Plinifikacija drva. Rasplinjavanje drva Resursi biomase za plinofikaciju

Auto na plinski generator

Tijekom Drugog svjetskog rata u Europi je gotovo svako vozilo preinačeno za korištenje drva kao goriva.
Automobili u pokretu drvni plin(također se naziva g vozila s plinskim generatorom) iako gube svoju eleganciju u izgledu, vrlo su učinkoviti u usporedbi sa svojim benzinskim kolegama u pogledu ekološke prihvatljivosti i mogu se izjednačiti s električnim automobilima.
Rastuće cijene goriva dovode do ponovnog zanimanja za ovu gotovo zaboravljenu tehnologiju: diljem svijeta deseci hobista voze se gradskim ulicama u svojim automobilima na plin domaće izrade.

Proces stvaranja plina rasplinjača (sinteza plina), u kojem se organski materijal pretvara u zapaljivi plin, počinje se javljati pod utjecajem topline na temperaturi od 1400 °C.

Prva upotreba drva za proizvodnju zapaljivog plina datira iz 1870. godine, kada se koristila za uličnu rasvjetu i kuhanje.

Dvadesetih godina 20. stoljeća njemački inženjer Georges Humbert razvijena generator, stvaranje drvnog plina za mobilnu upotrebu. Dobiveni plin je pročišćen, malo ohlađen, a zatim uveden u komoru za izgaranje motora automobila, dok motor praktički nije trebao modificirati.

Od 1931. počela je masovna proizvodnja Embera generatora. Krajem tridesetih godina prošlog stoljeća već oko 9000 vozila koristi plinske generatore isključivo u Europi.

Drugi svjetski rat

Tehnologije proizvodnje plina postale su uobičajene u mnogim europskim zemljama tijekom Drugog svjetskog rata, zbog ograničenja i nestašice fosilnih i tekućih goriva. Samo u Njemačkoj je do kraja rata oko 500.000 automobila naknadno opremljeno plinskim generatorima za pogon na drveni plin.

Civilni automobili na plin iz Drugog svjetskog rata

Izgrađeno je oko 3000 "benzinskih postaja" na kojima su se vozači mogli opskrbiti drvima za ogrjev. Ne samo automobili, već i kamioni, autobusi, traktori, motocikli, brodovi i vlakovi bili su opremljeni plinskim generatorima. Čak su i neki tenkovi bili opremljeni plinskim generatorima, iako su Nijemci za vojne potrebe proizvodili tekuća sintetička goriva (od drva ili ugljena).

500.000 civilnih vozila na plin do kraja rata u Njemačkoj

Godine 1942. (kada tehnologija još nije dosegla vrhunac svoje popularnosti) u Švedskoj je bilo oko 73.000 automobila s plinskim pogonom, u Francuskoj 65.000, u Danskoj 10.000, u Austriji i Norveškoj 9.000 te u Švicarskoj gotovo 8.000. U Finskoj je 1944. bilo 43.000 vozila na plinski pogon, od čega 30.000 autobusa i kamiona, 7.000 automobila, 4.000 traktora i 600 čamaca.

Automobili na plin također su se pojavili u SAD-u i Aziji. U Australiji je bilo oko 72 000 vozila na plinski pogon. Ukupno je više od milijun vozila na drvni plin bilo u službi tijekom Drugog svjetskog rata.

Nakon rata, kada je benzin ponovno postao dostupan, tehnologija plinskih generatora gotovo je odmah pala u zaborav. Početkom 1950-ih u Zapadnoj Njemačkoj je ostalo samo oko 20.000 plinskih generatora.

Istraživački program u Švedskoj

Rastuće cijene goriva i globalno zatopljenje doveli su do ponovnog zanimanja za drvo kao izravni izvor goriva. Mnogi neovisni inženjeri diljem svijeta bili su zauzeti prenamjenom standardnih vozila za korištenje drvnog plina kao goriva za vozila. Karakteristično je da se većina ovih modernih plinskih generatora razvija u Skandinaviji.

Godine 1957. švedska je vlada izradila istraživački program kako bi se pripremila za mogućnost brzog prebacivanja automobila na drveni plin u slučaju iznenadne nestašice nafte. Švedska nema rezervi nafte, ali ima ogromne šume koje se mogu koristiti kao gorivo. Cilj ove studije bio je razviti poboljšanu, standardiziranu instalaciju koja se može prilagoditi za korištenje na svim vrstama vozila. Ovo istraživanje je podržao proizvođač automobila Volvo. Kao rezultat proučavanja rada automobila i traktora u dužini od 100.000 km stečena su velika teorijska znanja i praktična iskustva.

Neki finski inženjeri amateri iskoristili su ove podatke za daljnji razvoj tehnologije, poput Juhe Sipiläa (na slici lijevo).

Generator drvenog plina izgleda poput velikog bojlera. Ova se jedinica može postaviti na prikolicu (iako to otežava parkiranje automobila), u prtljažnik automobila (zauzima gotovo cijeli prtljažni prostor) ili na platformu na prednjem ili stražnjem dijelu automobila (najpopularnija opcija u Europi). Na američkim kamionetima generator se nalazi u krevetu. Tijekom Drugog svjetskog rata neka su vozila bila opremljena ugrađenim generatorom, potpuno skrivenim od pogleda.

Gorivo za plinski generator

Gorivo za vozila na plin sastoji se od drva ili drvne sječke (slika lijevo). Drveni ugljen također se može koristiti, ali to rezultira gubitkom do 50 posto energije sadržane u izvornoj biomasi. S druge strane, ugljen sadrži više energije zbog svoje veće kalorične vrijednosti, pa se izbor goriva može mijenjati. U načelu se može koristiti bilo koji organski materijal. Tijekom Drugog svjetskog rata koristili su se ugljen i treset, ali drvo je bilo glavno gorivo.

