Газификация на дърва. Газификация на дървесина Ресурси от биомаса за газификация

Газогенераторна кола

По време на Втората световна война в Европа почти всяко превозно средство е преустроено да използва дърва като гориво.
Вървящи автомобили дървесен газ(наричан още g газогенераторни превозни средства) въпреки че губят своята елегантност на външен вид, те са много ефективни в сравнение с бензиновите си колеги по отношение на екологичност и могат да се изравнят с електрическите автомобили.
Нарастващите цени на горивата водят до подновяване на интереса към тази почти забравена технология: по целия свят десетки любители се движат по градските улици в собствените си автомобили, задвижвани с газ.

Процес на образуване на газ от газификатор (синтез на газ), при който органичният материал се превръща в запалим газ, започва да се появява под въздействието на топлина при температура от 1400 °C.

Първото използване на дървесина за производство на запалим газ датира от 1870 г., когато се използва за улично осветление и готвене.

През 1920 г. немски инженер Жорж Хумбертразвити генератор,генериране на дървесен газ за мобилна употреба. Полученият газ се пречиства, охлажда леко и след това се подава в горивната камера на двигателя на автомобила, докато двигателят практически не се нуждае от модификация.

От 1931 г. започва масовото производство на генератори Embera. В края на 30-те години вече около 9000 превозни средства използват газови генератори изключително в Европа.

Втората световна война

Технологиите за генериране на газ станаха често срещани в много европейски страни по време на Втората световна война поради ограниченията и недостига на изкопаеми и течни горива. Само в Германия до края на войната около 500 000 автомобила са преоборудвани с газови генератори за работа с дървесен газ.

Газогенераторни граждански коли от Втората световна война

Бяха построени около 3000 „бензиностанции“, където шофьорите можеха да се запасят с дърва за огрев. Не само автомобили, но и камиони, автобуси, трактори, мотоциклети, кораби и влакове бяха оборудвани с газови генератори. Дори някои танкове бяха оборудвани с газови генератори, въпреки че за военни цели германците произвеждаха течни синтетични горива (направени от дърво или въглища).

500 000 цивилни превозни средства, задвижвани с газ, до края на войната в Германия

През 1942 г. (когато технологията все още не е достигнала пика на своята популярност) в Швеция е имало около 73 000 автомобила, задвижвани с газ, 65 000 във Франция, 10 000 в Дания, 9 000 в Австрия и Норвегия и почти 8 000 в Швейцария. През 1944 г. във Финландия е имало 43 000 превозни средства, задвижвани с газ, от които 30 000 автобуси и камиони, 7 000 коли, 4 000 трактора и 600 лодки.

Автомобили с газови двигатели се появиха и в САЩ и Азия. В Австралия имаше приблизително 72 000 превозни средства, задвижвани с газ. Общо повече от милион превозни средства с дървесен газ са били в експлоатация по време на Втората световна война.

След войната, когато бензинът отново стана достъпен, технологията за газов генератор почти веднага изпадна в забрава. В началото на 50-те години в Западна Германия са останали само около 20 000 газови генератора.

Изследователска програма в Швеция

Нарастващите цени на горивата и глобалното затопляне доведоха до подновен интерес към дървесината като пряк източник на гориво. Много независими инженери по света са били заети с преобразуването на стандартни превозни средства за използване на дървесен газ като гориво за превозни средства. Характерно е, че повечето от тези съвременни газови генератори се разработват в Скандинавия.

През 1957 г. шведското правителство създаде изследователска програма, за да подготви възможността за бързо преминаване на автомобили към дървесен газ в случай на внезапен недостиг на петрол. Швеция няма петролни запаси, но има огромни гори, които могат да се използват като гориво. Целта на това проучване беше да се разработи подобрена, стандартизирана инсталация, която може да бъде адаптирана за използване на всички видове превозни средства. Това изследване беше подкрепено от производителя на автомобили Volvo. В резултат на изучаването на работата на автомобили и трактори на дължина от 100 000 км бяха получени големи теоретични знания и практически опит.

Някои финландски инженери аматьори са използвали тези данни за по-нататъшно развитие на технологията, като Juha Sipilä (на снимката вляво).

Генератор на дървесен газ прилича на голям бойлер. Това устройство може да се постави на ремарке (въпреки че това затруднява паркирането на колата), в багажника на кола (заема почти цялото багажно отделение) или на платформа в предната или задната част на колата (най-популярната опция в Европа). При американските пикапи генераторът се поставя в леглото. По време на Втората световна война някои превозни средства са били оборудвани с вграден генератор, напълно скрит от погледа.

Гориво за газов генератор

Горивото за превозни средства, задвижвани с газ, се състои от дървесина или дървени стърготини (снимката вляво). Могат да се използват и въглища, но това води до загуба на до 50 процента от енергията, съдържаща се в първоначалната биомаса. От друга страна, въглищата съдържат повече енергия поради по-високата си калоричност, така че гамата от горива може да варира. По принцип може да се използва всеки органичен материал. По време на Втората световна война се използват въглища и торф, но основното гориво е дървесината.

Холандско Volvo 240

Една от най-успешните газови коли е произведена през 2008 г. от холандеца Джон. Много автомобили, оборудвани с газови генератори, бяха обемисти и не особено привлекателни. Холандското Volvo 240 е оборудвано с модерна газогенераторна система от неръждаема стомана и има модерна, елегантна визия.

