목재의 가스화. 목재 가스화 가스화용 바이오매스 자원

가스 발생기 자동차

유럽에서는 제2차 세계 대전 중에 거의 모든 차량이 목재를 연료로 사용하도록 개조되었습니다.
달리는 자동차들 목재 가스(g라고도 함 가스 발전기 차량) 외관상 우아함은 떨어지지만 환경 친화성 측면에서는 휘발유 제품에 비해 매우 효과적이며 전기차와 동등할 수 있습니다.
연료 가격 상승으로 인해 거의 잊혀진 이 기술에 대한 관심이 다시 높아지고 있습니다. 전 세계적으로 수십 명의 애호가들이 수제 휘발유 자동차를 타고 도시 거리를 운전하고 있습니다.

가스화기 가스 형성 과정(가스 합성)유기물이 가연성 가스로 변환되는 는 1400 °C의 온도에서 열의 영향을 받아 발생하기 시작합니다.

가연성 가스를 생산하기 위해 목재를 처음 사용한 것은 거리 조명과 요리에 목재가 사용되었던 1870년으로 거슬러 올라갑니다.

1920년대 독일 엔지니어 조지 험버트개발됨 발전기,이동용 목재 가스를 생성합니다. 생성된 가스는 정화되고 약간 냉각된 다음 자동차 엔진의 연소실로 공급되지만 엔진은 실제로 개조가 필요하지 않았습니다.

1931년부터 Embera 발전기의 대량 생산이 시작되었습니다. 1930년대 말에는 이미 유럽에서만 약 9,000대의 차량이 가스 발생기를 사용했습니다.

제2차 세계 대전

가스 생성 기술은 제2차 세계 대전 중 화석 연료와 액체 연료의 제한과 부족으로 인해 많은 유럽 국가에서 일반화되었습니다. 독일에서만 전쟁이 끝날 때까지 약 500,000대의 자동차에 목재 가스를 사용하는 가스 발전기를 장착했습니다.

제2차 세계 대전의 가스 생성 민간 차량

운전자들이 장작을 비축할 수 있는 약 3,000개의 “주유소”가 건설되었습니다. 자동차뿐만 아니라 트럭, 버스, 트랙터, 오토바이, 선박, 기차에도 가스 발생기가 장착되었습니다. 심지어 일부 탱크에는 가스 발생기가 장착되어 있었지만 독일군은 군사 목적으로 액체 합성 연료(목재 또는 석탄으로 만든)를 생산했습니다.

독일에서 전쟁이 끝날 때까지 가스 구동 민간 차량 500,000대

1942년(기술이 아직 인기의 정점에 도달하지 않았을 때)에는 스웨덴에 휘발유 자동차가 약 73,000대, 프랑스에 65,000대, 덴마크에 10,000대, 오스트리아와 노르웨이에 9,000대, 스위스에 거의 8,000대가 있었습니다. 1944년 핀란드에는 가스 구동 차량이 43,000대 있었는데, 그 중 30,000대는 버스와 트럭, 7,000대는 자동차, 4,000대는 트랙터, 600대는 보트였습니다.

휘발유 자동차는 미국과 아시아에도 등장했다. 호주에는 약 72,000대의 휘발유 차량이 있었습니다. 제2차 세계대전 동안 총 백만 대 이상의 목재 가스 차량이 운용되었습니다.

전쟁이 끝난 후 휘발유를 다시 사용할 수 있게 되자 가스 발생기 기술은 거의 즉시 망각되었습니다. 1950년대 초에는 서독에 약 20,000개의 가스 발전기만이 남아 있었습니다.

스웨덴 연구 프로그램

연료 가격 상승과 지구 온난화로 인해 직접적인 연료원인 목재에 대한 관심이 다시 높아졌습니다. 전 세계의 많은 독립 엔지니어들이 목재 가스를 차량 연료로 사용하도록 표준 차량을 개조하느라 바빴습니다. 이러한 현대식 가스 발생기의 대부분이 스칸디나비아에서 개발되고 있는 것이 특징입니다.