Nizozemski Volvo 240

Jedan od najuspješnijih automobila na plin konstruirao je 2008. Nizozemac John. Mnogi automobili opremljeni plinskim generatorima bili su glomazni i ne baš atraktivni. Nizozemski Volvo 240 opremljen je modernim sustavom generatora plina od nehrđajućeg čelika i ima moderan, elegantan izgled.

"Drvni plin nije tako teško napraviti", kaže John, ali je čisti drveni plin puno teže napraviti. John ima mnogo pritužbi na sustave generatora plina u automobilima, budući da plin koji oni proizvode sadrži mnogo nečistoća.

John iz Nizozemske čvrsto vjeruje da su plinske jedinice koje proizvode drvni plin mnogo perspektivnije za stacionarnu upotrebu, primjerice za grijanje prostora i za kućanske potrebe, za proizvodnju električne energije i za slične industrije. Vozilo s plinskim generatorom Volvo 240 prvenstveno je dizajnirano da demonstrira mogućnosti tehnologije plinskih generatora.

Kraj Johnovog automobila i sličnih automobila na plin uvijek se okupi puno ljudi koji se dive i zainteresiranih ljudi. Ipak, automobilski plinski generatori su za idealiste i za krizna vremena, kaže John.

Tehničke mogućnosti

Volvo 240 na plinski pogon postiže najveću brzinu od 120 kilometara na sat (75 mph) i može održavati brzinu krstarenja od 110 km/h (68 mph). "Spremnik za gorivo" može sadržavati 30 kg (66 lb) drva, dovoljno za oko 100 kilometara (62 milje), usporedivo s električnim automobilom.

Ako je stražnje sjedalo natovareno vrećama drva, domet se povećava na 400 kilometara (250 milja). Opet, ovo je usporedivo s električnim automobilom ako se putnički prostor žrtvuje za ugradnju dodatnih baterija, kao što je slučaj s električnim automobilom Tesla Roadster ili Mini Cooper. (Uz sve ostalo u plinskom generatoru, povremeno morate uzeti vreću drva sa stražnjeg sjedala i sipati ih u spremnik).

Vučeni plinski generator

Postoji bitno drugačiji pristup naknadnom opremanju automobila sustavima plinskih generatora. Ovo je metoda postavljanja plina na prikolicu. Vesa Mikkonen uzeo je ovaj pristup. Njegov najnoviji rad je Lincoln Continental 1979 Mark V na plinski pogon, veliki, teški američki kupe. Lincoln troši 50 kg (110 lb) drva na svakih 100 prijeđenih kilometara (62 milje) i znatno je manje učinkovit od Johnovog Volva. Wes Mikkonen također je preinačio Toyotu Camry, automobil s većom potrošnjom goriva. Ovaj automobil troši samo 20 kg (44 lb) drva za istu kilometražu. Međutim, prikolica je ostala velika gotovo kao i sam automobil.

Optimizacija električnih vozila može se postići smanjenjem gabarita i smanjenjem ukupne težine. Ova metoda ne funkcionira sa svojim rođacima automobilima koji generiraju plin. Iako su od Drugog svjetskog rata automobili na plin postali mnogo napredniji. Ratni automobili mogli su prijeći 20 - 50 kilometara na jednoj benzinskoj postaji i imali su niske dinamičke i brzinske karakteristike.

Jošt Konin plinski generator drveni automobil

“Kretaj se svijetom s pilom i sjekirom”, bio je moto Nizozemca Joosta Conijna koji je svoj auto na plin i prikolicu poveo na dvomjesečno putovanje Europom ne brinući se o benzinskim postajama (koje nije vidio u Rumunjskoj).

Iako je prikolica u ovom automobilu korištena u druge svrhe, za pohranu dodatne zalihe drva za ogrjev, čime se povećala udaljenost između "punjenja goriva". Zanimljivo, Jost je koristio drvo ne samo kao gorivo za automobil, već i kao građevinski materijal za sam automobil.

U 1990-ima vodik se smatrao alternativnim gorivom budućnosti. Tada su se velike nade polagale u biogoriva. Kasnije je razvoj električnih tehnologija u automobilskoj industriji privukao veliku pozornost. Ako ova tehnologija ne dobije daljnji nastavak (postoje objektivni preduvjeti za to), tada će se naša pozornost ponovno moći prebaciti na automobile na plin.

Unatoč visokom razvoju industrijskih tehnologija, korištenje drvnog plina u automobilima zanimljivo je s ekološkog gledišta u usporedbi s drugim alternativnim gorivima. Plinifikacija drva je nešto učinkovitija od konvencionalnog izgaranja drva, budući da se konvencionalnim izgaranjem gubi do 25 posto sadržane energije. Kada koristite plinski generator u automobilu, potrošnja energije se povećava za 1,5 puta u usporedbi s automobilom koji radi na benzin (uključujući gubitke za predgrijavanje sustava i povećanje težine samog automobila). Ako uzmemo u obzir da se energija potrebna za potrebe transportira i zatim proizvodi iz nafte, tada rasplinjavanje drva ostaje učinkovito u usporedbi s benzinom. Također treba uzeti u obzir da je drvo obnovljivi izvor energije, dok benzin nije.

Prednosti automobila s plinskim generatorom

Najveća prednost vozila na prirodni plin je što koriste obnovljivo gorivo bez ikakvog prethodnog tretmana. A pretvaranje biomase u tekuća goriva poput etanola ili biodizela može zahtijevati više energije (uključujući CO2) nego što je sadržano u izvornoj sirovini. U vozilu na plin ne koristi se energija za proizvodnju goriva, osim za rezanje i cijepanje drva.

Automobil na plin ne treba snažne kemijske baterije i to je prednost u odnosu na električni automobil. Kemijske baterije imaju tendenciju samopražnjenja i ne zaboravite ih napuniti prije uporabe. Uređaji koji proizvode drvni plin su takoreći prirodne baterije. Nema potrebe za visokotehnološkom obradom rabljenih i neispravnih kemijskih baterija. Otpad iz plinskog generatora je pepeo, koji se može koristiti kao gnojivo.

