특히 목재)는 닫힌 금속 용기-반응기 내부에 배치됩니다.
- 용량은 특수 개구부를 통해 외부에서 500 ~ 900도까지 가열됩니다-계량 된 양의 공기가 공급됩니다.
- 고온의 영향으로 물질은 3 가지 주요 성분-일산화탄소 (CO), 수소 (N)로 분해됩니다.2) 및 고체 또는 액체 탄소 잔류 물. 소량의 이산화탄소와 수증기가 병렬로 형성됩니다.
- 휘발성 제품은 열분해 가스를 구성합니다-가연성 수소와 일산화탄소의 혼합물로 탱크는 별도의 파이프 라인을 통과합니다. 방출 된 기체 연료는 세척, 냉각 된 후 탱크로 펌핑됩니다.
참고. 생산 조건 하에서, 생성 된 합성 가스는 동일한 용량의 가스 발생기를 가열하도록 보내진다.
연소 및 열분해는 동시에 발생할 수있는 두 가지 공정입니다. 예 : 장작을 강렬하게 연소하는 동안 보일러 퍼니스에 소량의 일산화탄소, 무해한 CO가 생성됩니다.2 휠씬 크다. 그리고 그 반대의 경우, 장작을 번식시키는 과정에서 많은 수소와 가스가 방출되며 그중 일부는 CO로 변합니다.2 -산화. 즉, 그것은 모두 반응에 관련된 산소의 양에 달려 있습니다.
고습의 영향
출발 물질의 높은 수분 함량은 연소 및 열분해 반응에 동일하게 영향을 미친다. 목재 연소 과정을 고려하십시오.
- 연소시 방출 된 에너지는 목재에 포함 된 물을 증발시키는 데 소비됩니다. 배출구의 열량이 크게 감소하고 연료가 낭비됩니다.
- 수분은 물질의 열분해를 크게 느리게합니다.증발 된 물은 가열에 소비 된 열의 일부를 차지하지만 필요한 온도 (최소 500 ° C)는 달성되지 않습니다. 수분이 50 % 이상인 나무의 열분해는 거의 불가능합니다.
가스 발생기에서 나무를 열매로 태우거나 분해하기위한 습도의 가장 좋은 지표는 8 ... 15 %입니다. 집에서, 그러한 지표를 달성하는 것은 비현실적이며, 캐노피 아래에서 장작을 장기간 건조하면 20-25 %의 수분 함량을 얻을 수 있습니다.
참고. 공장에서 연료 펠릿 및 연탄을 제조 할 때 톱밥은 8-10 %의 지표로 건조됩니다. 완성 된 과립의 최대 습도는 15 %입니다.
열분해를 사용해야하는 이유
열분해 공정의 범위는 매우 넓습니다.
- 액체 탄화수소 공급 원료 (오일)를 가공하여 화학 산업을위한 프로필렌 및 에틸렌 생산.
- 목공 폐기물의 무산소 분해 방법으로 숯을 얻는다.
- 동일한 기술 공정이지만 공기 공급이 제한되어있어 메탄, 수소, 일산화탄소 및 중성 질소의 혼합물 인 나무에서 가연성 합성 가스를 생성 할 수 있습니다.
- 석탄-갈색 및 석재의 열분해-전체 가공 영역. 생성 된 화합물은 합성 가솔린, 코크스, 암모니아, 콜타르이다. 화학 산업에서 사용되는 톨루엔, 벤젠, 나프탈렌 및 다양한 페놀은 후자에서 채굴됩니다.
- 새로운 개발-도시 고형 폐기물, 자동차 타이어, 플라스틱, 유기물의 상업적 활용.
노트. 열분해 반응을 사용하는 가장 유명한 방법은 다음과 같습니다. 실제로는 더 많은 사용 사례가 있습니다. Wikipedia는 열분해 공정이 완전히 이해되지 않았으며 많은 프로젝트가 개발되고 있다고 주장합니다.
열분해를 위해 열분해로 및 다양한 반응기가 산업 분야에서 사용됩니다. 위의 다이어그램은 목재 폐기물과 톱밥을 가스 연료로 처리하는 가스 발생기를 보여줍니다. 여기서의 주요 역할은 직접 건식 증류 반응기에 의해 수행되며, 여기서 준비된 원료는 느린 연소에 의해 합성 가스로 가공된다.
중요한 뉘앙스. 열분해로 또는 가스 발생기에 적재하기 전에 목재를 항상 분쇄하여 수분 함량이 10 % 이하로 건조시킵니다.
산업 화학에서, 반응기가 짧은 시간 동안 700 ... 900 ° C의 온도로 가열 될 때 빠른 열분해 기술도 사용됩니다. 목표는 장비 생산성을 높이고 처리 속도를 높이는 것입니다.
가정용
가구 수준에서 열분해는 다음 문제를 해결하는 데 도움이됩니다.
- 기계적으로 제거 될 수없는 끈적한 지방 침전물로부터 오븐 또는 프라이어를 청소하는 단계;
- 숯 생산;
- 열분해 고체 연료 보일러로 개인 주택 난방.
팬을 청소하는 가장 좋은 방법은 오븐에 넣고 온도를 200 ... 250 ° C로 설정하고 30 분 동안 그대로 두는 것입니다. 산소가 없으면 침전물 파괴가 발생하고 재만 남게되며 밥솥 후드는 열분해 가스를 제거합니다.
참고. 열분해 세척 기능이 내장 된 오븐 모델이 있습니다. "구이"가 끝나면 내부 표면을 닦고 결과 재를 버리는 것만 남습니다.