„Производството на дървесен газ не е толкова трудно“, казва Джон, но чистият дървесен газ е много по-труден за производство. Джон има много оплаквания относно автомобилните газови генераторни системи, тъй като газът, който те произвеждат, съдържа много примеси.

Джон от Холандия твърдо вярва, че агрегатите за генериране на газ, произвеждащи дървесен газ, са много по-обещаващи за стационарна употреба, например за отопление на помещения и за битови нужди, за производство на електроенергия и за подобни индустрии. Газогенераторното превозно средство Volvo 240 е предназначено основно да демонстрира възможностите на технологията за газогенератор.

Много възхитени и заинтересовани хора винаги се събират близо до колата на Джон и близо до подобни автомобили, генериращи газ. Въпреки това, автомобилните газови генератори са за идеалисти и за времена на криза, казва Джон.

Технически възможности

Задвижваното с газ Volvo 240 достига максимална скорост от 120 километра в час (75 mph) и може да поддържа крейсерска скорост от 110 km/h (68 mph). „Резервоарът за гориво“ може да съдържа 30 кг (66 фунта) дървесина, достатъчно за около 100 километра (62 мили), сравнимо с електрическа кола.

Ако задната седалка е натоварена с торби с дърва, пробегът се увеличава до 400 километра (250 мили). Отново, това е сравнимо с електрически автомобил, ако пространството за пътниците е пожертвано за инсталиране на допълнителни батерии, какъвто е случаят с електрическия автомобил Tesla Roadster или Mini Cooper. (В допълнение към всичко останало в газов генератор, периодично трябва да вземете торба с дърва от задната седалка и да я изсипете в резервоара).

Прикачен газов генератор

Съществува коренно различен подход към преоборудването на автомобили с газогенераторни системи. Това е метод за поставяне на газ върху ремарке. Веса Миконен възприе този подход. Последната му работа е Lincoln Continental 1979 Mark V с газов двигател, голямо, тежко американско купе. Lincoln консумира 50 kg (110 lb) дървесина на всеки 100 километра (62 мили) шофиране и е значително по-малко икономичен от Volvo на John. Уес Миконен също преобразува Toyota Camry, по-икономична кола. Тази кола консумира само 20 кг (44 фунта) дърва за същия пробег. Ремаркето обаче остана голямо почти колкото самата кола.

Оптимизирането на електрическите превозни средства може да се постигне чрез намаляване на размера и намаляване на общото тегло. Този метод не работи със своите братовчеди автомобили, генериращи газ. Въпреки че след Втората световна война автомобилите, задвижвани с газ, станаха много по-напреднали. Военновременните автомобили можеха да изминават 20-50 километра на една бензиностанция и имаха ниски динамични и скоростни характеристики.

Газогенераторната дървена кола на Йост Конин

„Придвижвайте се по света с трион и брадва“, беше мотото на холандеца Йост Конейн, който взе своята бензинова кола и ремарке на двумесечно пътуване из Европа, без да се притеснява за бензиностанциите (които не виждаше в Румъния).

Въпреки че ремаркето в тази кола е използвано за други цели, за съхраняване на допълнително количество дърва за огрев, като по този начин се увеличава разстоянието между „зарежданията“. Интересното е, че Йост използва дървото не само като гориво за автомобила, но и като строителен материал за самия автомобил.

През 90-те години водородът се смяташе за алтернативно гориво на бъдещето. Тогава големи надежди се възлагаха на биогоривата. По-късно развитието на електрическите технологии в автомобилната индустрия привлече голямо внимание. Ако тази технология не получи по-нататъшно продължение (има обективни предпоставки за това), тогава вниманието ни отново ще може да се насочи към автомобилите, генериращи газ.

Въпреки високото развитие на индустриалните технологии, използването на дървесен газ в автомобилите представлява интерес от екологична гледна точка в сравнение с други алтернативни горива. Газификацията на дърва е малко по-ефективна от конвенционалното изгаряне на дърва, тъй като при конвенционалното изгаряне се губят до 25 процента от съдържащата се енергия. При използване на газов генератор в автомобил консумацията на енергия се увеличава 1,5 пъти в сравнение с автомобил, работещ с бензиново гориво (включително загуби за предварително загряване на системата и увеличаване на теглото на самия автомобил). Ако вземем предвид, че необходимата за нуждите енергия се транспортира и след това се произвежда от петрол, тогава газификацията на дървесината остава ефективна в сравнение с бензина. Трябва също така да се има предвид, че дървесината е възобновяем източник на енергия, докато бензинът не е.

Предимства на газгенераторни автомобили

Най-голямото предимство на превозните средства на природен газ е, че използват възобновяемо гориво без предварителна обработка. А превръщането на биомасата в течни горива като етанол или биодизел може да изисква повече енергия (включително CO2), отколкото се съдържа в първоначалната суровина. В автомобил, задвижван с газ, не се използва енергия за производство на гориво, освен за рязане и цепене на дърва.

Газогенераторната кола не се нуждае от мощни химически батерии и това е предимство пред електрическата кола. Химическите батерии са склонни към саморазреждане и не забравяйте да ги заредите преди употреба. Устройствата, които произвеждат дървесен газ, са като че ли естествени батерии. Няма нужда от високотехнологична обработка на използвани и дефектни химически батерии. Отпадъчният продукт от газогенераторната инсталация е пепел, която може да се използва като тор.