Pravilno dizajniran automobilski generator plina uzrokuje znatno manje onečišćenja zraka od benzinskog ili dizelskog vozila.

Plinifikacija drva puno je čišća od izravnog izgaranja drva: emisije u atmosferu usporedive su s onima od izgaranja prirodnog plina. Tijekom rada električni automobil ne zagađuje atmosferu, ali kasnije, za punjenje baterija, potrebno je primijeniti energiju koja se trenutno crpi na tradicionalan način.

Nedostaci automobila na plin

Unatoč brojnim prednostima u radu vozila na plin, treba imati na umu da ovo nije najoptimalnije rješenje. Instalacija koja proizvodi plin zauzima puno prostora i teška je nekoliko stotina kilograma - a cijelo to "postrojenje" morate nositi sa sobom i na sebi. Plinska oprema je velika zbog činjenice da drvni plin ima nisku specifičnu energiju. Energetska vrijednost drvnog plina je oko 5,7 MJ/kg, u usporedbi s 44 MJ/kg benzina i 56 MJ/kg prirodnog plina.

Kod vožnje na prirodni plin nije moguće postići brzinu i ubrzanje kao kod benzina. To je zato što se drvni plin sastoji od približno 50 posto dušika, 20 posto ugljičnog monoksida, 18 posto vodika, 8 posto ugljičnog dioksida i 4 posto metana. Dušik ne podržava izgaranje, a spojevi ugljika smanjuju izgaranje plina. Zbog visokog udjela dušika, motor dobiva manje goriva, što rezultira smanjenjem snage od 30-50 posto. Zbog sporog izgaranja plina, velike brzine se praktički ne koriste, a dinamičke karakteristike automobila su smanjene.

Opel Cadet opremljen plinskim generatorom

Automobili s malom zapreminom motora također mogu biti opremljeni generatorima na drveni plin (npr. Opel Kadett na gornjoj slici), ali je ipak bolje velike automobile sa snažnim motorima opremiti generatorima na plin. Na motorima male snage u nekim situacijama postoji ozbiljan nedostatak snage i dinamike motora.

Sama jedinica za proizvodnju plina može se smanjiti za mali automobil, ali to smanjenje neće biti proporcionalno veličini automobila. Plinski generatori također su dizajnirani za motocikle, ali njihove ukupne dimenzije su usporedive s bočnom prikolicom motocikla. Iako je ta veličina znatno manja od uređaja za autobus, kamion, vlak ili brod.

Jednostavnost korištenja vozila s plinskim generatorom

Još jedan poznati problem s automobilima na plin je taj što nisu baš laki za korištenje (iako su se znatno poboljšali u odnosu na tehnologiju korištenu tijekom rata). No, unatoč poboljšanjima, modernom plinskom generatoru treba oko 10 minuta da postigne radnu temperaturu, tako da nećete moći odmah sjesti u automobil i odvesti se.

Osim toga, prije svakog sljedećeg punjenja potrebno je lopaticom odstraniti pepeo - otpad od prethodnog izgaranja. Stvaranje smole više nije tako problematično kao prije 70 godina, ali i sada je to vrlo kritičan trenutak, budući da se filteri moraju redovito i učinkovito čistiti, što zahtijeva dodatno često održavanje. Općenito, automobil s plinskim pogonom zahtijeva dodatnu gnjavažu koja u potpunosti izostaje u radu benzinskog automobila.

Visoke koncentracije smrtonosnog ugljičnog monoksida zahtijevaju dodatne mjere opreza i nadzor protiv mogućeg curenja iz cjevovoda. Ako se instalacija nalazi u prtljažniku, onda ne biste trebali štedjeti na CO senzoru u automobilu. Ne možete pokrenuti sustav za generiranje plina u prostoriji (garaži), jer mora postojati otvoreni plamen prilikom pokretanja i ulaska u način rada (slika lijevo).

Masovna proizvodnja automobila na plinski pogon

Plinski generator Volkswagen Beetle proizveden u tvornici

Sva gore opisana vozila izradili su inženjeri amateri. Može se pretpostaviti da ako je odlučeno profesionalno proizvoditi automobile koji generiraju plin u tvorničkim uvjetima, tada bi, najvjerojatnije, mnogi nedostaci bili uklonjeni, a bilo bi više prednosti. Takvi bi automobili mogli izgledati privlačnije.

Na primjer, u tvornički proizvedenim Volkswagenima tijekom Drugog svjetskog rata cijeli mehanizam za stvaranje plina bio je skriven ispod haube. Na prednjoj strani haube nalazio se samo otvor za utovar drva za ogrjev. Svi ostali dijelovi instalacije nisu bili vidljivi.

Druga opcija za tvornički proizveden automobil s plinskim generatorom je Mercedes-Benz. Kao što možete vidjeti na slici ispod, cijeli mehanizam generatora plina skriven je ispod poklopca prtljažnika.

Krčenje šuma

Nažalost, povećana uporaba drvnog plina i biogoriva može stvoriti novi problem. A masovna proizvodnja automobila s plinskim pogonom mogla bi pogoršati ovaj problem. Ako počnemo znatno povećavati broj automobila koji koriste drveni plin ili biogorivo, opskrba drvećem će početi opadati za isti iznos, a poljoprivredno zemljište će biti žrtvovano za uzgoj usjeva biogoriva, što bi moglo dovesti do gladi. Upotreba opreme za proizvodnju plina u Francuskoj tijekom Drugog svjetskog rata uzrokovala je naglo smanjenje šumskih rezervi. Isto tako, druge tehnologije proizvodnje biogoriva dovode do smanjenja uzgoja biljaka korisnih za ljude.

Iako prisutnost automobila na plin može dovesti do njegove umjerenije upotrebe:
zagrijte generator plina 10 minuta ili koristite bicikl za odlazak u trgovinu - najvjerojatnije će izbor biti napravljen u korist potonjeg;
cijepati drva 3 sata za izlet na plažu ili vožnju vlakom - izbor će vjerojatno biti u korist ovog drugog.

