Gaz generator de gaz din carbune si lemn. Gaz de lemn

Mașină cu generator de gaz

În timpul celui de-al Doilea Război Mondial în Europa, aproape fiecare vehicul a fost transformat pentru a folosi lemnul drept combustibil.
Mașinile merg mai departe gaz de lemn(numit și g vehicule generatoare de gaz) deși își pierd eleganța în timpul aspect, dar sunt foarte eficiente în comparație cu omologii lor pe benzină în ceea ce privește respectarea mediului și pot fi egale cu vehiculele electrice.
Creșterea prețurilor la combustibil duce la un reînnoit interes pentru această tehnologie aproape uitată: în întreaga lume, zeci de pasionați circulă pe străzile orașului cu mașinile lor de casă, alimentate cu benzină.

Procesul de formare a gazului gazificator (sinteza gazului), în care materialul organic este transformat într-un gaz inflamabil, începe să apară sub influența căldurii la o temperatură de 1400 °C.

Prima utilizare a lemnului pentru a produce gaze inflamabile datează din 1870, când a fost folosit pentru iluminatul stradal și pentru gătit.

În anii 1920, un inginer german Georges Humbert dezvoltat generator, generarea de gaze lemnoase pentru uz mobil. Gazul rezultat a fost purificat, ușor răcit și apoi introdus în camera de ardere a motorului mașinii, în timp ce motorul practic nu avea nevoie de modificare.

A început în 1931 productie in masa Generatoare Embera. La sfârșitul anilor 1930, deja aproximativ 9.000 de vehicule foloseau generatoare de gaz exclusiv în Europa.

Al doilea razboi mondial

Tehnologiile de generare a gazelor au devenit comune în multe țări europene în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, din cauza restricțiilor și a penuriei de combustibili fosili și lichizi. Numai în Germania, până la sfârșitul războiului, aproximativ 500.000 de mașini au fost echipate cu generatoare de gaz pentru a funcționa cu gaz de lemn.

Mașini civile care generează gaz din al Doilea Război Mondial

Au fost construite aproximativ 3.000 de „benzinări” unde șoferii se puteau aproviziona cu lemne de foc. Nu numai mașini, dar și camioane, autobuze, tractoare, motociclete, nave și trenuri au fost dotate cu generatoare de gaz. Chiar și unele tancuri erau echipate cu generatoare de gaz, deși în scopuri militare germanii produceau combustibili sintetici lichizi (din lemn sau cărbune).

500.000 de vehicule civile alimentate cu gaz până la sfârșitul războiului din Germania

În 1942 (când tehnologia nu atinsese încă apogeul popularității), existau aproximativ 73.000 de mașini pe benzină în Suedia, 65.000 în Franța, 10.000 în Danemarca, 9.000 în Austria și Norvegia și aproape 8.000 în Elveția. În Finlanda existau 43.000 de vehicule pe gaz în 1944, dintre care 30.000 erau autobuze și camioane, 7.000 de mașini, 4.000 de tractoare și 600 de bărci.

Mașinile pe benzină au apărut și în SUA și Asia. În Australia erau aproximativ 72.000 de vehicule alimentate cu gaz. În total, în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, mai mult de un milion de vehicule cu gaz de lemn au fost în serviciu.

După război, când benzina a devenit din nou disponibilă, tehnologia generatoarelor de gaz a căzut aproape imediat în uitare. La începutul anilor 1950, în Germania de Vest au rămas doar aproximativ 20.000 de generatoare de gaz.

Program de cercetare în Suedia

Creșterea prețurilor la combustibil și încălzirea globală au dus la un interes reînnoit pentru lemn ca sursă directă de combustibil. Mulți ingineri independenți din întreaga lume s-au ocupat cu transformarea vehiculelor standard pentru a folosi gazul din lemn ca combustibil pentru vehicule. Este caracteristic faptul că majoritatea acestor generatoare moderne de gaz sunt dezvoltate în Scandinavia.

În 1957, guvernul suedez a creat un program de cercetare pentru a se pregăti pentru posibilitatea de a trece rapid mașinile la gaz de lemn în cazul unei penurii bruște de petrol. Suedia nu are rezerve de petrol, dar are păduri imense care pot fi folosite drept combustibil. Scopul acestui studiu a fost de a dezvolta o instalație îmbunătățită, standardizată, care poate fi adaptată pentru utilizare pe toate tipurile de vehicule. Această cercetare a fost susținută de producătorul auto Volvo. În urma studierii exploatării mașinilor și tractoarelor pe o lungime de 100.000 km, s-au obținut cunoștințe teoretice și experiență practică.

Unii ingineri amatori finlandezi au folosit aceste date pentru dezvoltare ulterioară tehnologie, cum ar fi Juha Sipilä (foto stânga).

Un generator de gaz din lemn arată ca un încălzitor mare de apă. Această unitate poate fi amplasată pe o remorcă (deși acest lucru îngreunează parcarea mașinii), în portbagajul unei mașini (ocupă aproape întregul portbagaj) sau pe o platformă din față sau din spate a mașinii (cea mai populară opțiune). in Europa). La pickup-urile americane, generatorul este plasat în pat. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, unele vehicule erau echipate cu un generator încorporat, complet ascuns vederii.

Combustibil pentru generator de gaz

Combustibilul pentru vehiculele pe gaz este alcătuit din lemn sau așchii de lemn (foto din stânga). Se poate folosi și cărbunele, dar acest lucru are ca rezultat o pierdere de până la 50% din energia conținută în biomasa originală. Pe de altă parte, cărbunele conține mai multă energie datorită puterii calorice mai mari, astfel încât gama de combustibili poate fi variată. În principiu, se poate folosi orice material organic. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial s-a folosit cărbune și turbă, dar principalul combustibil era lemnul.

Volvo olandez 240

Una dintre cele mai de succes mașini generatoare de gaz a fost construită în 2008 de olandezul John. Multe mașini echipate cu generatoare de gaz erau voluminoase și nu prea atractive. Volvo 240 olandez este echipat cu un sistem generator de gaz modern din oțel inoxidabil și are un aspect modern, elegant.

„Gazul de lemn nu este atât de greu de făcut”, spune John, dar gazul de lemn pur este mult mai dificil de produs. John are multe plângeri cu privire la sistemele generatoare de gaz pentru automobile, deoarece gazul pe care îl produc conține multe impurități.

John din Olanda crede cu fermitate că unitățile generatoare de gaze care produc gaz de lemn sunt mult mai promițătoare pentru uz staționar, de exemplu, pentru încălzirea spațiilor și pentru nevoile casnice, pentru generarea de energie electrică și pentru industrii similare. Vehiculul generator de gaz Volvo 240 este conceput în primul rând pentru a demonstra capacitățile tehnologiei generatoare de gaz.

O mulțime de oameni admiratori și interesați se adună mereu lângă mașina lui John și lângă mașini similare care generează gaz. Cu toate acestea, unitățile generatoare de gaz pentru automobile sunt pentru idealiști și pentru vremuri de criză, spune John.

Capabilitati tehnice

Generatorul de gaz Volvo 240 ajunge viteza maxima 120 de kilometri pe oră (75 mph) și poate menține o viteză de croazieră de 110 km/h (68 mph). „Rezervorul de combustibil” poate conține 30 kg (66 lb) de lemn, suficient pentru aproximativ 100 de kilometri (62 mile), comparabil cu o mașină electrică.

Dacă bancheta din spate este încărcată cu saci de lemn, autonomia crește la 400 de kilometri (250 de mile). Din nou, aceasta este comparabilă cu o mașină electrică dacă spațiul pentru pasageri este sacrificat pentru a instala baterii suplimentare, așa cum este cazul mașinii electrice Tesla Roadster sau Mini Cooper. (Pe lângă orice altceva dintr-un generator de gaz, trebuie să luați periodic un sac de lemn de pe bancheta din spate și să îl turnați în rezervor).