숯은 바베큐 튀김, 대장간 및 기타 이국적인 목적으로 사용됩니다-자동차 가스 발전기에 연료를 공급합니다 (작동 방식, 별도의 재료로 읽음). 밀폐 된 컨테이너 내에서 목재 폐기물을 연소시키는 방법, 즉 열분해가 느려집니다.
우리는 열분해 목재 열 발생기와 관련된 문제를 자세하게 분석 할 것을 제안합니다.
열분해 TT 보일러에 대한 신화
가스 발생기 히터와 전통적인 직접 연소 보일러의 주요 구조적 차이는 하나가 아닌 2 개의 챔버입니다.두 소방 실 사이에 세라믹 노즐이 배치되며, 공기는 팬에 의해 강제됩니다. 열분해 장치의 금속 벽은 내화 벽돌 라이닝으로 보호됩니다. 그는 어떻게 작동합니까?
- 장작이나 석탄을 상부 (1 차) 방에 놓고 불에 태 웁니다.
- 자동화가 부스트 팬을 시작합니다.
- 화실의 온도가 500도까지 올라가면 열분해 가스의 방출이 시작됩니다.
- 연소 생성물의 일반적인 흐름에 의해 운반되는 이러한 휘발성 화합물은 하부 2 차 챔버로 들어가 산소가있는 상태에서 연소됩니다 (아마도).
실제로, 팬이 과잉 공기를 공급하기 때문에 합성 가스가 일차 노에서도 연소되기 시작합니다. 화염의 횃불 만 두 번째 방으로 보내집니다. 또한, 연소 생성물은 열교환 기의 열 파이프를 통해 이동하고 냉각제를 가열하고 굴뚝으로 날아간다.
부가. 히터가없는 또 다른 디자인이 있습니다. 팬이 없으면 보조 챔버가 상단에 있습니다. 열분해의 관점에서 볼 때, 개념은 작동하지 않으며, 장치는 일반 목재 화력 온수 보일러와 같은 기능을 수행하지만 클래식 제품보다 두 배나 비쌉니다.
열분해 열 발생기 (예 :이 장비의 제조업체, 판매자 및 가정 공예가)의 지지자는 TT 보일러에 다음과 같은 장점이 있습니다.
- 연료가 완전히 연소되고 재 팬의 나머지는 실질적으로 0입니다.
- 연소 시간-10 시간 이상;
- 대기로의 적은 양의 유해 배출물;
- 75 %의 효율을 가진 전통적인 보일러와 비교하여 86 ... 90 % (제조업체 지표)의 효율성으로 인한 높은 효율.
이 진술의 진실성을 알아 내려고합시다. 첫 번째 순간 : 화실에 마른 나무가로드 된 경우 (예 : 히터 사용 지침에 따라 필요) 연소 후에도 미세한 재가 남습니다. 팬에 의해 생성되고 노즐에서 가속되는 공기 흐름은 단순히 굴뚝에 가벼운 잔류 물을 불어 넣습니다.
결과는 거의 비어있는 재 팬이며 완전 연소의 환상입니다. 고전적인 터보 차저 TT 보일러에 마른 나무를 놓으면 바닥에 약간의 재가 생깁니다. 즉, 연소의 완전성은 열 발생기의 설계가 아니라 연료의 품질에 달려 있습니다.
논평. 습도가 50 % 이상인 생 장작을 놓으면 보일러에 부정적인 결과가 발생합니다. 이러한 옵션을 고려하는 것은 의미가 없습니다.
나머지 진술에 간단히 답하십시오.
- 10-12 시간의 연소 시간은 현실에 해당합니다. 또 다른 것은 지표가 많은 장작이있는 연료 챔버의 크기 (100 리터 이상)로 인해 달성된다는 것입니다. 열분해는 절대적으로 아무 관련이 없습니다.
- 보일러의 환경 보증은 사실입니다. 팬은 과도한 공기를 펌핑하며 독성 가스가 거의 생성되지 않습니다. 대기 모드에서는 산소가 용광로에 들어 가지 않고 장작이 천천히 번져서 유해한 배출량이 증가합니다.
- 보일러 효율 90 %는 동화입니다. 활성 연소 모드에서 보일러의 작동 원리는 효율이 75 %를 초과하지 않는 기존 장치의 터보 차저 버전과 유사합니다. 팬이 꺼지면 불꽃이 죽고 불씨는 거의 열을 방출하지 않습니다.
결론. 고체 연료 보일러의 가스 생성 모델을 얻는 것은 매우 모호한 작업입니다. 이 장치는 일반 버전보다 3 배 비싸고 안감으로 인해 두 배나 무겁습니다. 일반적으로 수제 열 발생기는 공장보다 열에 비해 안정적이고 저렴하지만 너무 부피가 큽니다. 효율성 및 기타 특성 측면에서 터빈이나 체인 트랙션 제어 기능을 갖춘 기존 TT 보일러보다 성능이 우수하지 않습니다.
잘 알려진 전문가가 그의 비디오에서 우리의 의견을 확인할 것입니다.
결론
일반적으로 열분해는 산업 화학에서 널리 사용되는 다소 유용한 현상입니다.가연성 가스의 발생은 목재 연소 스토브 또는 보일러에서 발생하지만 가정용 수준에서는 열분해 공정이 거의 사용되지 않습니다. 따라서 고가의 열분해 모델을 구입하는 것은 의미가 없습니다.