Za pokretanje i zagrijavanje generatora plina potrebno je potrošiti najmanje 10 minuta

Bilo kako bilo, automobili s plinskim pogonom nisu dorasli automobilima na benzin i dizel. Samo nas globalna nestašica nafte ili vrlo velik porast njezine cijene može natjerati da prijeđemo na automobil na plin.

Na temelju materijala sa: sintezgaz.org.ua

plinski generator, DIY plinski generator, plinski generator, kućanski plinski generatori, generator, plinski generator auto

Ekologija znanja Znanost i tehnologija: Domaći generator plina na drva, napravljen vlastitim rukama, najbolje se koristi u kombinaciji s motorom s unutarnjim izgaranjem. Zato ga domaći majstori prilagođavaju za proizvodnju električne energije kod kuće ili ga čak instaliraju na automobil.

Motor s unutarnjim izgaranjem na drva nije bauk iz daleke prošlosti. Automobili i elektrane koje koriste drvo kao izvor energije mogu se pronaći i danas. Vrijedi pojasniti: motor radi na plin dobiven iz drva spaljivanjem na određeni način. Instalacije koje proizvode takav plin nazivaju se plinski generatori, već se dugo koriste u industrijskim poduzećima. Ali je li moguće napraviti generator plina vlastitim rukama i je li to vrijedno raditi?To su pitanja na koja naš članak želi odgovoriti.

Kako radi generator plina?

Da biste razumjeli koje koristi plinski generator može imati u kućanstvu, morate razumjeti njegov princip rada, a zatim i strukturu. Tada će biti moguće procijeniti troškove njegove proizvodnje, i što je najvažnije, kakav će se rezultat dobiti.

Dakle, generator piroliznog plina je kompleks komponenti i sklopova dizajniranih za odvajanje smjese zapaljivih plinova od krutog goriva u svrhu njegove upotrebe u motorima s unutarnjim izgaranjem.

Za referencu. Dizajni generatora razlikuju se jedni od drugih ovisno o vrsti spaljenog krutog goriva, a mi ćemo razmotriti najrelevantnije od njih - sagorijevanje drva.

Ako se drvo spaljuje u zatvorenom prostoru, ograničavajući dovod kisika, tada izlaz može biti mješavina zapaljivih plinova. Evo njihovog popisa:

• ugljični monoksid (ugljični monoksid CO);
• vodik (H2);
• metan (CH4);
• ostali nezasićeni ugljikovodici (CnHm).

Bilješka. Smjesa sadrži i nezapaljive balastne plinove: ugljikov dioksid (ugljični dioksid), kisik, dušik i vodenu paru.

Učinkoviti generator drvnog plina mora ne samo proizvoditi zapaljivu smjesu, već je i učiniti prikladnom za upotrebu. Stoga se cijeli ciklus dobivanja goriva za motore s unutarnjim izgaranjem može sigurno nazvati tehnološkim procesom koji se sastoji od sljedećih faza:

• rasplinjavanje: drvo čak i ne gori, već tinja kada je količina dovedenog kisika 33-35% od one potrebne za potpuno izgaranje;
• primarno grubo čišćenje: hlapljive čestice produkata izgaranja koje proizvode generatori drvnog plina nakon prvog stupnja odvajaju se pomoću suhog vrtložnog filtra - ciklona;
• sekundarno grubo čišćenje: provodi se u skruberu - pročistaču, gdje se protok goriva propušta kroz vodu;
• hlađenje: proizvodi izgaranja s temperaturama do 700 ºS prolaze kroz njega u izmjenjivaču topline zraka ili vode;
• fino čišćenje;
• slanje potrošaču: to može biti pumpanje goriva kompresorom u distribucijski spremnik ili dopremanje u miješalicu, a zatim izravno u motor s unutarnjim izgaranjem.

Na tehnološkom dijagramu prikazanom u nastavku možete razmotriti dizajn i princip rada industrijskog plinskog generatora:

Cijeli ciklus proizvodnje plina prilično je složen jer uključuje nekoliko različitih instalacija. Najosnovniji je generator plina, koji je metalni stup cilindričnog ili pravokutnog oblika, koji se sužava prema dolje. Stup ima cijevi za odvod zraka i plina, kao i pristupni otvor za pepeo. Jedinica je opremljena poklopcem na vrhu za punjenje goriva, dimnjak nije povezan s tijelom, jednostavno nedostaje. Proces izgaranja i pirolize koji se odvija unutar stupca dobro se odražava na dijagramu generatora plina:

Ne ulazeći u zamršenost kemijskih reakcija koje se odvijaju unutar stupca, napominjemo da se gore opisana mješavina plinova dobiva na izlazu iz njega. Samo je on kontaminiran česticama i nusproduktima izgaranja i ima visoku temperaturu. Proučavajući nacrte plinskih generatora bilo kojeg dizajna, primijetit ćete da je sva ostala oprema dizajnirana za vraćanje plina u normalu. Zrak se prisiljava u zonu izgaranja strojem za vuču ili puhanjem (jednostavnim riječima - ventilatorom).

Mora se reći da domaći generator plina na drva izrađuju domaći majstori s manje složenim dizajnom, a tehnologija ispuštanja plina u njemu donekle je pojednostavljena, o čemu će biti riječi u nastavku.

Mitovi o plinskim generatorima

Na internetu često možete pronaći mnoge neutemeljene tvrdnje o radu takvih jedinica i proturječne informacije o korištenju plinskih generatora. Pokušajmo raspršiti sve te mitove.

Prvi mit zvuči ovako: učinkovitost plinske generatorske jedinice doseže 95%, što je nerazmjerno više od kotlova na kruta goriva s učinkovitošću od 60-70%. Stoga je grijanje kuće uz njegovu pomoć mnogo isplativije. Informacije su netočne od samog početka, ne možete usporediti generator plina za kućanstvo za dom i kotao na kruta goriva; ove jedinice obavljaju različite funkcije. Zadatak prvog je proizvodnja zapaljivog plina, drugi je zagrijavanje vode.