Generator de gaz remorcat

Există o abordare fundamental diferită pentru modernizarea mașinilor cu sisteme generatoare de gaz. Aceasta este o metodă de a pune gaz pe o remorcă. Vesa Mikkonen a adoptat această abordare. Cea mai recentă lucrare a lui este Lincoln Continental 1979 Mark V cu motor pe benzină, un coupe american mare și greu. Lincoln consumă 50 kg (110 lb) de lemn pentru fiecare 100 de kilometri (62 mile) parcurși și este semnificativ mai puțin eficient decât Volvo de la John. Wes Mikkonen a transformat și o Toyota Camry, o mașină mai eficientă din punct de vedere al consumului de combustibil. Această mașină consumă doar 20 kg (44 lb) de lemn pentru același kilometraj. Cu toate acestea, remorca a rămas aproape la fel de mare ca și mașina în sine.

Optimizarea vehiculelor electrice poate avea loc prin reducerea dimensiunii și luminozitatea greutate totală. Această metodă nu funcționează cu verii săi mașini care generează gaz. Deși de la al Doilea Război Mondial, mașinile pe benzină au devenit mult mai avansate. Mașinile din timpul războiului puteau parcurge 20 - 50 de kilometri pe o benzinărie și aveau caracteristici de dinamică și viteză scăzute.

Mașina din lemn cu generatoare de gaz a lui Jost Konin

„Mișcă-te în jurul lumii cu un ferăstrău și un topor”, a fost motto-ul olandezului Joost Conijn, care și-a luat mașina și remorca cu benzină într-o călătorie de două luni prin Europa, fără să-și facă griji pentru benzinării (pe care nu le-a văzut). În România).

Deși remorca din această mașină a fost folosită în alte scopuri, pentru a stoca o rezervă suplimentară de lemn de foc, crescând astfel distanța dintre „alimentări”. Interesant, Jost a folosit lemnul nu numai ca combustibil pentru mașini, ci și ca material de construcții pentru masina in sine.

În anii 1990, hidrogenul era considerat un combustibil alternativ al viitorului. Apoi s-au pus mari speranțe pe biocombustibili. Mai târziu, dezvoltarea a atras multă atenție tehnologii electriceîn industria auto. Dacă această tehnologie nu primește continuarea ulterioară (există condiții prealabile obiective pentru aceasta), atunci atenția noastră se va putea trece din nou la mașinile care generează gaz.

În ciuda dezvoltării mari a tehnologiilor industriale, utilizarea gazului lemnos în mașini prezintă un interes din punct de vedere al mediului, în comparație cu alți combustibili alternativi. Gazeificarea lemnului este ceva mai eficientă decât arderea convențională a lemnului, deoarece arderea convențională pierde până la 25% din energia conținută. Când utilizați un generator de gaz într-o mașină, consumul de energie crește de 1,5 ori în comparație cu o mașină care funcționează cu combustibil pe benzină (inclusiv pierderi pentru preîncălzirea sistemului și o creștere a greutății mașinii în sine). Dacă luăm în considerare că energia necesară nevoilor este transportată și apoi produsă din petrol, atunci gazeificarea lemnului rămâne eficientă în comparație cu benzina. De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că lemnul este o sursă regenerabilă de energie, în timp ce benzina nu este.

Avantajele mașinilor cu generatoare de gaz

Cel mai mare avantaj al vehiculelor pe gaz natural este că folosesc combustibil regenerabil fără nicio pre-tratare. Iar transformarea biomasei în combustibili lichizi, cum ar fi etanolul sau biodieselul poate necesita mai multă energie (inclusiv CO2) decât cea conținută în materia primă originală. Într-un vehicul alimentat cu gaz, nu se utilizează energie pentru a produce combustibil, cu excepția tăierii și tăierii lemnului.

O mașină care generează gaz nu are nevoie de baterii chimice puternice și acesta este un avantaj față de o mașină electrică. Bateriile chimice tind să se auto-descarce și trebuie să vă amintiți să le încărcați înainte de utilizare. Dispozitivele care produc gaz de lemn sunt, parcă, baterii naturale. Nu este nevoie de procesare de înaltă tehnologie a bateriilor chimice uzate și defecte. Deșeul de la instalația generatoare de gaz este cenușa, care poate fi folosită ca îngrășământ.

Un generator de gaz auto proiectat corespunzător provoacă o poluare semnificativ mai mică a aerului decât un vehicul pe benzină sau diesel.

Gazeificarea lemnului este mult mai curată decât arderea directă a lemnului: emisiile în atmosferă sunt comparabile cu cele de la arderea gazelor naturale. În timpul funcționării, o mașină electrică nu poluează atmosfera, dar mai târziu, pentru a încărca bateriile, trebuie să aplici energie, care în prezent este extrasă în mod tradițional.

Dezavantajele mașinilor care generează gaz

În ciuda numeroaselor avantaje în operarea vehiculelor care generează gaz, trebuie înțeles că acest lucru nu este cel mai mare soluție optimă. Instalația care produce gaz ocupă mult spațiu și cântărește câteva sute de kilograme - și toată această „plantă” trebuie purtată cu tine și pe tine. Echipamentul de gaz este mare datorită faptului că gazul de lemn are o energie specifică scăzută. Valoarea energetică a gazelor de lemn este de aproximativ 5,7 MJ/kg, față de 44 MJ/kg pentru benzină și 56 MJ/kg pentru gazul natural.

Când rulați pe gaz natural, nu este posibil să obțineți viteză și accelerație ca la benzină. Acest lucru se datorează faptului că gazul de lemn este format din aproximativ 50% azot, 20% monoxid de carbon, 18% hidrogen, 8% dioxid de carbon și 4% metan. Azotul nu sprijină arderea, iar compușii de carbon reduc arderea gazelor. Datorită conținutului ridicat de azot, motorul primește mai puțin combustibil, rezultând o reducere a puterii cu 30-50%. Datorită arderii lente a gazului, practic nu se folosesc viteze mari, iar caracteristicile dinamice ale mașinii sunt reduse.

Opel Cadet echipat cu un generator de gaz

Mașinile cu o capacitate mică a motorului pot fi echipate și cu generatoare de gaz din lemn (de exemplu, Opel Kadett din imaginea de mai sus), dar este totuși mai bine să echipați mașinile mari cu motoare puternice cu generatoare de gaz. La motoarele de putere redusă, în unele situații, există o lipsă severă de putere și dinamică a motorului.

Unitatea generatoare de gaz în sine poate fi făcută mai mică pentru o mașină mică, dar această reducere nu va fi proporțională cu dimensiunea mașinii. Generatoarele de gaz au fost proiectate și pentru motociclete, dar dimensiunile lor totale sunt comparabile cu cele ale unui sidecar pentru motociclete. Deși această dimensiune este semnificativ mai mică decât dispozitivele pentru un autobuz, camion, tren sau navă.

Ușurința în utilizare a unui vehicul generator de gaz

O altă problemă cunoscută cu mașinile pe benzină este că nu sunt foarte ușor de utilizat (deși s-au îmbunătățit mult față de tehnologia folosită în timpul războiului). Cu toate acestea, în ciuda îmbunătățirilor, un generator modern de gaz durează aproximativ 10 minute pentru a atinge temperatura de funcționare, așa că nu veți putea intra în mașină și să plecați imediat.

În plus, înainte de fiecare realimentare ulterioară, este necesar să îndepărtați cenușa cu o spatulă - deșeuri de la arderea anterioară. Formarea rășinii nu mai este la fel de problematică ca acum 70 de ani, dar și acum este un moment foarte critic, deoarece filtrele trebuie curățate regulat și eficient, ceea ce necesită întreținere suplimentară frecventă. În general, o mașină pe benzină necesită o bătaie de cap suplimentară, care este complet absentă în funcționarea unei mașini pe benzină.

Concentrațiile mari de monoxid de carbon mortal necesită precauții suplimentare și monitorizare împotriva posibilelor scurgeri de conducte. Dacă instalația este situată în portbagaj, atunci nu ar trebui să vă zgâriați cu senzorul de CO din mașină. Nu puteți porni sistemul de generare a gazului într-o încăpere (garaj), deoarece trebuie să existe o flacără deschisă la pornire și intrarea în modul de funcționare (figura din stânga).

Producția în masă de mașini pe benzină

Generatorul de gaz Volkswagen Beetle produs la fabrică

Toate vehicule, descrise mai sus, au fost construite de ingineri amatori. Se poate presupune că dacă s-ar fi decis să se producă profesional mașini generatoare de gaz în condiții de fabrică, atunci, cel mai probabil, multe dintre neajunsuri ar fi fost eliminate, și ar fi existat mai multe avantaje. Astfel de mașini ar putea arăta mai atractive.