Правилно проектираният автомобилен газов генератор причинява значително по-малко замърсяване на въздуха от бензинов или дизелов автомобил.

Газификацията на дърва е много по-чиста от директното изгаряне на дървесина: емисиите в атмосферата са сравними с тези от изгарянето на природен газ. По време на работа електрическият автомобил не замърсява атмосферата, но по-късно, за да заредите батериите, трябва да приложите енергия, която в момента се извлича по традиционния начин.

Недостатъците на газовите автомобили

Въпреки многото предимства при експлоатацията на превозни средства, генериращи газ, трябва да се разбере, че това не е най-оптималното решение. Инсталацията, която произвежда газ, заема много място и тежи няколкостотин килограма - и цялата тази „инсталация“ трябва да се носи със себе си и върху себе си. Газовото оборудване е голямо поради факта, че дървесният газ има ниска специфична енергия. Енергийната стойност на дървесния газ е около 5,7 MJ/kg, в сравнение с 44 MJ/kg за бензина и 56 MJ/kg за природния газ.

При движение на природен газ не може да се постигне скорост и ускорение както при бензин. Това е така, защото дървесният газ се състои от приблизително 50 процента азот, 20 процента въглероден оксид, 18 процента водород, 8 процента въглероден диоксид и 4 процента метан. Азотът не поддържа горенето, а въглеродните съединения намаляват изгарянето на газ. Поради високото съдържание на азот, двигателят получава по-малко гориво, което води до 30-50 процента намаление на мощността. Поради бавното изгаряне на газ, високите скорости практически не се използват, а динамичните характеристики на автомобила са намалени.

Opel Cadet оборудван с газогенератор

Автомобилите с малък обем на двигателя също могат да бъдат оборудвани с генератори на дървесен газ (например Opel Kadett на снимката по-горе), но все пак е по-добре да оборудвате големи автомобили с мощни двигатели с газови генератори. При двигатели с ниска мощност в някои ситуации има сериозна липса на мощност и динамика на двигателя.

Самото устройство за генериране на газ може да бъде направено по-малко за малка кола, но това намаление няма да бъде пропорционално на размера на колата. Газовите генератори също са проектирани за мотоциклети, но общите им размери са сравними с кош за мотоциклет. Въпреки че този размер е значително по-малък от устройствата за автобус, камион, влак или кораб.

Лесно използване на автомобил с газов генератор

Друг известен проблем с колите, задвижвани с газ, е, че те не са много лесни за използване (въпреки че са се подобрили значително в сравнение с технологията, използвана по време на войната). Въпреки подобренията обаче, на модерен газов генератор му трябват около 10 минути, за да достигне работна температура, така че няма да можете да се качите в колата си и да потеглите веднага.

Освен това, преди всяко следващо зареждане с гориво е необходимо да се отстрани пепелта с шпатула - отпадъци от предишното изгаряне. Образуването на смола вече не е толкова проблематично, колкото беше преди 70 години, но дори и сега е много критичен момент, тъй като филтрите трябва да се почистват редовно и ефикасно, което изисква допълнителна честа поддръжка. Като цяло, колата с газ изисква допълнителни проблеми, които напълно липсват при работата на бензинова кола.

Високите концентрации на смъртоносен въглероден окис изискват допълнителни предпазни мерки и наблюдение срещу възможни течове от тръбопровода. Ако инсталацията е разположена в багажника, тогава не трябва да пестите от сензора за CO в колата. Не можете да стартирате системата за генериране на газ в стая (гараж), тъй като трябва да има открит пламък при стартиране и влизане в режим на работа (фигурата вляво).

Масово производство на газови автомобили

Газов генератор Volkswagen Beetle, произведен в завода

Всички превозни средства, описани по-горе, са построени от любители инженери. Може да се предположи, че ако беше решено професионално да се произвеждат газови автомобили в заводски условия, тогава най-вероятно много от недостатъците щяха да бъдат отстранени и щеше да има повече предимства. Такива автомобили биха могли да изглеждат по-привлекателни.

Например при фабрично произвежданите фолксвагени през Втората световна война целият механизъм за генериране на газ е бил скрит под капака. От предната страна на капака имаше само люк за товарене на дърва за огрев. Всички други части на инсталацията не се виждаха.

Друг вариант за фабрично произвеждан газгенераторен автомобил е Mercedes-Benz. Както можете да видите на снимката по-долу, целият механизъм на газогенератора е скрит под капака на багажника.

Обезлесяването

За съжаление, повишеното използване на дървесен газ и биогорива може да създаде нов проблем. А масовото производство на автомобили, задвижвани с газ, може да влоши този проблем. Ако започнем значително да увеличаваме броя на автомобилите, използващи дървесен газ или биогориво, доставките на дървета ще започнат да намаляват със същото количество, а земеделската земя ще бъде пожертвана за отглеждане на култури за биогорива, което може да доведе до глад. Използването на оборудване за генериране на газ във Франция по време на Втората световна война доведе до рязко намаляване на горските запаси. По същия начин други технологии за производство на биогорива водят до намаляване на отглеждането на полезни за хората растения.

Въпреки това, наличието на автомобил на газ може да доведе до по-умереното му използване:
загрейте газовия генератор за 10 минути или използвайте велосипед, за да отидете до магазина за хранителни стоки - най-вероятно изборът ще бъде направен в полза на последния;
цепене на дърва за 3 часа за пътуване до плажа или вземане на влак - изборът вероятно ще бъде в полза на второто.