Kada govorimo o opremi za proizvodnju, njezina učinkovitost je omjer količine dobivenog proizvoda i volumena plina koji se teoretski može izolirati iz drva, pomnožen sa 100%. Učinkovitost kotla je omjer proizvedene toplinske energije drva i teorijske toplinske vrijednosti, također pomnožen sa 100%. Osim toga, ne može svako bioplinsko postrojenje, a kamoli plinski generator, izdvojiti 95% zapaljivog goriva iz organske tvari.

Zaključak. Suština mita je da se pokušava usporediti masa ili volumen s jedinicama energije kroz učinkovitost, a to je nedopustivo.

Lakše je i učinkovitije grijati kuću s konvencionalnim kotlom za pirolizu, koji na isti način oslobađa zapaljive plinove iz drva i odmah ih spaljuje pomoću dovoda sekundarnog zraka u dodatnu komoru za izgaranje.

Drugi mit je da u bunker možete staviti gorivo bilo koje vlažnosti. Možete ga napuniti, ali samo količina ispuštenog plina pada za 10-25%, ili čak i više. U tom smislu, idealna opcija je generator plina koji radi na ugljenu, koji gotovo ne sadrži vlagu. I tako se toplinska energija pirolize troši na isparavanje vode, temperatura u peći pada, a proces se usporava.

Mit treći – troškovi grijanja zgrade su smanjeni. To nije teško provjeriti, samo usporedite cijenu generatora plina na drva i konvencionalnog kotla na kruta goriva, koji ste također sami napravili. Osim toga, potreban vam je uređaj za grijanje vode koji gori drvne plinove, na primjer, konvektor. Naposljetku, upravljanje cijelim ovim sustavom zahtijevat će puno vremena i truda.

Zaključak. Domaći generator plina na drva, napravljen vlastitim rukama, najbolje se koristi zajedno s motorom s unutarnjim izgaranjem. Zato ga domaći majstori prilagođavaju za proizvodnju električne energije kod kuće ili ga čak instaliraju na automobil.

Automobilski plinski generator

Morate shvatiti da generator plina za automobil mora biti prilično kompaktan, ne previše težak i istodobno učinkovit. Inozemne kolege, čija su primanja znatno veća od naših, izrađuju kućište generatora, ciklon i rashladni filter od nehrđajućeg čelika. To vam omogućuje da uzmete polovicu debljine metala, što znači da će jedinica izaći mnogo lakša. U našoj stvarnosti, cijevi, stari propanski cilindri, aparati za gašenje požara i drugi dostupni materijali koriste se za sastavljanje plinskog generatora.

Ispod je crtež plinskog generatora instaliranog na starim kamionima UralZIS-352 i trebali biste ga koristiti kao vodič prilikom sastavljanja jedinice:

Naši majstori najčešće izrađuju vanjski spremnik od cilindara s ukapljenim propanom, unutarnji spremnik može se izraditi iz prijemnika kamiona ZIL ili KamAZ. Rešetka je izrađena od debelog metala, cijevi su izrađene od odgovarajućeg promjera cijevi. Poklopac sa stezaljkama može biti izrađen od odsječenog vrha cilindra ili od čeličnog lima. Brtva poklopca izrađena je od azbestnog užeta s grafitnom impregnacijom.

Grubi filter - ciklon za automobile - napravljen je od starog aparata za gašenje požara ili jednostavnog komada cijevi. Na dnu cijevi nalazi se konusna mlaznica s priključkom za istovar pepela, a na vrhu je kraj zatvoren čvrsto zavarenim poklopcem. U njega je urezana izlazna cijev za pročišćene plinove, a sa strane se nalazi drugi priključak gdje će se dovoditi proizvodi izgaranja. Dijagram funkcionalnog presjeka ciklona prikazan je na slici:

Budući da autoplinski generator proizvodi plinove na visokim temperaturama, potrebno ih je hladiti. Postoje dva razloga:

• vruće plinovito gorivo ima prenisku gustoću i neće ga biti lako zapaliti u cilindrima motora s unutarnjim izgaranjem;
• Postoji opasnost od spontanog izbijanja pri dodiru s vrućim površinama motora.

Kretanje plinova kroz cijeli put tijekom paljenja osigurava ventilator, a nakon pokretanja motora u sustavu se pojavljuje potreban vakuum, ventilator se isključuje.

Za hlađenje majstori koriste obične rebraste radijatore grijanja, postavljajući ih na automobil tako da ih tijekom vožnje što više propuhuje zrakom. Ponekad se čak koriste moderni bimetalni radijatori. Prije ulaska u motor generatora plina, gorivo zahtijeva fino čišćenje, za to se koriste različite vrste filtara po vlastitom nahođenju. Svi čvorovi su kombinirani u jednu instalaciju u skladu sa dijagramom:

I posljednji dio je mješalica, koja je potrebna za regulaciju udjela mješavine plina i zraka. Činjenica je da drvni plin ima ogrjevnu vrijednost od samo 4,5 MJ/m3, dok prirodni plin koji se koristi u automobilima ima ogrjevnu vrijednost od čak 34 MJ/m3. Stoga omjeri goriva i zraka moraju biti različiti i morat će se prilagoditi prigušivačem.

Zaključak

Unatoč atraktivnosti ideje spaljivanja drva umjesto benzina, u modernim uvjetima to je praktički neodrživo. Dugo paljenje, vožnja pri srednjim i velikim brzinama, što utječe na vijek trajanja motora s unutarnjim izgaranjem, nedostatak udobnosti - sve to čini postojeće instalacije običnim kuriozitetima koji se ne koriste široko. Ali izrada plinskog generatora za kućnu elektranu sasvim je druga stvar. Stacionarna jedinica zajedno s prerađenim dizelskim motorom s unutarnjim izgaranjem može biti izvrsna opcija za napajanje doma. Objavljeno

Odmah rezervirajmo: ako automobil vozi na drva, to ne znači da je to parna lokomotiva bez tračnica. Niska učinkovitost parnog stroja s odvojenim ložištem, kotlom i dvostruko-trostrukim ekspanzijskim cilindrima ostavila je parne automobile među zaboravljenim egzoticima. A danas ćemo govoriti o prijevozu na "drvo" s poznatim motorima s unutarnjim izgaranjem, motorima koji sagorijevaju gorivo u sebi.