De exemplu, la Volkswagen-urile produse în fabrică în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, întregul mecanism de generare a gazului era ascuns sub capotă. Pe partea din față a capotei era doar o trapă pentru încărcarea lemnului de foc. Toate celelalte părți ale instalației nu erau vizibile.

O altă opțiune pentru o mașină cu generator de gaz produsă din fabrică este Mercedes-Benz. După cum puteți vedea în fotografia de mai jos, întregul mecanism al generatorului de gaz este ascuns sub capota portbagajului.

Despăduriri

Din păcate, utilizarea sporită a gazului lemnos și a biocombustibililor poate duce la formare noua problema. Și producția în masă de mașini pe benzină ar putea înrăutăți această problemă. Dacă începem să creștem semnificativ numărul de mașini care folosesc gaz de lemn sau biocombustibil, oferta de copaci va începe să scadă cu aceeași cantitate, iar terenurile agricole vor fi sacrificate pentru cultivarea culturilor de biocombustibili, ceea ce ar putea duce la foamete. Utilizarea echipamentelor de generare a gazelor în Franța în timpul celui de-al Doilea Război Mondial a determinat o scădere bruscă a rezervelor forestiere. La fel, alte tehnologii de producere a biocombustibililor duc la o scădere a cultivării plantelor utile omului.

Deși, prezența unei mașini care generează gaz poate duce la o utilizare mai moderată a acesteia:
încălziți generatorul de gaz timp de 10 minute sau folosiți o bicicletă pentru a merge la magazinul alimentar - cel mai probabil alegerea se va face în favoarea acestuia din urmă;
tăierea lemnelor timp de 3 ore pentru o excursie la plajă sau luarea cu trenul – probabil că alegerea va fi în favoarea acestuia din urmă.

Trebuie să petreceți cel puțin 10 minute pentru a porni și a încălzi generatorul de gaz

Oricum ar fi, mașinile pe benzină nu se potrivesc mașinilor pe benzină și diesel. Doar o penurie globală de petrol sau o creștere foarte mare a prețului acestuia ne pot obliga să trecem la o mașină care generează gaz.

Pe baza materialelor de la: sintezgaz.org.ua

generator de gaz, generator de gaz DIY, generator de gaz, generator de gaz de uz casnic, generator, mașină generator de gaz

Gazul natural este cea mai ieftină sursă de energie pentru un sistem de încălzire. Dar gazul nu este atât de ieftin în zilele noastre. Prin urmare, mulți proprietari preferă să folosească generatoare alternative de gaz care funcționează pe lemn sau rumeguș în sistemele lor de încălzire.

Și în acest articol ne vom uita la procesul de creare a unui astfel de generator de gaz. După ce ați studiat acest material, veți putea să asamblați un generator de gaz pe lemne cu propriile mâini și să profitați de toate beneficiile cale alternativă Incalzi.

Gazul combustibil poate fi produs nu numai dintr-un puț. De exemplu, dacă încălziți lemne de foc la 1100 de grade Celsius, limitând accesul oxigenului în zona de oxidare a combustibilului, procesul de ardere va intra în stadiul de descompunere termică - piroliză. Rezultatul pirolizei va fi conversia celulozei în olefine cu greutate moleculară mică - gaze inflamabile etilenă și propilenă.

În plus, eficiența unui cazan de „piroliză” este de 1,5-2 ori mai mare decât cea a unui „încălzitor” cu combustibil solid convențional.. La urma urmei, olefinele cu molecularitate scăzută eliberate în timpul pirolizei eliberează mult mai multă energie în timpul arderii decât arderea celulozei.

Ca urmare, un generator care utilizează rumeguș, lemn de foc, turtă sau orice altă sursă de celuloză funcționează conform următoarei scheme:

• În camera de ardere primară, ca rezultat al pirolizei clasice, celuloza este transformată în olefine cu greutate moleculară mică.
• În etapa următoare, olefinele obținute în urma pirolizei trec printr-o serie de filtre care purifică gazele inflamabile din impurități - acid acetic și formic, funingine, cenușă etc.
• După filtrare, gazele trebuie să fie răcite, deoarece combustibilul încălzit eliberează mai puțină energie în etapa finală a oxidării.
• În continuare, gazele răcite trec în camera de ardere secundară, unde are loc oxidarea finală (combustia), însoțită de eliberarea de energie absorbită de pereții (corpul) cazanului. Mai mult, o porțiune separată de aer este pompată în camera de ardere secundară a gazelor, deoarece camera primară funcționează în condiții de alimentare limitată cu oxigen.

Pereții încălziți ai cazanului pot fi conectați la o „cămașă” de apă, transformând generatorul de gaz într-un cazan obișnuit de încălzire a apei sau utilizați ca element de încălzire al unui convector de aer.

De ce este acest lucru benefic?

Construind un generator de gaz din lemn cu propriile mâini, puteți conta pe următoarele beneficii:

• Consum redus de combustibil. La urma urmei, eficiența unui cazan cu un generator de gaz este de 90-95 la sută, în timp ce cea a unui cazan cu combustibil solid este de doar 50-60 la sută. Adică, pentru a încălzi aceeași încăpere, generatorul de gaz va cheltui nu mai mult de 60 la sută din combustibilul consumat de un cazan convențional cu combustibil solid.
• Proces lung de ardere. Piroliza lemnului de foc are loc în 20-25 de ore, iar procesul de descompunere termică a cărbunelui se încheie în 5-8 zile. Prin urmare, încărcarea lemnului de foc în cazan se poate face doar o dată pe zi. Și dacă folosiți cărbune, atunci centrala este „încărcată” o dată pe săptămână!
• Capacitatea de a folosi orice sursă de celuloză ca combustibil - de la tort și paie până la lemn viu cu un conținut de umiditate de aproximativ 50 la sută. Adică nu mai trebuie să vă faceți griji cu privire la „uscăciunea” lemnului de foc. Mai mult decât atât, în focarul unor modele de cazane generatoare de gaz pot fi încărcați chiar și bușteni de un metru lungime, fără măcinare (despicare) prealabilă.
• Nu este nevoie să curățați atât coșul de fum, cât și orificiul de ventilație. Piroliza utilizează combustibil fără reziduuri, iar produsul oxidării olefinelor este vapori de apă obișnuiți.

În plus, este necesar să rețineți capacitatea de a automatiza complet procesul de funcționare a cazanului.

Desigur, nu puteți crea un generator de gaz complet automat cu propriile mâini, dar modelele industriale pot funcționa săptămâni întregi, consumând combustibil dintr-un buncăr și controlând procesul de încălzire a lichidului de răcire fără participarea operatorului.

Partea negativă a practicii de utilizare a generatoarelor de gaz pe lemne include următoarele fapte:

• Acest tip de cazan este foarte scump. Prețul celei mai ieftine versiuni a cazanului „piroliză” este de două ori mai mare decât costul omologul său cu combustibil solid. Prin urmare, cei mai zeloși proprietari preferă să construiască un generator de gaz folosind lemn cu propriile mâini.
• Un astfel de cazan funcționează cu energie electrică, care este utilizată pentru a furniza energie sistemelor de suflare a aerului în camerele de ardere. Adică, dacă nu există electricitate, nu există căldură. Dar un cuptor obișnuit va „funcționa” oriunde.
• Cazanul generează constant putere mare. Mai mult, o scădere a intensității încălzirii va provoca o defecțiune a întregului sistem - în loc de olefine inflamabile, gudronul obișnuit va intra în camera secundară.

Dar toate deficiențele „se răsplătesc” cu o abundență de caracteristici pozitive și funcționarea economică a dispozitivului de încălzire. Prin urmare, achiziționarea unui generator de gaz și chiar mai mult autoconstrucție un astfel de „dispozitiv de încălzire” este o afacere foarte profitabilă. Și mai jos în text vom descrie procesul de creare a unui generator de gaz pe lemne.

Cum să faci un generator de gaz cu propriile mâini?

