Praktyka używania drewna opałowego jako paliwa w naszych czasach, nawet w odniesieniu do urządzeń kotłowych, wydaje się przestarzała. A jednak ta zasada działania systemów energetycznych ma niezaprzeczalne zalety, co w związku z tym znajduje odzwierciedlenie w pojawianiu się nowych koncepcji technologicznych. W tym przypadku rozważa się instalację generatora gazu, której cechy operacyjne od dawna przyciągają uwagę projektantów z branży motoryzacyjnej. Oczywiście nie ma mowy o tradycyjnym spalaniu drewna pod maską, ale energia generowana przez takie jednostki jest bezpośrednio związana ze spalaniem paliw stałych.
Projekty urządzeń do wytwarzania gazu
Sprzęt składa się z konwertera, wentylatora, płuczki, wlotu rurociąguinfrastruktury, komór spalania i armatury przyłączeniowej. Przy projektowaniu kierujemy się warunkami termicznej obróbki paliwa stałego w celu wytworzenia energii cieplnej lub elektrycznej. Może to być instalacja monoblokowa lub modułowa z możliwością wymiany poszczególnych elementów. Obudowy podzespołów wykonywane są z metalu (blachy stalowej) metodą spawania. W dolnej części zamontowana jest metalowa platforma, którą w zależności od konkretnego rozwiązania konstrukcyjnego można uzupełnić o podwozie. W górnej części zwykle zorganizowany jest system załadunku z bunkrem, do którego podłączone są kanały dostarczania tlenu. W przemysłowych instalacjach gazowniczych do wytwarzania energii elektrycznej czasami stosuje się mechaniczne elementy ładowania paliwa z automatyczną regulacją. Ale w tym przypadku komora spalania musi być również wyposażona w specjalne wskaźniki, które dadzą polecenie dodania kolejnej porcji paliwa.
Obszary funkcjonalne generatora gazu
Cała przestrzeń wewnętrzna jednostki może być warunkowo podzielona na cztery działy:
- Strefa suszenia. Rodzaj komory przygotowania paliwa, w której to samo drewno opałowe uzyskuje optymalną temperaturę bez nadmiernej wilgoci. Zwykle reżim temperaturowy w tym obszarze wynosi 150-200 ° С.
- Strefa suchej destylacji. Kolejny etap przygotowania paliwa stałego, ale w warunkach podwyższonego reżimu temperaturowego do 500°C. Na tym etapie generator gazu zwęgla drewno, aby usunąć z niego smołę, kwasy i inne niepożądane substancje.
- Strefapalenie. Ta sekcja znajduje się na poziomie połączenia kanałów powietrznych, przez które kierowane jest powietrze w celu utrzymania stabilności spalania. Strukturalnie jest to konwencjonalna komora spalania, która jest obecna we wszystkich kotłach na paliwo stałe. Średnia temperatura w nim waha się od 1100 do 1300 °C.
- Strefa regeneracji. Przestrzeń pomiędzy rusztem a komorą spalania. Analogicznie do nowoczesnych kotłów do pirolizy, tę sekcję można sobie wyobrazić jako miejsce ponownego spalania. Tutaj ze strefy spalania wchodzi rozżarzony węgiel, który można usunąć lub natychmiast zutylizować.
Zasada działania agregatu gazowego
Proces pracy tego urządzenia opiera się na niepełnej obróbce węgla uwalnianego podczas spalania paliwa. Jako paliwo stałe może pełnić rolę zarówno drewno opałowe z węglem, jak i biomateriały takie jak brykiety torfowe, pelety czy granulat z odpadów przemysłu drzewnego. Powstały węgiel, wchodząc w interakcję z dostarczanym strumieniem powietrza, może przyłączać do siebie atomy tlenu. Powstały gaz może potencjalnie dostarczyć ilość energii odpowiadającą jedynie 30% wstępnie załadowanego paliwa, z którego został wyprodukowany. Z drugiej strony do przetwarzania węgla potrzeba znacznie mniej zasobów - przynajmniej tlen jest wymagany w minimalnej ilości. A już w procesie wtórnego spalania generator gazu generuje ukierunkowaną energię odpowiednią do wykorzystania. Na tym etapie różneprzetwornice i akumulatory - w zależności od rodzaju energii, która ma być pozyskiwana z mieszanki gazowo-powietrznej.