Naravno, nitko još nije uspio u rasplinjač ugurati drvo (ili nešto slično) umjesto benzina, ali ideja da se zapaljivi plin dobije iz drva izravno u automobilu i ubacuje u cilindre kao gorivo je zaživjela. godinama. Riječ je o automobilima na plin, automobilima čiji klasični motori s unutarnjim izgaranjem rade na generatorski plin koji se dobiva iz drva, organskih briketa ili ugljena. Usput, takvi strojevi također ne odbijaju uobičajeno tekuće gorivo - mogu raditi i na benzin.

Sveta jednostavnost

Proizvodni plin je mješavina plinova koja se uglavnom sastoji od ugljikovog monoksida CO i vodika H2. Takav se plin može dobiti spaljivanjem drva postavljenog u debelom sloju u uvjetima ograničene količine zraka. Na ovom jednostavnom principu radi automobilski plinski generator, u osnovi jednostavna jedinica, ali glomazna i konstruktivno komplicirana dodatnim sustavima.

Također, uz samu proizvodnju generatorskog plina, automobilska plinska generatorska jedinica ga hladi, pročišćava i miješa sa zrakom. Sukladno tome, dizajn klasične instalacije uključuje sam generator plina, grube i fine filtere, hladnjake, električni ventilator za ubrzanje procesa paljenja i cjevovode.

Nosim rafineriju sa sobom

Najjednostavniji plinski generator ima oblik okomitog cilindra u koji se gotovo do vrha puni gorivo - ogrjevno drvo, ugljen, treset, prešani peleti itd. Zona izgaranja nalazi se ispod, ovdje, u donjem sloju gorućeg goriva, stvara se visoka temperatura (do 1500 stupnjeva Celzijusa), potrebna za odvajanje budućih komponenti gorive smjese - ugljičnog monoksida CO i vodika. H2 - iz gornjih slojeva. Zatim vruća mješavina ovih plinova ulazi u hladnjak, čime se smanjuje temperatura, čime se povećava specifični kalorijski sadržaj plina. Ova prilično velika jedinica obično se morala postaviti ispod karoserije automobila. Filter-čistač koji se nalazi uz protok plina uklanja nečistoće i pepeo iz buduće mješavine goriva. Zatim se plin šalje u mješalicu, gdje se spaja sa zrakom, a konačno pripremljena smjesa se šalje u komoru za izgaranje motora automobila.

Dijagram automobila ZIS-21 s plinskim generatorom

Kao što vidite, sustav za proizvodnju goriva izravno na kamionu ili automobilu zauzimao je dosta prostora i dosta je težio. Ali igra je bila vrijedna svijeća. Zahvaljujući vlastitom - i također besplatnom - gorivu, poduzeća smještena stotinama i tisućama kilometara od baza opskrbe gorivom mogla su si priuštiti vlastiti autonomni prijevoz. Dugo vremena ova prednost nije mogla zasjeniti sve nedostatke vozila na plin, a bilo ih je mnogo:

— značajno smanjenje kilometraže po punjenju;
— smanjenje nosivosti vozila za 150-400 kg;
— smanjenje korisnog volumena tijela;
— problematičan proces "punjenja" plinskog generatora;
— dodatni skup rutinskih radova na održavanju;
— pokretanje generatora traje 10-15 minuta;
- značajno smanjenje snage motora.

ZiS 150UM, eksperimentalni model s plinogeneratorom NAMI 015UM

U tajgi nema benzinskih postaja

Drvo je oduvijek bilo glavno gorivo za vozila na plin. Prije svega, naravno, tamo gdje drva za ogrjev ima u izobilju - u sječi, u proizvodnji namještaja i građevinarstvu. Tradicionalne tehnologije obrade drva za industrijsku uporabu drva u doba procvata "plinova" uništavale su oko 30% šumske mase. Korišteni su kao gorivo za automobile. Zanimljivo je da su pravila za rad domaćih "gasgena" strogo zabranjivala korištenje industrijskog drva, budući da je bilo u izobilju otpada iz šumarske industrije. Za plinske generatore bilo je prikladno i meko i tvrdo drvo.

Jedini uvjet je da nema truleži na klinovima. Kao što su pokazala brojna istraživanja provedena 30-ih godina na Znanstvenom institutu za automobile i traktore SSSR-a, hrast, bukva, jasen i breza su najprikladniji kao gorivo. Grudi s kojima su se punili kotlovi za plinske generatore najčešće su imali pravokutni oblik sa stranom od 5-6 centimetara. Poljoprivredni otpad (slama, ljuska, piljevina, kora, šišarke i dr.) prešan je u posebne brikete, a njima su se “punili” i plinski generatori.

Glavni nedostatak plinskih motora, kao što smo već rekli, je njihova mala kilometraža po punjenju. Dakle, jedno opterećenje drvenih trupaca na sovjetskim kamionima (vidi dolje) bilo je dovoljno za ne više od 80-85 km. S obzirom na to da se u priručniku za uporabu preporuča „puniti gorivo“ kada je spremnik prazan 50-60%, kilometraža između punjenja je smanjena na 40-50 km. Drugo, sama instalacija koja proizvodi generatorski plin teška je nekoliko stotina kilograma. Osim toga, motori koji rade na ovaj plin proizvode 30-35% manje snage od svojih benzinskih motora.