Înainte de a asambla generatorul de gaz și de a transforma acest dispozitiv într-un cazan de încălzire, trebuie să pregătim componentele și piesele din care va fi asamblată această unitate.

Mai mult, designul clasic al unui generator de gaz pe lemne presupune utilizarea următoarelor componente în timpul procesului de asamblare:

• În primul rând, carcasa este baza viitoarei unități; toate componentele cazanului vor fi instalate în partea interioară a acestei unități. Caroseria este asamblată din unghiuri și tablă de oțel, tăiată și tăiată în prealabil după șabloane și desene.
• În al doilea rând, buncărele sunt containere pentru depozitarea combustibilului (lemn de foc, cărbune, paleți etc.). Buncărul este asamblat din foi laminate și montat în carcasă. Mai mult, o parte din spațiul interior al carcasei poate fi alocată acestei unități, delimitându-l cu ajutorul plăcilor metalice din oțel cu emisii reduse de carbon.
• În al treilea rând, camera de ardere - este plasată în partea de jos a buncărului. La urma urmei, sarcina principală a acestei unități este de a genera temperaturi ridicate, astfel încât camera este realizată din oțel rezistent la căldură. Iar capacul buncărului este sigilat, prevenind saturarea neautorizată a camerei de ardere cu oxigen.
• În al patrulea rând, gâtul camerei de ardere este o zonă specială în care se realizează crăparea rășinilor. Această parte a camerei este separată de corp folosind garnituri de azbest.
• În al cincilea rând, cutia de distribuire a aerului este o unitate specială situată în afara carcasei. Mai mult, introducerea racordului distribuitorului de aer în carcasă se realizează cu ajutorul unei supape de reținere. Această unitate asigură fluxul de oxigen în camera de ardere a olefinelor, prevenind evacuarea gazelor inflamabile din camera de ardere.
• În al șaselea rând, un set de filtre și o țeavă care conectează gâtul camerei de ardere a lemnului de foc de camera de ardere a olefinelor.

În plus, vom avea nevoie de un grătar - este necesar pentru a separa cărbunii din camera de ardere, grinzi și uși - acestea oferă acces la cavitatea carcasei, inclusiv buncărul sau camera de ardere.

După pregătirea tuturor elementelor specificate, putem începe asamblarea generatorului de gaz, realizată conform următorului plan:

• În primul rând, corpul este asamblat.
• Apoi, în carcasă este instalat un buncăr cu o cameră de ardere, completând designul cu grătare și un canal de alimentare (suflante).
• Gâtul camerei de ardere a lemnului este conectat printr-o țeavă la camera de ardere a olefinelor. Mai mult, conducta poate duce la un sistem de racire cu gaz montat in exteriorul carcasei.
• O cutie de distribuire a aerului este asamblată în partea superioară a carcasei, după ce a pregătit în prealabil intrarea olefinelor în camera de ardere folosind o supapă de reținere.
• În continuare, pe balamale sunt montate ușa de la buncăr și trapele către camerele de ardere (atât lemn de foc, cât și olefine).

Cazanul astfel asamblat este echipat cu compresoare de aer (distribuitor de aer și conductă de alimentare în camera de ardere a lemnului de foc) și o conductă de evacuare (coș de fum). Ei bine, la sfârșit, pe corpul cazanului este instalată o cămașă de apă cu fitinguri de intrare și ieșire, de preferință în zona camerei secundare de ardere, în care va circula lichidul de răcire. În plus, mantaua poate fi plasată în pereții dubli ai carcasei sau ai camerei de ardere a olefinelor.

Cantitatea și compoziția gazului depind în principal de temperatura și viteza de distilare. În condiții normale, gazul este format din acid carbonic, monoxid de carbon și o cantitate mică de metan, hidrocarburi alifatice nesaturate și hidrogen. La pagina 51 au fost indicate randamentele acestor componente de gaz lemnos obținute de Klason " OM pentru distilarea uscată a pinului, molidului, mesteacănului și fagului, calculată ca procent din greutatea lemnului uscat. Compoziția procentuală medie a gazului din rocile de mai sus, dar în volum, va fi după cum urmează:

СОз. . . ... . -57,1*

CO...................... - 32,7 "

С4Н4 ■ ... . . -

Bergstrom și Weslen oferă următoarele cifre pentru compoziția gazului obținut prin distilarea uscată a lemnului de pin uscat la aer în cuptoare suedeze încălzite intern*.

COj.................... 50-56N

CO................. 28-“el

Сн«................. 18 N

Hidrocarburi grele 2-3 Heu...... . 0,5-14

Randamentul acestui gaz este de aproximativ 18% din greutatea lemnului uscat. Conținutul său de metan de 18% pare prea mare, deoarece VaK corespunde aproape întregii cantități de grupări metoxil din arbore, în timp ce alte produse de distilare uscată conțin și cantități semnificative de metoxil.

Conform cercetărilor lui F. Fischer, gazele formate în timpul distilării uscate a lemnului în retorte de fier au următoarea compoziție medie în volum, derivată dintr-un număr mare de analize:

TOC o "1-3" h z С02 ....................... 59,0*

ASA DE..... .33, el

CH< ....... . 3,5*

Hidrogen........................ 3,0*

Compoziția gazului de lemn nu este, în general, constantă pe toată perioada eliberării sale din aparatul de distilare și variază în funcție de stadiul de dezvoltare. La început, din aparat se eliberează doar aerul conținut de lemn și aparat, apoi apare un gaz, format aproape exclusiv din CO2 și CO2 și este ușor inflamabil. Abia după ce toată apa s-a evaporat din copac începe dezvoltarea puternică a gazelor cu un conținut semnificativ de hidrocarburi și hidrogen, care ard ușor. În următoarea etapă a procesului, eliberarea gazelor scade, dar inflamabilitatea acestora nu slăbește.

Deși cantitatea mică de aer la începutul distilării uscate a lemnului reprezintă o parte complet normală a gazului, în unele cazuri, de exemplu în astfel de instalații care funcționează prin aspirarea gazului lemnos de către un ventilator, acest amestec de aer poate creste semnificativ. Klar dă un exemplu când cantitatea de oxigen din gaz a ajuns la 6%. Eu personal a trebuit să observ într-un cuptor de cărbune din sistemul A Șiși conținut nou de oxigen 2-5 și chiar 4 °/o, care a fost adesea însoțită de zgomote de popping, mai ales la transferul gazelor de la un regenerator la altul.

Pe lângă aer, gazele care ies din frigider mai conțin o anumită cantitate de oțet de lemn și rășină, cu care gazele sunt saturate mai mult sau mai puțin, în funcție de temperatura apei de răcire și de presiunea care predomină în conductele frigorifice. Cu cât se formează mai multe gaze în timpul distilării uscate a lemnului și cu cât ies mai calde din frigider, cu atât pierderile sunt mai mari. acid acetic si in special alcool de lemn, rezultat din saturarea gazelor componente otet de lemn. Prin urmare, pentru a evita această pierdere, este necesar ca, în primul rând, cantitatea de gaze formate să fie minimă, iar acest lucru se realizează prin scăderea temperaturii de distilare, în al doilea rând, ca temperatura gazelor la ieșirea din frigider să nu crească peste. 20° C și c 3, acces aer la aparatul de distilare bate Redus la minimum, deoarece din cauza fluxului de aer cantitatea de gaze crește, iar din cauza oxidării, are loc pierderea de produse, în special de alcool metilic,

Pe măsură ce cantitatea de hidrocarburi din gaz crește, puterea lor calorică crește. Am văzut deja în tabelul lui Huon că gazul în stadiul inițial al dezvoltării sale dă doar 1100 fecale, Pe 1 cub m, la sfârșitul distilării conținutul său de calorii ajunge la 4780 cal. pe cub, m.