Трябва да отделите поне 10 минути, за да стартирате и загреете газовия генератор

Както и да е, колите на газ не могат да се мерят с бензиновите и дизеловите. Само световен недостиг на петрол или много голямо увеличение на цената му може да ни принуди да преминем към автомобил, генериращ газ.

По материали от: sintezgaz.org.ua

газов генератор, Направи си сам газов генератор, Газов генератор, битови газови генератори, генератор, газ генератор кола

Екология на знанието Наука и технологии: Домашен генератор на газ на дърва, направен със собствените си ръце, е най-добре да се използва заедно с двигател с вътрешно горене. Ето защо домашните майстори го адаптират, за да генерират електричество у дома или дори да го инсталират на кола.

Двигателят с вътрешно горене на дърва не е призрак от далечното минало. Автомобили и електроцентрали, използващи дървесина като източник на енергия, могат да бъдат намерени и днес. Струва си да се изясни: двигателят работи с газ, получен от дървесина чрез изгарянето му по определен начин. Инсталациите, които произвеждат такъв газ, се наричат газови генератори, те се използват в промишлени предприятия от доста дълго време. Но възможно ли е да направите газов генератор със собствените си ръце и струва ли си да го направите?Това са въпросите, на които нашата статия има за цел да отговори.

Как работи генераторът на газ?

За да разберете какви предимства може да има един газов генератор в едно домакинство, трябва да разберете неговия принцип на работа и след това неговата структура. Тогава ще бъде възможно да се изчислят разходите за неговото производство и най-важното - какъв резултат ще се получи.

И така, генераторът на пиролизен газ е комплекс от компоненти и възли, предназначени да отделят смес от горими газове от твърдо гориво с цел използването му в двигатели с вътрешно горене.

За справка.Конструкциите на генераторите се различават един от друг в зависимост от вида на изгореното твърдо гориво, ние ще разгледаме най-подходящия от тях - изгаряне на дърва.

Ако дървесината се изгаря в затворено пространство, ограничавайки подаването на кислород, тогава изходът може да бъде смес от горими газове. Ето техния списък:

въглероден оксид (въглероден оксид CO);
водород (H2);
метан (CH4);
други ненаситени въглеводороди (CnHm).

Забележка.Сместа съдържа и незапалими баластни газове: въглероден диоксид (въглероден диоксид), кислород, азот и водни пари.

Ефективният генератор на дървесен газ трябва не само да произвежда горима смес, но и да я направи подходяща за употреба. Следователно целият цикъл на получаване на гориво за двигатели с вътрешно горене може безопасно да се нарече технологичен процес, състоящ се от следните етапи:

газификация: дървото дори не гори, а тлее, когато количеството на подавания кислород е 33-35% от необходимото за пълно изгаряне;
първично грубо почистване: летливите частици от продуктите на горенето, произведени от генераторите на дървесен газ след първия етап се отделят с помощта на сух вихров филтър - циклон;
вторично грубо почистване: извършва се в скрубер - пречиствател, където поток от гориво се пропуска през вода;
охлаждане: продуктите от горенето с температура до 700 ºС преминават през него във въздушен или воден топлообменник;
фино почистване;
изпращане до потребителя: това може да бъде изпомпване на гориво от компресор в разпределителния резервоар или подаване към миксера и след това директно към двигателя с вътрешно горене.

Можете да разгледате дизайна и принципа на работа на промишлен газов генератор в технологичната схема, представена по-долу:

Пълният цикъл на производство на газ е доста сложен, тъй като включва няколко различни инсталации. Най-основният е генератор на газ, който представлява метална колона с цилиндрична или правоъгълна форма, стесняваща се надолу. Колоната има тръби за отвеждане на въздух и газ, както и люк за достъп до пепелника. Устройството е оборудвано с капак отгоре за зареждане на гориво, коминът не е свързан с тялото, просто липсва. Процесът на горене и пиролиза, протичащ вътре в колоната, е добре отразен от диаграмата на газовия генератор:

Без да навлизаме в тънкостите на химичните реакции, протичащи вътре в колоната, отбелязваме, че описаната по-горе смес от газове се получава на изхода от нея. Само той е замърсен с частици и странични продукти от горенето и има висока температура. След като сте проучили чертежите на газови генератори от всякакъв дизайн, ще забележите, че цялото останало оборудване е предназначено да върне газа в нормално състояние. Въздухът се нагнетява в зоната на горене от тягова или нагнетателна машина (с прости думи - вентилатор).

Трябва да се каже, че домашен газов генератор на дърва е направен от домашни занаятчии с по-малко сложен дизайн и технологията за освобождаване на газ в него е донякъде опростена, което ще бъде разгледано по-долу.

Митове за газовите генератори

В интернет често има много необосновани твърдения относно работата на такива агрегати и се дава противоречива информация относно използването на газови генератори. Нека се опитаме да разсеем всички тези митове.

Първият мит звучи така: ефективността на газовия генератор достига 95%, което е непропорционално по-голямо от това на котлите на твърдо гориво с ефективност 60-70%. Следователно отоплението на къща с негова помощ е много по-изгодно. Информацията е невярна от самото начало, не можете да сравните домакински газов генератор за дома и котел на твърдо гориво, тези устройства изпълняват различни функции. Задачата на първия е да произвежда запалим газ, вторият е да загрява вода.