Możliwość urządzeń wytwarzających gaz
Łączenie zasad spalania paliw kopalnych z wytwarzaniem gazu było rozważane już na początku XX wieku. Co więcej, w tym kierunku nastąpiły pomyślne rozwiązania praktyczne, które zastąpiły bardziej rozpowszechnione w tym czasie generatory do przetwarzania odnawialnych źródeł energii. Dziś, na tle popularyzacji zasad racjonalnego wykorzystania zasobów z naciskiem na oszczędność energii, koncepcja termochemicznej konwersji odpadów i biomasy roślinnej nabiera ponownie aktualności. A nawet generatory gazu o małej mocy 70-80 kW mogą być wykorzystywane w obiektach użyteczności publicznej lub rolnictwie, gdzie jako paliwo będą wykorzystywane lokalne odpady. Na przykład istnieje praktyka eksploatacji takich instalacji w systemach nawadniających gospodarstw rolnych w pełnej autonomii przez 4-5 h. Sprzęt o mocy od 150 kW znajduje swoje miejsce w dużych gałęziach przemysłu, na obszarach serwisowych i dużych obiektach energetycznie zależnych.
Zastosowanie technologii wytwarzania gazu w przemyśle
Po raz pierwszy technologie gazownicze zaczęto wykorzystywać w przemyśle szklarskim i hutniczym w Europie, a w ZSRR znalazły swoje miejsce w gospodarce narodowej. Np. w połowie XX wieku w całym kraju rozprowadzane były elektrownie gazowe, generujące do 3 MW zbiomasa roślinna i torf. Nowoczesny sprzęt wyraźnie przyczynił się do rozwoju technologicznego. Dziś są to całe kompleksy wyposażone w środki automatycznego, a nawet zrobotyzowanego sterowania pod kontrolą komputera. Moc generatorów gazowych do wytwarzania energii elektrycznej w sektorze przemysłowym wynosi średnio 300-350 kW. W niektórych przypadkach są to całe zakłady chemiczne z rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi materiałów paliwowych. Takie jednostki są używane w dużych kompleksach przemysłowych do obsługi kilku systemów poboru jednocześnie - agregatów energetycznych (obrabiarki, linie montażowe, prądnice, kompresory), urządzeń oświetleniowych, infrastruktury wentylacyjnej itp.
Generatory gazu w inżynierii transportowej
Praktyka przerabiania samochodów pod montaż generatorów gazu rozpoczęła się w latach przedwojennych. Na wielu maszynach w ramach tej modernizacji zainstalowano wysokowydajny generator elektryczny, ponieważ konieczne było zapewnienie wystarczająco silnego przepływu tlenu pod ciśnieniem. W tym celu zastosowano wentylator elektryczny. Do najbardziej godnych uwagi opracowań tego typu należą ciężarówki GAZ-AA i trzytonowe ZIS-5, których generatory gazu zapewniały przebieg do 80-90 km na jednej stacji benzynowej. To niewiele, ale w warunkach niedoboru paliw płynnych w leśnictwie decyzja ta w pełni uzasadniła się ekonomicznie. Na dzień dzisiejszy konwersja konwencjonalnych samochodów ICE jest również motywowana głównie względami oszczędności energii. Istnieją udane przykłady konwersji samochodów GAZ-24 iAZLK-2141, które pokonują do 120 km na jednej stacji benzynowej z zachowaniem ograniczenia prędkości w zakresie 80-90 km/h.
Jak zrobić własnoręcznie zestaw generatora gazu do samochodu?
Możesz wdrożyć tę zasadę bez konieczności kontaktowania się ze specjalistami w domu i na własną rękę. Ogólne instrukcje dotyczące takiej aktualizacji można przedstawić w następujący sposób:
- Organizowany jest bunkier załadunkowy. Zwykle używaj butli gazowej o pojemności 40-50 litrów. Wycina się w nim dno, aw szyjce wykonuje się otwór lub okienko do wlewania paliwa. Warto skupić się na wykorzystaniu węgla drobnoziarnistego lub pelletu.
- Krata jest montowana w celu przejęcia głównego obciążenia.
- Trwają prace nad filtrem cyklonowym i lancą, które przejmą obciążenie cieplne. Bez względu na rodzaj zastosowanego paliwa stałego będzie emitował produkty spalania w postaci popiołu i pyłu. Odpady te powinny być wychwycone natychmiast po uwolnieniu przez filtr.
- Montaż grzejnika. Ten składnik będzie pełnił funkcję chłodzenia mieszanki gazowej. W przypadku instalacji generatora gazu własnymi rękami możesz wykonać konstrukcję grzejnika z rur hydraulicznych. Ważne jest tylko prawidłowe obliczenie przekroju dla optymalnego przygotowania węgla.
- Tworzenie dokładnego filtra. Z nowoczesnych materiałów membranowych możliwe jest wykonanie przepustnicy do wielostopniowego oczyszczania mieszanki gazowo-powietrznej, co zwiększy moc generatora.