Dacă luăm gaz de lemn din compoziția indicată de F. Fischer „oM, atunci puterea sa calorică este 1312,8 cal., Acestea. 1 cub, m gazul la 16°C și presiunea atmosferică normală eliberează cantitatea specificată de căldură la ardere; greutate 1 cub, m un astfel de gaz este egal cu 1,479 kg. Conținutul caloric util al gazului în practică este redus semnificativ din cauza pierderii inevitabile de căldură și, conform calculelor, este egal cu 864 hal. În practică, se poate presupune că 100 kg lemn dau * în timpul distilării uscate maxim 20 - 26 kg de gaz, adică. aproximativ 15 cub m , care au o putere calorică utilă de 864 "pi. iti vor da totul 12 960fecale, Comparând valoarea acestui gaz cu puterea calorică teoretică a cărbunelui bun de 7000 al. iar de la practic 50 00 cal, constatăm că acest gaz, din punct de vedere al capacității sale de combustibil, poate înlocui 2,5 kg de piatră

5000 I. Când gazul de lemn este încălzit de gazele de ardere care ies în coș, valoarea combustibilului acestuia poate crește la o valoare calorică de 3,3 kg cărbune.

Datorită puterii calorice semnificative a gazului lemnos, în fabricile de distilare a lemnului uscat acesta nu este eliberat în aer, ci ars sub retorte, ceea ce face economii de aproximativ 10% la cărbune, sau este folosit drept combustibil pentru motoare pe gaz, ce înseamnă *az sau 100 kg arbore, echivalent cu 3 xg cărbune de piatră, dezvoltă energie egală cu 3,75 cai putere pe oră.

Din punct de vedere istoric, chimia forestieră a apărut cu mult înainte de apariția petrochimiei. Arderea cărbunelui, de exemplu, are o istorie de o mie de ani, iar arzătorul de cărbune (în engleză charcoal-burner sau collier, germană Köhler) este un personaj în multe povesti din folclor. Pe vremuri, cărbunele era produs în grămezi sau gropi; acum se folosește echipamente speciale pentru aceasta. Europa încă consumă cantități mari de cărbune. În Rusia, producția chimică a lemnului a început să se dezvolte intens în epoca Petru cel Mare.

Cunoscuții chimiști autohtoni D.I. s-au ocupat de probleme de chimie forestieră. Mendeleev, V.E. Tișcenko, E.I. Orlov și alții.

În perioada sovietică, au existat numeroase fabrici chimice forestiere (biochimice) în aproape fiecare regiune și republică a URSS. Odată cu dezvoltarea petrochimiei, întreprinderile chimice forestiere și-au pierdut oarecum importanța și unele dintre ele au fost reutilizate pentru a produce alte produse. De exemplu, celebra fabrică din Moscova mobilier tapitat„Kuzminki” a fost o fabrică chimică de lemn în anii 50 ai secolului trecut. În perioada „perestroikei”, multe fabrici autohtone biochimice din lemn au dat faliment din mai multe motive obiective și subiective, la fel ca multe alte întreprinderile tehnologice. Prin urmare, țara noastră importă acum acid acetic și alte produse chimice forestiere.

În străinătate situația este diferită. Interesul pentru utilizarea resurselor biologice regenerabile (biomasă) este în continuă creștere. Biomasă (biomaterie, biotă) - masa totală a organismelor vegetale și animale prezente în biogeocenoza planetei este de aproximativ 2,4 ∙ 10 12 tone, 97% din această cantitate este ocupată de plante și 3% de organisme animale. Prelucrarea tehnică a bioresurselor (biorafineria) este una dintre ramurile cu cea mai rapidă creștere a științei, tehnologiei și afacerilor.

Resurse de biomasă pentru gazificare

În țara noastră există o mulțime de materii prime biologice accesibile economic - lemn de foc, scoarță, crengi, cioturi și alte deșeuri forestiere, deșeuri de prelucrare a lemnului și de producție de mobilă, lignină, deșeuri de curățare a cerealelor, diverse tipuri de paie și tulpini de plante (grâu, orez, in, porumb, floarea soarelui, bumbac etc.), trestie, seminte de fructe si coji de nuci, diverse deseuri industriale si menajere. În multe locuri, materiile prime pentru gazificare se află literalmente sub picioare. Potrivit diverselor estimări, în Rusia se acumulează anual până la 300 de milioane de tone de diverse deșeuri organice, inclusiv. până la 50 de milioane de tone de deșeuri menajere.

Câteva proprietăți ale diferitelor deșeuri care conțin ligno în comparație cu cărbunele:

Materii prime	Valoare calorica mJ/kg	Umiditate %	Frasin %
cărbune	25-32	1-10	0,5-6
lemn	10-20	10-60	0,2-1,7
paie	14-16	4-5	4-5
coajă de orez	13-14	9-15	15-20
bumbac	14	9	12
porumb	13-15	10-20	2-7

Există șase domenii principale de utilizare a potențialului energetic al materiilor prime biologice și al deșeurilor:

Gazeificarea biomasei este una dintre cele mai ieftine și mai ecologice moduri de a produce energie electrică și termică. Există două modalități directe de obținere a gazului din biomasă - microbiologică și termică (pirolitică). Lemnul conține puțină apă și se biodegradează destul de lent. Prin urmare, pentru acesta și pentru majoritatea deșeurilor care conțin celuloză și lignină, cel mai simplu și cel mai mod eficient gazeificarea este gazeificare termică (pirolitică).

Ce este piroliza?

Piroliza (din greaca pyr - foc si lysis - descompunere) este un proces de descompunere termica a compusilor organici sub influenta temperaturii ridicate. Cel mai simplu tip de piroliză este arderea obișnuită a materialelor (lemn, cărbune, turbă etc.) într-un foc, foc sau cuptor, iar procesele de piroliză a materiei organice joacă un rol important în gătit. Piroliza este uneori numită și distilare uscată.

Piroliza este unul dintre cele mai importante procese chimice utilizate în energie și diverse productie industriala- metalurgie, petrochimie etc. De exemplu, metoda pirolizei produce substanțe atât de importante din punct de vedere economic și tehnic precum cărbune, cocs, divinil, etilenă, propilenă, benzen etc. În industrie, petrolul, cărbunele, turba, lemnul, deșeurile agricole, deșeurile industriale, deșeurile menajere etc. sunt supuse pirolizei.

Piroliza este una dintre domeniile importante din chimia forestieră și este folosită pentru a produce cărbune, terebentină, gudron, acid acetic, alcool metilic, acetonă și alte substanțe.

Piroliza industrială a lemnului și a altor tipuri de biomasă este un proces chimic complex care are loc sub formă de diferite reacții și transformări și se realizează în prezența limitată (reglementată) a oxigenului atmosferic. Nu există o descriere universală a proceselor care au loc în timpul pirolizei biomasei, deoarece aceste procese sunt multicomponente și multifactoriale.

În funcție de condițiile procesului (tipul materiei prime, gradul de măcinare, temperatură, presiune, concentrația de oxigen, apă, prezența catalizatorilor) și de proiectarea reactorului (cuptor, coloană, retortă etc.), piroliza are loc diferit cu eliberarea diferitelor substanțe solide, lichide și gazoase. Există câteva zeci de tipuri de reactoare pirolitice (cuptoare, retorte, coloane etc.). Trebuie avut în vedere faptul că diferitele tipuri de materii prime care conțin celuloză au compoziții chimice diferite, ceea ce afectează într-o anumită măsură randamentul produselor de piroliză rezultate.

Descompunerea termică a compușilor organici complecși de origine biologică începe la temperaturi apropiate de 100 ° C. Descompunerea principalelor substanțe ale lemnului în timpul pirolizei începe la o temperatură de aproximativ 200 ° C, dar procesele principale au loc la temperaturi de 400-800 ° C. ° C. În unele cazuri, piroliza materiei organice se realizează la temperaturi și mai mari 1300-1800 ° C, incl. folosind generatoare electrice de plasmă.

Compoziția lemnului include 45–60% celuloză, 15–35% lignină și 15–25% hemiceluloză, precum și pectati de calciu și magneziu, rășini, gume, grăsimi, taninuri, pigmenți și minerale. Substanța uscată a lemnului conține aproximativ 50% carbon, 6% hidrogen, 44% oxigen, aproximativ 0,2% azot și nu mai mult de 1% sulf. Conținutul de minerale (conținutul de cenușă) al lemnului este de 0,2 - 1%. În ramurile copacilor poate exista până la 2% cenușă, în rădăcini până la 5%. De la 10 la 25% din cenușa de lemn (Na2CO3 și K2CO3) sunt solubile în apă; cele mai importante dintre substanțele insolubile din cenușă sunt varul, dioxidul de carbon, silicatul și sărurile fosfatice de magneziu, fier și mangan. Punctul de topire al cenușii de lemn este de 1400 ° C.