Dorada automobila za ogrjev

Automobili su morali biti prilagođeni za rad na plinski generator, ali promjene nisu bile ozbiljne i ponekad su bile dostupne čak i izvan tvornice. Prvo, povećan je omjer kompresije u motorima tako da gubitak snage nije bio toliko značajan. U nekim slučajevima, turbo punjenje je čak korišteno za poboljšanje punjenja cilindara motora. Mnogi "gasificirani" automobili bili su opremljeni električnim generatorom s povećanom učinkovitošću, budući da je za puhanje zraka u ložište korišten prilično snažan električni ventilator.

ZIS-13

Kako bi se održale vučne karakteristike, posebno za kamione, sa smanjenom snagom motora, prijenosni omjeri su povećani. Brzina kretanja je pala, ali za automobile koji se koriste u divljini i drugim pustinjskim i udaljenim područjima to nije bilo od presudne važnosti. Kako bi se nadoknadila promjena u raspodjeli težine zbog generatora teškog plina, u nekim je automobilima ovjes ojačan.

Osim toga, zbog glomaznosti "plinske" opreme, bilo je djelomično potrebno preurediti automobil: promijeniti, premjestiti teretnu platformu ili smanjiti kabinu kamiona, napustiti prtljažnik, premjestiti ispušni sustav.

Zlatno doba "gasgena" u SSSR-u i inozemstvu

Vrhunac automobila na plin dogodio se 30-40-ih godina prošlog stoljeća. U isto vrijeme, u nekoliko zemalja s velikim potrebama za automobilima i malim dokazanim rezervama nafte (SSSR, Njemačka, Švedska), inženjeri iz velikih poduzeća i znanstvenih instituta počeli su razvijati vozila na pogon drva. Sovjetski stručnjaci bili su uspješniji u stvaranju kamiona.

GAZ-42

Od 1935. do samog početka Velikog Domovinskog rata, u raznim poduzećima Ministarstva šumarstva i Gulaga (Glavna uprava logora, nažalost, realnosti tog vremena), GAZ-AA jedan i pol kamion i ZIS -5 kamiona nosivosti tri tone, kao i autobusi na bazi njih, prepravljeni su za obradu drva. Također, plinogeneratorske verzije kamiona proizvodile su u zasebnim serijama sami proizvođači vozila. Na primjer, sovjetski povjesničari automobila navode brojku 33.840 - toliko je proizvedeno "jedan i pol" GAZ-42 na plin. U Moskvi je proizvedeno više od 16 tisuća jedinica plinskih generatora ZIS modela ZIS-13 i ZIS-21.

ZIS-21

Tijekom predratnog razdoblja sovjetski su inženjeri stvorili više od 300 različitih verzija plinskih generatora, od kojih je 10 doseglo masovnu proizvodnju. Tijekom rata serijske tvornice pripremale su nacrte pojednostavljenih instalacija koje su se mogle proizvoditi lokalno u automehaničarskim radionicama bez upotrebe složene opreme. Prema sjećanjima stanovnika sjevernih i sjeveroistočnih regija SSSR-a, kamioni na drva mogli su se naći u divljini sve do 70-ih godina dvadesetog stoljeća.

U Njemačkoj je tijekom Drugog svjetskog rata vladala akutna nestašica benzina. Dizajnerski biroi dviju tvrtki (Volkswagen i Mercedes-Benz) dobili su zadatak razviti verzije svojih popularnih kompaktnih automobila na plin. Obje tvrtke zadatak su izvršile u relativno kratkom vremenu. Na proizvodnu traku ušli su Volkswagen Buba i Mercedes-Benz 230. Zanimljivo je da dodatna oprema serijskih automobila nije ni sezala dalje od standardnih dimenzija “osobnih automobila”. Volkswagen je otišao još dalje i stvorio prototip vojnog Volkswagen Tour 82 (“Kübelwagen”) “na drva”.

Volkswagen Tour 82

Strojevi za loženje drva danas

Srećom, glavna prednost automobila na plin - neovisnost o mreži benzinskih postaja - danas je postala manje relevantna. No, u svjetlu suvremenih ekoloških trendova, još jedna prednost automobila na drva dolazi do izražaja - pogon na obnovljivo gorivo bez ikakve kemijske pripreme, bez dodatne potrošnje energije za proizvodnju goriva. Kao što pokazuju teorijski izračuni i praktični testovi, motor na drva svojim emisijama manje šteti atmosferi od sličnog motora, koji već radi na benzin ili dizel gorivo. Sadržaj ispušnih plinova vrlo je sličan emisijama iz motora s unutarnjim izgaranjem koji rade na prirodni plin.

Ipak, tema automobila na drva izgubila je svoju nekadašnju popularnost. Uglavnom su inženjeri entuzijasti koji, radi uštede na gorivu ili eksperimentalno, preuređuju svoje osobne automobile na generatorski plin kako ne bi zaboravili na plinske generatore. U postsovjetskom prostoru postoje uspješni primjeri "gasgena" temeljeni na automobilima AZLK-2141 i GAZ-24, kamionu GAZ-52, minibusu RAF-2203 itd. Prema riječima dizajnera, njihove kreacije mogu putovati do 120 km pri brzini od 80- 90 km/h.

GAZ-52

Na primjer, GAZ-52, koji su inženjeri iz Žitomira 2009. godine pretvorili u drvo za ogrjev, troši oko 50 kg komadića drveta na 100 km. Prema projektantima, drva za ogrjev potrebno je dodavati svakih 75-80 km. Jedinica plinskog generatora, tradicionalno za kamione, nalazi se između kabine i karoserije. Nakon paljenja ložišta mora proći oko 20 minuta prije nego što se GAZ-52 može pokrenuti (u prvim minutama rada generatora plin koji proizvodi nema potrebna zapaljiva svojstva). Prema izračunima developera, 1 km korištenjem drva je 3-4 puta jeftinije od korištenja dizelskog goriva ili benzina.