Когато говорим за генериращо оборудване, неговата ефективност е съотношението на количеството получен продукт към обема газ, който теоретично може да бъде изолиран от дървесината, умножено по 100%. Ефективността на котела е съотношението на генерираната топлинна енергия от дървесината към теоретичната калоричност, също умножена по 100%. Освен това не всяка биогаз инсталация, да не говорим за газов генератор, може да извлече 95% от горимото гориво от органични вещества.

Заключение.Същността на мита е, че те се опитват да сравнят масата или обема с единици енергия чрез ефективност, а това е неприемливо.

По-лесно и по-ефективно е да се отоплява къща с конвенционален пиролизен котел, който по същия начин освобождава запалими газове от дървесината и веднага ги изгаря, като използва подаването на вторичен въздух към допълнителна горивна камера.

Вторият мит е, че можете да поставите гориво с всякакво съдържание на влага в бункера. Можете да го заредите, но само количеството отделен газ пада с 10-25% или дори повече. В това отношение идеалният вариант е газов генератор, който работи на въглен, който почти не съдържа влага. И така топлинната енергия на пиролизата се изразходва за изпаряване на водата, температурата в пещта пада и процесът се забавя.

Мит трети – разходите за отопление на една сграда се намаляват. Това не е трудно да се провери, просто сравнете цената на генератор на газ на дърва и конвенционален котел на твърдо гориво, също направен от вас. Освен това имате нужда от устройство за отопление на вода, което изгаря дървесни газове, например конвектор. И накрая, работата с цялата тази система ще отнеме много време и усилия.

Заключение.Домашен газов генератор на дърва, направен със собствените си ръце, се използва най-добре заедно с двигател с вътрешно горене. Ето защо домашните майстори го адаптират, за да генерират електричество у дома или дори да го инсталират на кола.

Автомобилен газов генератор

Трябва да разберете, че газов генератор за кола трябва да бъде доста компактен, не много тежък и в същото време ефективен. Чуждите колеги, чиито доходи са много по-високи от нашите, правят корпуса на генератора, циклона и охлаждащия филтър от неръждаема стомана. Това ви позволява да вземете половината от дебелината на метала, което означава, че устройството ще излезе много по-леко. В нашите реалности за сглобяване на газов генератор се използват тръби, стари бутилки с пропан, пожарогасители и други налични материали.

По-долу е даден чертеж на газов генератор, инсталиран на стари камиони UralZIS-352, и трябва да го използвате, за да ви ориентира при сглобяването на устройството:

Нашите занаятчии най-често правят външния резервоар от бутилки с втечнен пропан, вътрешният резервоар може да бъде направен от приемника на камион ZIL или KamAZ. Решетката е изработена от дебел метал, тръбите са изработени от съответния диаметър на тръбата. Капакът със скоби може да бъде направен от отрязания връх на цилиндъра или от стоманена ламарина. Уплътнението на капака е направено от азбестова корда с графитна импрегнация.

Груб филтър - циклон за автомобили - се прави от стар пожарогасител или обикновено парче тръба. В долната част на тръбата има конична дюза с фитинг за разтоварване на пепелта, а отгоре краят е затворен с плътно заварен капак. В него се нарязва изходната тръба за пречистени газове, а отстрани има втори фитинг, където ще се подават продуктите от горенето. Функционалната диаграма на напречното сечение на циклона е показана на фигурата:

Тъй като автомобилният газов генератор произвежда газове при високи температури, те трябва да бъдат охладени. Има две причини:

горещото газообразно гориво има твърде ниска плътност и няма да е лесно да се запали в цилиндрите на двигател с вътрешно горене;
Има опасност от спонтанно избухване при контакт с горещи повърхности на двигателя.

Движението на газовете по целия път по време на запалване се осигурява от вентилатор и след стартиране на двигателя в системата се появява необходимия вакуум, вентилаторът се изключва.

За охлаждане майсторите използват обикновени радиатори за парно с ребра, като ги поставят на колата по такъв начин, че да се издухват с въздух колкото е възможно по време на шофиране. Понякога дори се използват модерни биметални радиатори. Преди да влезе в двигателя на газогенератора, горивото изисква фино почистване, за това се използват различни видове филтри по тяхна преценка. Всички възли са комбинирани в една инсталация в съответствие с диаграмата:

И последната част е миксерът, който е необходим за регулиране на пропорциите на сместа газ-въздух. Факт е, че дървесният газ има калоричност от само 4,5 MJ/m3, докато природният газ, използван в автомобилите, има калоричност от цели 34 MJ/m3. Следователно пропорциите на горивото и въздуха трябва да са различни и ще трябва да се регулират с помощта на амортисьор.

Заключение

Въпреки привлекателността на идеята за изгаряне на дърва вместо бензин, в съвременните условия тя е практически нежизнеспособна. Дълго запалване, шофиране със средни и високи скорости, което се отразява на живота на двигателя с вътрешно горене, липса на комфорт - всичко това прави съществуващите инсталации обикновени любопитни факти, които не се използват широко. Но създаването на газов генератор за домашна електроцентрала е съвсем различен въпрос. Стационарен агрегат заедно с преработен дизелов двигател с вътрешно горене може да бъде отличен вариант за захранване на дома.