- Połączenie z silnikiem. Ostatni etap, podczas którego, z pomocą dojazdówrury są podłączone do silnika, aby skierować do niego oczyszczoną mieszaninę gazów.
Przydomowe generatory gazu
Udoskonalono również urządzenia kotłów domowych, dodając nowe funkcje i możliwości operacyjne. Dla tego obszaru oferowane są agregaty gazowe o mocy do 150 kW na LPG (gaz płynny) wraz z układem chłodzenia cieczą, ładowarką akumulatorów i urządzeniami zabezpieczającymi. Jest to kompletny generator rezerwowy, którego można użyć w przypadku awarii zasilania.
Obliczanie urządzeń wytwarzających gaz według mocy
Niezależnie od przeznaczenia jednostki napędowej, przed zakupem należy obliczyć jej wskaźniki techniczne i eksploatacyjne. Poniżej znajduje się typowy przykład obliczeniowy zestawu generatora gazu do domowego systemu grzewczego.
Moc jednostki należy uśrednić względem powierzchni docelowej sali operacyjnej, pamiętając o następującej zależności: 1 kW potencjału mocy z wytworzonej mieszanki gazowej na 10 m2. Tak więc w przypadku terenu o powierzchni 50 m2 wymagana będzie instalacja o mocy co najmniej 5 kW, a jeśli powierzchnia zakładu produkcyjnego wynosi 1000 m2, potrzebny będzie system grzewczy o mocy co najmniej 100 kW. Ale to nie wszystko. Na każdy otwór w ścianie dodawany jest około 1 kW, nie licząc poprawek na warunki klimatyczne. W efekcie obiekt o łącznej powierzchni 1000 m2 z 10 oknami i 5 drzwiami będzie wymagał zastosowania jednostki o mocy co najmniej 1015 kW.
Zaletytechnologia
Generatory gazu doskonale nadają się do podstawowych zadań związanych z wytwarzaniem energii. Tak więc, jeśli konwencjonalne jednostki na paliwo stałe mają sprawność 60%, to odpowiedniki gazowe - ponad 80%. Są też pozytywne niuanse obsługi. Ponieważ całkowite spalanie odbywa się w komorze z usunięciem mieszanki dwutlenku węgla, nie jest wymagane dalsze specjalne czyszczenie ścian urządzenia. Oczywiście są też korzyści ekonomiczne. Najprostszy generator gazu opalanego drewnem pozwala zaoszczędzić do 30-40% w porównaniu z grzejnikami elektrycznymi i kotłami, które zapewniają podobny efekt cieplny.
Wady technologii
Zalety generatorów gazu mogłyby sprawić, że stałyby się głównym sposobem wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej, gdyby nie wady. Przede wszystkim obejmują wieloskładnikowy charakter części funkcjonalnych. Pomimo prostej zasady działania agregat prądotwórczy zawiera wiele współzależnych elementów, co komplikuje montaż i sterowanie systemem. Warto również podkreślić konieczność stałego utrzymywania spalania poprzez załadunek surowców opałowych. W działającej produkcji należy to robić regularnie, więc nie będzie można obejść się bez automatyzacji sterowania.
Przyszłość technologii wytwarzania gazu
Nieustanny rozwój jednostek wytwórczych gazowych jest wspierany przez ich organiczne połączenie z ogniwami biopaliwowymi, które są bezwarunkowo jednym z najbardziej obiecujących źródeł paliwa. Ww kierunku optymalizacji konstrukcji peletów i brykietów, ta koncepcja ma większe szanse na promowanie. Jeśli chodzi o generatory gazu do samochodów, na poziomie przemysłowym ich rozwój może być również uzasadniony ekonomicznie. Nawiasem mówiąc, około 2 kg tanich materiałów opałowych wytwarza tyle samo energii dla samochodu, co 1 litr benzyny. Jednak proces rozwoju w tym kierunku jest nadal utrudniony przez konieczność komplikowania konstrukcji samochodów i pojawianie się nowych konkurencyjnych generatorów, które zastępują również konwencjonalne silniki spalinowe.
Wniosek
Systemy wytwarzania energii elektrycznej i płynnej są dziś coraz bardziej przeciwstawne alternatywnym technologiom energetycznym. Dla tego samego środowiska domowego od dawna produkowane są kompletne panele słoneczne i baterie geotermalne. Jakie miejsce w tej konkurencyjnej walce może zająć nowoczesny generator gazu? Nie jest to najbardziej praktyczne rozwiązanie do użytku domowego ze względu na duże gabaryty sprzętu i kłopotliwą konserwację. Jednak branża jest dość zainteresowana takimi instalacjami, ponieważ pozwalają liczyć na imponujące oszczędności bez zmniejszania mocy.