Exista tipuri diferite sisteme de piroliză care vizează producerea diverselor produse solide, lichide și gazoase - cărbune, alcool, acid, combustibil sintetic lichid și gaz generator etc.

La pirolizare în cărbune, randamentul util este de până la aproximativ 1 tonă de cărbune din 8 - 12 metri cubi dens de lemn de foc. Energia eliberată în acest proces este folosită în principal pentru a-l susține. Odată cu gazeificarea biomasei, dimpotrivă, marea majoritate a materiilor prime sunt transformate în gaz inflamabil cu un conținut ridicat de calorii, care asigură generarea de energie electrică (aproximativ 1000 kW/h de la 1,4 - 1,8 tone de materii prime).

Recent, din cauza nevoii de economisire a combustibililor cu hidrocarburi, interesul pentru gazeificarea combustibililor solizi a crescut. Avantajele gazificării lemnului și a altor tipuri de biomasă, spre deosebire de arderea convențională în cuptoare, includ o cantitate mică de substanțe care poluează mediul, de exemplu. performanță ecologică favorabilă în comparație cu alte tehnologii energetice.

Producerea gazului generator și generarea de energie electrică

În prezent, în întreprinderile industriale, deșeurile de lemn și alte bioproduse sunt, în cel mai bun caz, arse în cuptoare și cuptoare de cazane, care sunt încărcate cu așchii de lemn zdrobiți sau peleți de combustibil. Cu toate acestea, cuptoarele standard au o eficiență scăzută, necesită curățare și reparații regulate, iar compușii complexi și nocivi de hidrocarburi nearse și cenușa zburătoare sunt eliberate în atmosferă sub formă de fum.

Gazul de producție, ca combustibil, are avantaje neîndoielnice față de arderea directă a lemnului și a altor tipuri de biomasă. Gazul de producție, ca și gazul natural, poate fi transmis pe distanțe lungi prin conducte și în butelii; este convenabil de utilizat în viața de zi cu zi pentru gătit, pentru încălzire și încălzire a apei, precum și în centralele tehnologice și electrice. Arderea gazelor este ușor de automatizat; produsele de ardere sunt mai puțin toxice decât produsele de ardere directă a lemnului și a altor tipuri de biomasă.

Gazul de producție este folosit ca materie primă pentru prelucrarea chimică ulterioară și ca combustibil convenabil și eficient pentru arzătoarele de uscători, cuptoare, cazane, turbine cu gaz, dar mai des - unități cu piston cu gaz. Astfel, proprietățile sale sunt asemănătoare gazelor naturale și pot fi folosite în locul acestuia din urmă.

Tehnologia de gazeificare a combustibililor solizi pentru a produce gaz combustibil nu este nouă. Pionierii gazificării au fost britanicii, germanii și francezii (aprox. 1805 - 1815). La început, gazul a fost folosit doar pentru a ilumina străzile și casele cu ajutorul felinarelor și lămpilor, iar apoi ca combustibil. La Moscova, echipamentele pentru producerea gazului artificial au apărut o jumătate de secol mai târziu (1865). Atunci antreprenorii englezi au primit monopol asupra iluminatului orașului, precum și importul fără taxe vamale de echipamente pentru construcția unei fabrici de producție de gaz artificial, conducte de gaz, felinare, arzătoare, contoare etc. S-a importat și cărbune pentru gazeificare. din Anglia. Până în 1905, Moscova avea 215 mile de rețele de gaz, 8.735 de lămpi cu gaz și 3.720 de consumatori privați de gaz (informații istorice de la Mosgaz). Gazul natural a apărut la Moscova abia în 1946 (conducta de gaz Saratov-Moscova). Până la început În anii 60 în URSS, gazeificarea combustibililor solizi era destul de răspândită: peste 350 de unități generatoare de gaz au fost produse din descompunere. tipuri de combustibili solizi circa 35 miliarde m3/an de gaze generatoare pentru diverse scopuri.

Adică inițial industria gazelor s-a angajat în producția și distribuția de gaz de generator și abia la mijlocul secolului al XX-lea a început să treacă la gaze naturale.

În 20-50 al secolului trecut, generatoarele de gaz pe lemne au fost instalate pe mașini, autobuze, tractoare și alte echipamente care au fost produse în serie (de exemplu, mașini de uz casnic GAZ-42, ZIS-21). În industria forestieră, camioanele cu lemne și skidderele au fost echipate cu unități generatoare de gaz. Fotografia prezintă o motocicletă germană echipată cu un generator de gaz foarte compact. După război, generatoarele de gaz de transport au fost ținute mult timp în rezerva de mobilizare.

Costul scăzut al energiei electrice și al combustibililor pentru motoare asociat cu dezvoltarea petrochimice nu a stimulat dezvoltarea producției de energie electrică la scară mică și alternativă. Acum situația din țara noastră se schimbă rapid în favoarea utilizării surselor alternative de energie deoarece... chiar și o simplă conectare a unei întreprinderi sau gospodărie la o rețea electrică sau de gaz devine adesea o problemă serioasă.

Multe institute și companii străine și interne dezvoltă acum instalații de gazeificare pentru lemn și alți combustibili solizi. Pe piata interna există deja propuneri de instalații de gazeificare de dimensiuni mici pentru fermieri etc., dar întreprinderile industriale iar satele din pădure au nevoie de mai puternice centrale electrice. Grupurile electrogene pe gaz variază ca putere: scăzută - până la 100 kW; mediu - de la 100 la 1000 kW; putere mare - peste 1000 kW. Există multe tipuri și zeci de modele de generatoare de gaz utilizate pentru gazeificarea deșeurilor de lemn și a altor tipuri de biomasă. Cele mai populare dintre ele sunt generatoarele cu ardere directă și inversă, precum și generatoarele cu pat fluidizat.

În instalațiile generatoare de gaze nu are loc doar piroliza; mai corect acest proces se numește parțial
(adică incomplet) oxidare a carbonului (oxidare parțială). În gazeificator, materia primă trece prin patru etape de conversie în gaz:

Prima etapă este uscarea rapidă a materialului la temperatură ridicată; a doua este descompunerea termică (piroliza) a biomasei cu formarea cărbunelui și gudronului, urmată de evaporarea și transformarea acesteia în gaz gudron; a treia este arderea compușilor organici ai gazului gudron și a unei părți din cărbune; și în al patrulea rând, reducerea dioxidului de carbon CO 2 de pe suprafața cărbunelui fierbinte la monoxidul său CO și a apei H 2 O la hidrogen H 2.

Majoritatea reacțiilor care apar în generatoarele de gaz sunt exoterme, adică. apar odată cu eliberarea de energie. Principal elemente chimice La procesul de transformare a biomasei în gaz participă carbonul, oxigenul din aer și apa. Agenții oxidanți sunt oxigenul, dioxidul de carbon și vaporii de apă (reacțiile 1-3). Principalele reacții chimice care apar în timpul gazeificării lemnului sunt:

C + 0,5 O 2 → CO 2 - 109,4 kJ/mol (1)
C + CO 2 → 2CO + 172,5 kJ/mol (2)
C + H 2 O → CO + H 2 + 131,2 kJ/mol (3)

C + O 2 →2СО 2 - 284,3 kJ/mol (4)

CO + H 2 O ↔CO 2 +H 2 ± 131,4 kJ/mol (5)

C + 2H2 → CH4 + 74,8 kJ/mol (6)
CO+ 3H2 → CH4 + H2 O - 206,2 kJ/mol (7)
CO + H2 → 0,5 CH4 + 0,5 CO2 - 123,8 kJ/mol (8)

Produsul direct de gazeificare a combustibililor solizi (așa-numitul gaz brut) conține întotdeauna unele cantități dioxid de carbon CO2, apă H2O, metan CH4 și, în plus, uneori hidrocarburi mai mari, iar atunci când se folosește aer - și NO2. Datorită prezenței în biomasă cantitate mica sulful se formează H2S. Viteza de gazeificare a combustibililor solizi depinde în mod semnificativ de temperatură. Odată cu creșterea presiunii, concentrația de CH4 crește. Compoziția gazului rezultat depinde de proiectarea generatorului de gaz și de modul de proces.