Нека направим резервация веднага: ако колата се движи на дърва, това не означава, че е парен локомотив без релси. Ниският коефициент на полезно действие на парната машина с отделна горивна камера, котел и двойно-тройни разширителни цилиндри остави парните коли сред забравената екзотика. И днес ще говорим за транспорт на „дърва“ с познатите двигатели с вътрешно горене, двигатели, които изгарят гориво вътре в себе си.

Разбира се, все още никой не е успял да напъха дърво (или нещо подобно) в карбуратор вместо бензин, но идеята за получаване на запалим газ от дърво директно на борда на колата и подаването му в цилиндрите като гориво се е утвърдила в продължение на много години. Говорим за газови автомобили, автомобили, чиито класически двигатели с вътрешно горене работят с генераторен газ, който се получава от дърва, органични брикети или въглища. Между другото, такива машини също не отказват обичайното течно гориво - те могат да работят и с бензин.

Свещена простотия

Генериращият газ е смес от газове, състояща се главно от въглероден оксид CO и водород H2. Такъв газ може да се получи чрез изгаряне на дърва, поставени в дебел слой при условия на ограничено количество въздух. На този прост принцип работи автомобилен газов генератор, по същество прост агрегат, но обемист и структурно усложнен от допълнителни системи.

Също така, в допълнение към самото производство на генераторен газ, автомобилен газов генератор го охлажда, пречиства и смесва с въздуха. Съответно дизайнът на класическата инсталация включва самия газов генератор, груби и фини филтри, охладители, електрически вентилатор за ускоряване на процеса на запалване и тръбопроводи.

Взимам рафинерията с мен

Най-простият газов генератор има формата на вертикален цилиндър, в който почти до върха се зарежда гориво - дърва за огрев, въглища, торф, пресовани пелети и др. Зоната на горене е разположена отдолу, тук, в долния слой на горящото гориво, се създава висока температура (до 1500 градуса по Целзий), необходима за разделянето на бъдещите компоненти на горивната смес - въглероден оксид CO и водород H2 - от горните слоеве. След това горещата смес от тези газове влиза в охладителя, който намалява температурата, като по този начин увеличава специфичното калорично съдържание на газа. Това доста голямо устройство обикновено трябваше да бъде поставено под каросерията на автомобила. Филтър-очистител, разположен до газовия поток, премахва примесите и пепелта от бъдещата горивна смес. След това газът се изпраща в смесителя, където се комбинира с въздуха и окончателно приготвената смес се изпраща в горивната камера на автомобилния двигател.

Схема на автомобил ЗИС-21 с газов генератор

Както можете да видите, системата за производство на гориво директно на борда на камион или кола заемаше доста място и тежеше много. Но играта си заслужаваше свещта. Благодарение на собственото си - и също безплатно - гориво, предприятията, разположени на стотици и хиляди километри от базите за доставка на гориво, можеха да си позволят собствен автономен транспорт. Дълго време това предимство не можеше да засенчи всички недостатъци на превозните средства, генериращи газ, и имаше много от тях:

— значително намаляване на пробега при едно зареждане;
— намаляване на товароносимостта на автомобила с 150-400 кг;
— намаляване на полезния обем на тялото;
— неприятният процес на „зареждане с гориво“ на газов генератор;
— допълнителен набор от рутинна поддръжка;
— стартирането на генератора отнема 10-15 минути;
- значително намаляване на мощността на двигателя.

ЗиС 150УМ, експериментален модел с газогенераторна установка НАМИ 015УМ

В тайгата няма бензиностанции

Дървото винаги е било основното гориво за превозните средства, задвижвани с газ. На първо място, разбира се, там, където има изобилие от дърва за огрев - в дърводобива, в мебелното и строителното производство. Традиционните технологии за обработка на дървесина за промишлено използване на дървесина в ерата на разцвета на „газовите газове“ са губели около 30% от горската маса. Използвани са като автомобилно гориво. Интересно е, че правилата за работа на домашните „газове“ строго забраниха използването на промишлена дървесина, тъй като имаше изобилие от отпадъци от горската промишленост. Както меката, така и твърдата дървесина бяха подходящи за газови генератори.

Единственото изискване е да няма гниене по клиновете. Както показват многобройни изследвания, проведени през 30-те години в Научния автомобилен и тракторен институт на СССР, дъбът, букът, ясенът и брезата са най-подходящи като гориво. Бучките, с които се захранваха газовите генераторни котли, най-често имаха правоъгълна форма със страна 5-6 сантиметра. Селскостопанските отпадъци (слама, люспи, дървени стърготини, кора, шишарки и др.) се пресоват в специални брикети и с тях се „пълнят” и газовите генератори.

Основният недостатък на газовите двигатели, както вече казахме, е малкият пробег на едно зареждане. И така, едно натоварване на дървени трупи на съветски камиони (виж по-долу) беше достатъчно за не повече от 80-85 км. Като се има предвид, че ръководството за експлоатация препоръчва „зареждане с гориво“, когато резервоарът е празен на 50-60%, пробегът между зарежданията се намалява до 40-50 км. Второ, самата инсталация, която произвежда генераторен газ, тежи няколкостотин килограма. В допълнение, двигателите, работещи на този газ, произвеждат 30-35% по-малко мощност от бензиновите си колеги.

Пребоядисване на автомобили за дърва за огрев

Автомобилите трябваше да бъдат адаптирани да работят с газов генератор, но промените не бяха сериозни и понякога бяха налични дори извън завода. Първо, степента на компресия в двигателите беше увеличена, така че загубата на мощност не беше толкова значителна. В някои случаи дори се използва турбокомпресор за подобряване на пълненето на цилиндрите на двигателя. Много „газифицирани“ автомобили бяха оборудвани с електрически генератор с повишена ефективност, тъй като за издухване на въздух в горивната камера беше използван доста мощен електрически вентилатор.