Jedinica generatora plina GAZ-52

Jedina zemlja u kojoj se danas naširoko koriste automobili na drva je Sjeverna Koreja. Zbog potpune globalne izolacije tamo postoji određena nestašica tekućeg goriva. A drva za ogrjev ponovno dolaze u pomoć onima koji se nađu u teškim situacijama.

Tijekom rasplinjavanja organski dio drva pretvara se u zapaljive plinove i tekuće proizvode. Rasplinjavanje se provodi u vertikalnim oknima uređaja koji se nazivaju plinski generatori. U oknu plinskog generatora odvijaju se tri glavna procesa, koji se ugrubo mogu podijeliti u zone prikazane na dijagramu (slika 23).

U gornjem dijelu plinskog generatora drvo se suši (zona I), zatim se suho gorivo podvrgava niskoj karbonizaciji - toplinskoj razgradnji u struji zagrijanog plina koji se kreće od rešetke i puše tuyere do vrata plinskog generatora. (zona II).

U trećoj, posljednjoj zoni, odvija se sam proces rasplinjavanja, kojem više nije podvrgnuto drvo, već ugljen, proizvod niskotemperaturne karbonizacije drva. Ovdje se ugljik koksa (drveni ugljen) oksidira u atmosferi kisika iz zraka koji se dovodi u rudnik kroz rešetku i kroz cijevi za pjeskarenje. Pri rasplinjavanju drugih vrsta krutog goriva (fosilni ugljen, škriljevac, koks i treset), ponekad se umjesto zračnog udara koristi para-kisik.

Kada atmosferski kisik i koks međusobno djeluju, može doći do oksidacije ugljika kroz sljedeće reakcije:

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

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

Dio ugljičnog dioksida CO2, u interakciji s ugljikom koksa zagrijanim na visoku temperaturu, reakcijom se pretvara u ugljični monoksid CO

C + CO2 ^ 2 CO + 38,790 kcal/kg - mol.

Promatranja su pokazala da tijekom rasplinjavanja drvnog goriva u debelom sloju, kao rezultat navedenih reakcija, uglavnom nastaje ugljikov monoksid.

Komadi ugljeni su prekriveni plinskim filmom, kroz koji molekule plina difundiraju na površinu ugljena, a produkti reakcije se uklanjaju s površine, ulazeći u plinski prostor između pojedinih dijelova krutine. Intenzitet difuzijskog toka ovisi o nizu čimbenika.

Kada je stopa kemijske interakcije između krutine i molekula plina vrlo visoka, ukupni rezultat

Interakcije između reagirajućih tvari u heterogenim reakcijama ovisit će o intenzitetu difuzijskih procesa. U ovom slučaju, proces rasplinjavanja ugljena odvija se u takozvanom difuzijskom području.

Kada je brzina kemijske reakcije između krutine i molekula plina odlučujući čimbenik, interakcija između tvari koje reagiraju prelazi u kinetičko područje procesa.

Kako se brzina plina povećava i veličina komada ugljena smanjuje, debljina plinskog filma se smanjuje.

Brzina procesa rasplinjavanja u njegovom difuzijskom području povećavat će se s porastom temperature i brzine protoka plina. Brzina kemijske interakcije između molekula ugljika koksa i plina, odnosno sam proces rasplinjavanja, u svom kinetičkom području uvijek će rasti s porastom temperature.

Reaktivnost koksa iz različitih ugljena nije ista, a karakterizirana je brzinom kemijske interakcije ugljika s CO2 i vodenom parom.

Drveni ugljen ima veću reaktivnost u usporedbi s, primjerice, fosilnim ugljenom.

Stoga će se u slučaju rasplinjavanja drva oksidacija ugljika drvnog koksa odvijati u difuzijskom području procesa.

U zoni III (stvarno rasplinjavanje) razvijaju se visoke temperature. Teoretski bi to moglo biti oko 1600°. Kao rezultat toga, pepeo goriva se stapa, a uređaji za puhanje postaju troski i često uništeni. Ove pojave dovode do preranog gašenja generatora plina zbog poremećaja dovoda zraka. Za borbu protiv njih dovoljno je dodati 90-120 g/n u zrak koji se dovodi u generator plina. l3 zasićena vodena para.

Opskrba parom u puhanju osigurava blagi porast kalorijske vrijednosti plina.

Za razliku od zračnog udara, umjetno ovlaženo parom naziva se zračno-parno mlaz. Stupanj ovlaživanja zraka regulira se njegovom temperaturom, koja se obično održava u rasponu od 45-55 °, a ponekad i više. Dodatkom pare u sapuh, temperatura same zone rasplinjavanja se smanjuje na 1100-1200°, što je već sigurno za uređaje za sabiranje.

Tijekom ispuhivanja para-zrak dolazi do sljedećih reakcija:

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

B) C + 2 H20COa + 2 H2 - 17,970 kcalkg - kažu,

B) CO + H20 CO2 na ± 10 410 kcal/kg - mol.

Vodena para mlaznice obično nije potpuno potrošena ovim reakcijama, već 70-75%. Uz značajno ovlaživanje mlaznice parom i smanjenjem temperature, reakcije "a" i "b" mogu prijeći u kinetičko područje. procesa.

Zbog neizbježne prisutnosti dušika u zraku, teoretski je moguće zamisliti nastanak CO u plinu dobivenom u samoj zoni rasplinjavanja tijekom zračnog udara prema sljedećoj jednadžbi:

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

Što odgovara sastavu plina V volumni udjeli: CO -34,7%-. N2 - 65,3 %.

Eksperimentalno je utvrđeno da se sastav plina u zoni stvarnog rasplinjavanja drvnog koksa pri zračnom mješenju malo razlikuje od teorijskog. od 1 kg izlaz ugljičnog plina

Jednako 5,37 n. m3 s kalorijska vrijednost 1060. Iz

Prikazani podaci pokazuju da je uz idealan zračni proces toplinska učinkovitost rasplinjavanja, računajući na hladnoću

5,37 1060 _ _ plin, jednak g^ = 0,7.