Gazul care iese din generatorul de gaz are o temperatură ridicată și conține o cantitate mare de impurități (cenusa și gudron), astfel încât unitățile generatoare de gaz sunt echipate cu sisteme speciale de răcire și purificare a gazelor.

Pentru a rezolva problema furnizării de energie autonomă consumatorilor de la distanță cu o sarcină termică de până la câțiva megawați și reciclarea deșeurilor din biomasă din fabrică, este cel mai eficient să se utilizeze tehnologia de gazeificare termochimică în dispozitive de tip strat cu explozie de aer. Aceste instalații sunt cele mai simple ca proiectare și exploatare. Gazul rezultat are o putere calorică de 3,5–5,0 mJ/m3 și este potrivit pentru utilizarea în motoarele cu ardere internă și dispozitivele cu ardere.

În Statele Unite și Uniunea Europeană, se acordă multă atenție problemelor de utilizare și gazeificare a biomasei, dar China și India devin lideri în această direcție.

În Rusia, multe zone sunt inaccesibile pentru a le furniza gaz natural, iar livrarea de combustibil lichid sau cărbune acolo este asociată cu costuri ridicate. Soluția optimă este utilizarea instalațiilor pentru a genera energie electrică din biocombustibili.

Sunt produse sisteme de gazeificare a energiei electrice industriale la cheie în serie, bazate pe generatoare de gaz în pat fluidizat pentru întreprinderile agricole, de prelucrare a cerealelor, silvicultură și prelucrarea lemnului, de exemplu, companie chineză Chongqing Fengyu Echipamente electrice.

Conform tehnologiei propuse de companie, deseuri de lemn zdrobit si uscat, lignina hidrolizata, paie, coji de orez si floarea soarelui, tulpini de bumbac etc. din buncăr sunt introduse în coloana de gazeificare. Gazul sintetic rezultat este răcit și curățat de praf și gudron și intră în rezervorul de stocare. Curățarea și răcirea cu gaze se efectuează folosind apă circulant în sistem. Instalația de gazeificare este fundamental simplă în proiectare și relativ compactă. Apa este răcită într-un iaz sau piscină - un răcitor. Gazul sintetic inflamabil rezultat este trimis la o unitate cu piston de gaz (generator de gaz) sau utilizat în alte scopuri.

Instalațiile de gazeificare au o eficiență energetică ridicată. Deci, pentru a genera 1 kW de energie electrică, este nevoie de aproximativ 1,3-1,8 kg de coajă de orez (paie) sau 1,1 - 1,6 rumeguș sau lignină. Costul echipamentului complet este mai mic de 1000 de dolari SUA per 1 kW de energie electrică generată.

Compoziția gazului producător

Compoziția gazului generator obținut din lemn și alte deșeuri în aceste instalații este dată în tabel:

Componentele inflamabile ale gazului generator sunt monoxid de carbon (CO), hidrogen (H2), metan (CH4) și alte hidrocarburi (CmHn). Conținutul caloric al gazului de sinteză rezultat depinde de tipul de materie primă utilizată și este de 1100-1500 kcal/m 3 (4,6~6,3 mJ). De exemplu, conţinutul caloric al gazului obţinut din prelucrarea cojilor de orez este de 1.393 kcal/m3 (5,83 mJ/m3);

Centralele de generare a gazelor au capacități unitare diferite, variind de la 200 la 1200 kW și au fost testate în multe țări. În condițiile Republicii Populare Chineze, perioada de rambursare a acestor unități de alimentare este mai mică de 2 ani.

Instalațiile de gazeificare pot fi utilizate cu succes atât în ​​organizarea de noi întreprinderi forestiere și de prelucrare a lemnului, cât și pentru modernizarea celor existente, inclusiv în zonele îndepărtate de rețelele electrice și de gaze. Ele pot fi, de asemenea, de interes pentru municipalități, pentru curățarea cerealelor și pentru întreprinderile agricole.

Literatură despre gazeificarea lemnului și a biomasei

S-au scris multe cărți și articole despre gazeificarea lemnului și a bioresurselor, inclusiv. disponibil pe rețelele rusești și globale. Mai jos este o mică listă pentru începători: autor Abushenko A.V., mai 2010

Să facem imediat o rezervare: dacă o mașină merge pe lemn, asta nu înseamnă că este o locomotivă cu abur fără șine. Eficiența scăzută a motorului cu abur cu focarul separat, boilerul și cilindrii de expansiune dublu triplu a lăsat mașinile cu abur printre exoticii uitați. Și astăzi vom vorbi despre transportul „pe lemne” cu motoarele familiare cu ardere internă, motoare care ard combustibil în interiorul lor.

Desigur, nimeni nu a reușit încă să împingă lemn (sau ceva asemănător) într-un carburator în loc de benzină, dar ideea de a obține gaz inflamabil din lemn direct la bordul mașinii și de a-l alimenta în cilindri, pe măsură ce combustibilul s-a prins. pentru multi ani. Este despre despre mașini generatoare de gaz, mașini ale căror motoare clasice cu ardere internă funcționează cu gaz generator, care este obținut din lemn, brichete organice sau cărbune. Apropo, astfel de mașini nu refuză combustibilul lichid obișnuit - pot funcționa și cu benzină.

Sfanta simplitate

Gazul producător este un amestec de gaze format în principal din monoxid de carbon CO și hidrogen H2. Un astfel de gaz poate fi obținut prin arderea lemnului așezat într-un strat gros în condițiile unei cantități limitate de aer. Un generator de gaz auto, o unitate în esență simplă, dar voluminoasă și complicată structural de sisteme suplimentare, funcționează pe acest principiu simplu.

De asemenea, pe lângă producția efectivă de gaz generator, o unitate generatoare de gaz auto îl răcește, îl purifică și îl amestecă cu aerul. În consecință, designul instalației clasice include generatorul de gaz în sine, filtre grosiere și fine, răcitoare, un ventilator electric pentru a accelera procesul de aprindere și conducte.

Iau rafinăria cu mine

Cel mai simplu generator de gaz are forma unui cilindru vertical în care combustibilul este încărcat aproape până sus - lemn de foc, cărbune, turbă, pelete presate etc. Zona de ardere este situată dedesubt, este aici, în stratul inferior de combustibil care arde, că căldură(până la 1.500 de grade Celsius), necesare pentru separarea viitoarelor componente ale amestecului de combustibil - monoxid de carbon CO și hidrogen H2 - de straturile superioare. În continuare, amestecul fierbinte al acestor gaze intră în răcitor, ceea ce reduce temperatura, crescând astfel conținutul specific de calorii al gazului. Această unitate destul de mare trebuia de obicei plasată sub caroseria mașinii. Un filtru de curățare situat lângă fluxul de gaz elimină impuritățile și cenușa din viitorul amestec de combustibil. Apoi, gazul este trimis la mixer, unde este combinat cu aer, iar amestecul preparat în final este trimis în camera de ardere a motorului mașinii.

Diagrama unei mașini ZIS-21 cu un generator de gaz

După cum puteți vedea, sistemul de producere a combustibilului direct la bordul unui camion sau mașină ocupa destul de mult spațiu și cântărea mult. Dar jocul a meritat lumânarea. Datorită combustibilului propriu - și, de asemenea, gratuit -, întreprinderile situate la sute și mii de kilometri de bazele de alimentare cu combustibil și-au putut permite propriul transport autonom. Multă vreme, acest avantaj nu a putut umbri toate deficiențele vehiculelor care generează gaz și au fost multe dintre ele:

— reducere semnificativă a kilometrajului per umplere;
— reducerea capacității de transport a vehiculului cu 150-400 kg;
— reducerea volumului util al corpului;
— procesul supărător de „alimentare” a unui generator de gaz;
— un set suplimentar de reglementări munca de serviciu;
— pornirea generatorului durează 10-15 minute;
- reducerea semnificativă a puterii motorului.