ЗИС-13

За да се запазят характеристиките на сцепление, особено за камиони, с намалена мощност на двигателя, предавателните числа са направени по-високи. Скоростта на движение падна, но за колите, използвани в пустинята и други пустинни и отдалечени райони, това не беше от решаващо значение. За да се компенсира промяната в разпределението на теглото поради тежкия газов генератор, окачването беше подсилено в някои автомобили.

В допълнение, поради обемността на "газовото" оборудване, беше частично необходимо да се пренареди колата: промяна, преместване на товарната платформа или изрязване на кабината на камиона, изоставяне на багажника, преместване на изпускателната система.

Златната ера на "gasgen" в СССР и в чужбина

Разцветът на автомобилите, работещи с газ, настъпва през 30-40-те години на миналия век. В същото време в няколко страни с големи нужди от автомобили и малки доказани петролни запаси (СССР, Германия, Швеция) инженери от големи предприятия и научни институти започнаха да разработват превозни средства, задвижвани от дърва. Съветските специалисти бяха по-успешни в създаването на камиони.

ГАЗ-42

От 1935 г. до самото начало на Великата отечествена война, в различни предприятия на Министерството на горската промишленост и ГУЛАГ (Главната дирекция на лагерите, уви, реалностите на онова време), GAZ-AA един и половина камиони и ZIS -5 тритонни камиона, както и автобуси на тяхна база, бяха преустроени за обработка на дърво. Също така, версиите на газогенераторите на камионите са произведени в отделни партиди от самите производители на превозни средства. Например съветските автомобилни историци цитират цифрата 33 840 - толкова са произведени газовите "един и половина" GAZ-42. В Москва са произведени повече от 16 хиляди единици газов генератор ZIS модели ZIS-13 и ZIS-21.

ЗИС-21

През предвоенния период съветските инженери създадоха повече от 300 различни версии на газогенераторни агрегати, от които 10 достигнаха масово производство. По време на войната серийните заводи изготвят чертежи на опростени инсталации, които могат да бъдат произведени на място в автосервизи без използването на сложно оборудване. Според спомените на жителите на северните и североизточните райони на СССР, камиони за изгаряне на дърва могат да бъдат намерени в пустошта до 70-те години на ХХ век.

В Германия по време на Втората световна война имаше остър недостиг на бензин. Дизайнерските бюра на две компании (Volkswagen и Mercedes-Benz) бяха натоварени със задачата да разработят газови версии на своите популярни компактни автомобили. И двете компании изпълниха задачата за сравнително кратко време. В производствената линия влизат Volkswagen Beetle и Mercedes-Benz 230. Интересното е, че допълнителното оборудване на серийните автомобили дори не излиза извън стандартните размери на „леки автомобили“. Фолксваген отиде още по-далеч и създаде прототип на армейския „дървен“ Volkswagen Tour 82 („Kübelwagen“).

Volkswagen Tour 82

Машини за изгаряне на дърва днес

За щастие, основното предимство на автомобилите, генериращи газ - независимостта от мрежата на бензиностанциите - днес стана по-малко актуално. В светлината на съвременните екологични тенденции обаче на преден план излезе още едно предимство на автомобилите на дърва - работа с възобновяемо гориво без никаква химическа подготовка, без допълнителен разход на енергия за производство на гориво. Както показват теоретичните изчисления и практическите тестове, двигателят, работещ с дърва, вреди на атмосферата по-малко с емисиите си, отколкото подобен двигател, но вече работещ с бензин или дизелово гориво. Съдържанието на отработените газове е много подобно на емисиите от двигатели с вътрешно горене, работещи на природен газ.

И все пак темата за колите на дърва е загубила предишната си популярност. Основно ентусиазирани инженери, за да спестят гориво или като експеримент, преобразуват личните си автомобили да работят с генераторен газ, за да не забравят за газовите генератори. В постсъветското пространство има успешни примери за „газогени“, базирани на автомобилите АЗЛК-2141 и ГАЗ-24, камиона ГАЗ-52, микробуса РАФ-2203 и др. Според конструкторите техните творения могат да пътуват до 120 км при скорост 80-90 км/ч.

ГАЗ-52

Например ГАЗ-52, който през 2009 г. беше превърнат в дърва за огрев от инженерите на Житомир, изразходва около 50 кг дървесни буци на 100 км. Според конструкторите на всеки 75-80 км трябва да се добавят дърва за огрев. Газогенераторният агрегат, традиционно за камиони, е разположен между кабината и каросерията. След запалване на горивната камера трябва да минат около 20 минути, преди GAZ-52 да започне да се движи (в първите минути на работа на генератора, газът, който произвежда, няма необходимите горими свойства). Според изчисленията на разработчиците, 1 км на дърва е 3-4 пъти по-евтино, отколкото на дизелово гориво или бензин.

Газогенераторен агрегат ГАЗ-52

Единствената страна днес, в която колите на дърва се използват широко, е Северна Корея. Поради пълната глобална изолация там има известен недостиг на течно гориво. И дървата за огрев отново идват на помощ на тези, които се намират в трудни ситуации.