ZiS 150UM, model experimental cu unitate generatoare de gaz NAMI 015UM

Nu există benzinării în taiga

Lemnul a fost întotdeauna principalul combustibil pentru vehiculele pe gaz. În primul rând, desigur, acolo unde există o abundență de lemn de foc - în exploatare forestieră, în mobilier și industrie de contructie. Tehnologii tradiționale prelucrarea lemnului în timpul utilizării industriale a lemnului în epoca de glorie a „gasgens”, aproximativ 30% din masa pădurii a fost eliberată în deșeuri. Au fost folosite ca combustibil pentru automobile. Este interesant că regulile de funcționare a „gazgenelor” domestice au interzis strict utilizarea lemnului industrial, deoarece a existat o abundență de deșeuri din industria forestieră. Atât lemnul moale, cât și cel tare erau potrivite pentru generatoarele de gaz.

Singura cerință este să nu existe putrezire pe cale. După cum arată numeroasele studii efectuate în anii 30 la Institutul Științific de Automobile și Tractor din URSS, stejarul, fagul, frasinul și mesteacanul sunt cel mai potrivit ca combustibil. Bucățile cu care erau alimentate cel mai adesea cazanele generatoare de gaz aveau formă dreptunghiulară cu latura de 5-6 centimetri. Deșeurile agricole (paie, coji, rumeguș, scoarță, conuri de pin etc.) au fost presate în brichete speciale și au fost, de asemenea, „umplute” generatoare de gaz.

Principalul dezavantaj al motoarelor pe benzină, așa cum am spus deja, este kilometrajul scăzut pe umplere. Deci, o încărcătură de bușteni de lemn pe camioanele sovietice (vezi mai jos) a fost suficientă pentru nu mai mult de 80-85 km. Având în vedere că manualul de utilizare recomandă „alimentarea” atunci când rezervorul este gol în proporție de 50-60%, kilometrajul dintre reumpleri se reduce la 40-50 km. În al doilea rând, instalația în sine, care produce gaz generator, cântărește câteva sute de kilograme. În plus, motoarele care funcționează cu acest gaz produc cu 30-35% mai puțină putere decât omologii lor pe benzină.

Refinisarea mașinilor pentru lemn de foc

Mașinile trebuiau adaptate să funcționeze cu un generator de gaz, dar modificările nu erau serioase și erau uneori disponibile chiar și în afara fabricii. În primul rând, raportul de compresie în motoare a fost crescut, astfel încât pierderea de putere să nu fie atât de semnificativă. În unele cazuri, turboalimentarea a fost folosită chiar pentru a îmbunătăți umplerea cilindrilor motorului. Multe mașini „gazificate” au fost echipate cu un generator electric cu o eficiență crescută, deoarece a fost folosit un ventilator electric destul de puternic pentru a sufla aer în focar.

ZIS-13

Pentru a menține caracteristicile de tracțiune, în special pentru camioanele, cu putere redusă a motorului, rapoartele de transmisie au fost crescute. Viteza de mișcare a scăzut, dar pentru mașinile folosite în sălbăticie și în alte zone deșertice și îndepărtate acest lucru nu a avut o importanță decisivă. Pentru a compensa modificarea distribuției greutății din cauza generatorului greu de gaz, suspensia a fost întărită la unele mașini.

În plus, din cauza volumului echipamentului „gaz”, a fost parțial necesară rearanjarea mașinii: schimbarea, mutarea platformei de marfă sau tăierea cabinei camionului, abandonarea portbagajului, mutarea sistemului de evacuare.

Epoca de aur a „gasgenului” în URSS și în străinătate

Perioada de glorie a mașinilor care generează gaz a avut loc în anii 30-40 ai secolului trecut. În același timp, în mai multe țări cu nevoi mari de mașini și rezerve dovedite de petrol mici (URSS, Germania, Suedia), inginerii mari intreprinderi iar institutele științifice au preluat dezvoltarea vehiculelor pe lemne. Specialiștii sovietici au avut mai mult succes în crearea de camioane.

GAZ-42

Din 1935 până la începutul Marelui Războiul Patriotic la diferite întreprinderi ale Ministerului Industriei Silvice și Gulag (Direcția Principală a Taberelor, vai, realitățile de atunci), GAZ-AA camioane și jumătate și ZIS-5 camioane de trei tone, precum și autobuze bazate pe pe ele, au fost transformate pentru a rula pe lemn. De asemenea, versiunile de camioane cu generatoare de gaz au fost produse în loturi separate de către producătorii de vehicule înșiși. De exemplu, istoricii auto sovietici citează cifra 33.840 - iată câte GAZ-42 „unul și jumătate” care generează gaz au fost produse. La Moscova au fost produse peste 16 mii de unități de generatoare de gaz ZIS modele ZIS-13 și ZIS-21.

ZIS-21

În perioada antebelică, inginerii sovietici au creat peste 300 de versiuni diferite de unități generatoare de gaz, dintre care 10 au ajuns la producția de masă. În timpul războiului, fabricile în serie au pregătit desene ale instalațiilor simplificate care puteau fi fabricate local în atelierele de reparații auto, fără utilizarea unor echipamente complexe. Conform amintirilor locuitorilor din regiunile de nord și nord-est ale URSS, camioane cu lemne au putut fi găsite în interior până în anii 70 ai secolului XX.

În Germania, în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, a existat o lipsă acută de benzină. Birourile de proiectare a două companii (Volkswagen și Mercedes-Benz) au fost însărcinate să dezvolte versiuni generatoare de gaz ale popularelor lor mașini compacte. Ambele companii au finalizat sarcina într-un timp destul de scurt. Pe linia de producție au intrat Volkswagen Beetle și Mercedes-Benz 230. Este interesant că echipamentul suplimentar al mașinilor de serie nici măcar nu a depășit dimensiunile standard ale „mașinilor de pasageri”. Volkswagen a mers și mai departe și a creat un prototip al armatei „pe lemne” Volkswagen Tour 82 („Kübelwagen”).

Volkswagen Tour 82

Mașini de ardere a lemnului astăzi

Din fericire, principalul avantaj al mașinilor care generează gaz - independența față de rețeaua de benzinării - a devenit mai puțin relevant astăzi. Cu toate acestea, în lumina tendințelor moderne de mediu, un alt avantaj al mașinilor care arde pe lemne a ieșit în prim-plan - funcționarea cu combustibil regenerabil fără nicio pregătire chimică, fără consum suplimentar de energie pentru producerea combustibilului. După cum arată calculele teoretice și testele practice, un motor cu lemne dăunează atmosferei mai puțin cu emisiile sale decât un motor similar, dar care funcționează deja pe benzină sau motorină. Conținutul de gaze de eșapament este foarte asemănător cu emisiile de la motoarele cu ardere internă care funcționează pe gaz natural.

Și totuși, subiectul mașinilor care arde pe lemne și-a pierdut popularitatea anterioară. În principal, inginerii entuziaști sunt cei care, pentru a economisi combustibil sau ca experiment, își transformă mașinile personale pentru a funcționa cu gaz generator pentru a nu uita de generatoarele cu gaz. În spațiul post-sovietic există exemple de succes„Gasgens” bazate pe mașinile AZLK-2141 și GAZ-24, camionul GAZ-52, microbuzul RAF-2203 etc. Potrivit designerilor, creațiile lor pot călători până la 120 km la o singură benzinărie la o viteză de 80-90 km/h.

GAZ-52

De exemplu, GAZ-52, care a fost transformat în lemn de foc de inginerii din Zhytomyr în 2009, consumă aproximativ 50 kg de bulgări de lemn la 100 km. Potrivit designerilor, lemnul de foc trebuie adăugat la fiecare 75-80 km. Unitatea generatoare de gaz, în mod tradițional pentru camioane, este situată între cabină și caroserie. După aprinderea focarului, trebuie să treacă aproximativ 20 de minute înainte ca GAZ-52 să poată începe să se miște (în primele minute de funcționare a generatorului, gazul pe care îl produce nu are proprietățile combustibile necesare). Conform calculelor dezvoltatorilor, 1 km folosind lemn este de 3-4 ori mai ieftin decât folosirea combustibil diesel sau benzină.

Unitate generatoare de gaz GAZ-52

Singura țară de astăzi în care mașinile cu lemne sunt utilizate pe scară largă este Coreea de Nord. Din cauza izolării globale totale, există o anumită lipsă de combustibil lichid acolo. Iar lemnele de foc vin din nou în salvarea celor care se află în situații dificile.