По време на газификацията органичната част на дървесината се превръща в запалим газ и течни продукти. Газификацията се извършва във вертикални шахти на устройства, наречени газогенератори. В шахтата на газогенератора протичат три основни процеса, които грубо могат да бъдат разделени на зоните, посочени на диаграмата (фиг. 23).

В горната част на газовия генератор дървесината се суши (зона I), след което сухото гориво се подлага на ниска карбонизация - термично разлагане в поток от нагрят газ, движещ се от решетката и издухващ фурми до гърлото на газовия генератор (II зона).

В третата, последна зона протича самият процес на газификация, на който се подлага вече не дървесината, а въглищата, продукт на нискотемпературна карбонизация на дървесината. Тук въглеродът от кокс (дървени въглища) се окислява в атмосфера на кислород от въздуха, доставян в мината през решетката и през взривните фурми. При газификация на други видове твърдо гориво (изкопаеми въглища, шисти, кокс и торф) понякога се използва пара-кислород вместо въздушна струя.

Когато атмосферният кислород и коксът си взаимодействат, въглеродното окисление може да настъпи чрез следните реакции:

A) C + 03 COa + 97 650 kcal/kg - mol;

B) C + 4- O.. -> - CO + 29 450 kcal/kg - мол.

Част от въглеродния диоксид CO2, взаимодействайки с коксовия въглерод, нагрят до висока температура, се превръща във въглероден окис CO чрез реакцията

C + CO 2 ^ 2 CO + 38,790 kcal/kg - мол.

Наблюденията показват, че по време на газификацията на дървесно гориво в дебел слой, в резултат на споменатите реакции, се образува главно въглероден окис.

Парчетавъглищата са покрити с газов филм, през който газовите молекули дифундират към повърхността на въглищата, а реакционните продукти се отстраняват от повърхността, навлизайки в газовото пространство между отделните части от твърдото вещество. Интензивността на дифузионния поток зависи от редица фактори.

Когато скоростта на химичното взаимодействие между твърдо вещество и газови молекули е много висока, общият резултат

Взаимодействията между реагиращите вещества в хетерогенни реакции ще зависят от интензивността на процесите на дифузия. В този случай процесът на газификация на въглищата протича в така наречената дифузионна област.

Когато скоростта на химическа реакция между молекулите на твърдо вещество и газ е решаващ фактор, взаимодействието между реагиращите вещества се премества в кинетичната област на процеса.

Тъй като скоростта на газа се увеличава и размерът на парчетата въглища намалява, дебелината на газовия филм намалява.

Скоростта на процеса на газификация в неговата дифузионна област ще се увеличи с повишаване на температурата и скоростта на газовите потоци. Скоростта на химичното взаимодействие между коксовия въглерод и молекулите на газа, т.е. самият процес на газификация, в неговата кинетична област винаги ще нараства с повишаване на температурата.

Реактивността на кокса от различни въглища не е еднаква и се характеризира със скоростта на химично взаимодействие на въглерод с CO2 и водни пари.

Дървените въглища имат по-висока реактивност в сравнение например с изкопаемите въглища.

Следователно, в случай на газификация на дървесина, окисляването на въглерода от дървесен кокс ще настъпи в дифузионната област на процеса.

В зона III (само газификация) се развиват високи температури. Теоретично може да е около 1600°. В резултат на това горивната пепел се стопява, а устройствата за издухване се затлачват и често се разрушават. Тези явления водят до преждевременно спиране на газовия генератор поради прекъсване на подаването на въздух. За да се борите с тях, е достатъчно да добавите 90-120 g/n към въздуха, подаван към газовия генератор. l3 наситена водна пара.

Подаването на пара при взривяване осигурява леко повишаване на калоричността на газа.

За разлика от въздушната струя, изкуствено овлажнената с пара се нарича въздушно-парна струя. Степента на овлажняване на струята се регулира от нейната температура, която обикновено се поддържа в рамките на 45-55 °, а понякога и по-висока. Чрез добавяне на пара към взрива температурата на самата зона на газификация се намалява до 1100-1200 °, което вече е безопасно за взривните устройства.

По време на парно-въздушно обдухване възникват следните реакции:

A) C + H20 -> CO + Na - 28,300 kcal/kg - мол

B) C + 2 H20 COa + 2 H2 - 17,970 kcalkg - казват,

B) CO + H20 CO2 При ± 10 410 kcal/kg - мол.

Водната пара на взрива обикновено не се изразходва напълно от тези реакции, но с 70-75%.При значително овлажняване на взрива с пара и понижаване на температурата, реакциите „а“ и „б“ могат да преминат в кинетичната област на процеса.

Поради неизбежното присъствие на азот във въздуха, теоретично е възможно да си представим образуването на CO в газа, получен в самата зона на газификация по време на въздушна струя съгласно следното уравнение:

2 C + 02 + 3,76 N2 - 2 CO + 3,76 N3,

Какво отговаря на състава на газа Vобемни фракции: CO -34,7%-. N2 - 65,3%.

Експериментално е установено, че съставът на газа в зоната на действителната газификация на дървесен кокс по време на въздушно взривяване се различава малко от теоретичния. от 1 килограмаизход на въглероден газ

Равно на 5,37 н. m3 s калоричност 1060. от

Представените данни показват, че при идеален въздушен процес топлинната ефективност на газификацията, разчитайки на студ

5,37 1060 _ _ газ, равен на g^ = 0,7.