1957년 스웨덴 정부는 갑작스러운 석유 부족이 발생할 경우 자동차를 목재 가스로 신속하게 전환할 수 있는 가능성에 대비하기 위해 연구 프로그램을 만들었습니다. 스웨덴에는 석유 매장량이 없지만 연료로 사용할 수 있는 거대한 숲이 있습니다. 본 연구의 목표는 모든 유형의 차량에 사용할 수 있는 개선되고 표준화된 장치를 개발하는 것이었습니다. 이 연구는 자동차 제조업체인 볼보(Volvo)의 지원을 받았습니다. 100,000km에 걸쳐 자동차와 트랙터의 작동을 연구한 결과, 훌륭한 이론적 지식과 실제 경험을 얻었습니다.

일부 핀란드 아마추어 엔지니어들은 Juha Sipilä(왼쪽 사진)와 같은 기술을 추가 개발하기 위해 이 데이터를 사용했습니다.

목재 가스 발생기는 대형 온수기처럼 보입니다. 이 장치는 트레일러(주차가 어렵기는 하지만), 자동차 트렁크(거의 모든 트렁크 공간을 차지함) 또는 자동차 전면 또는 후면 플랫폼(가장 인기 있는 옵션)에 배치할 수 있습니다. 유럽에서). 미국 픽업 트럭에서는 발전기가 침대에 배치됩니다. 제2차 세계대전 당시 일부 차량에는 발전기가 내장되어 있어 전혀 보이지 않았습니다.

가스발생기용 연료

휘발유 차량의 연료는 목재 또는 목재 칩으로 구성됩니다(왼쪽 사진). 숯도 사용할 수 있지만 이로 인해 원래 바이오매스에 포함된 에너지의 최대 50%가 손실됩니다. 반면, 석탄은 발열량이 높기 때문에 더 많은 에너지를 함유하므로 연료의 범위가 다양할 수 있습니다. 원칙적으로 모든 유기재료를 사용할 수 있다. 제2차 세계대전 중에는 석탄과 이탄이 사용되었지만 주요 연료는 목재였습니다.

네덜란드 볼보 240

가장 성공적인 가스 생성 자동차 중 하나는 네덜란드인 John이 2008년에 제작한 것입니다. 가스 발생기가 장착된 많은 자동차는 부피가 크고 그다지 매력적이지 않았습니다. 더치 볼보 240은 현대적인 스테인레스 스틸 가스 발생기 시스템을 갖추고 있으며 현대적이고 우아한 외관을 자랑합니다.

John은 “목재 가스는 만들기가 그렇게 어렵지 않습니다.”라고 John은 말합니다. 그러나 순수한 목재 가스는 만들기가 훨씬 더 어렵습니다. John은 자동차 가스 발생기 시스템에서 생산되는 가스에 많은 불순물이 포함되어 있기 때문에 이에 대해 많은 불만을 갖고 있습니다.

네덜란드의 John은 목재 가스를 생산하는 가스 발생 장치가 예를 들어 실내 난방, 가정용, 전기 생산 및 유사 산업과 같은 고정 용도로 훨씬 더 유망하다고 굳게 믿습니다. 볼보 240 가스 발생기 차량은 주로 가스 발생기 기술의 성능을 입증하기 위해 설계되었습니다.

존경하고 관심 있는 많은 사람들이 항상 John의 차 근처와 유사한 가스를 생성하는 자동차 근처에 모입니다. 그럼에도 불구하고 자동차 가스 발생기 장치는 이상주의자와 위기의 시기에 적합한 것이라고 John은 말합니다.

기술적 역량

가스 구동식 Volvo 240은 최고 속도가 시속 120km(75mph)에 도달하고 순항 속도는 110km/h(68mph)를 유지할 수 있습니다. "연료 탱크"에는 30kg(66lb)의 목재를 담을 수 있는데, 이는 전기 자동차와 맞먹는 약 100km(62마일)를 주행하기에 충분한 양입니다.

뒷좌석에 나무 자루를 실으면 주행 가능 거리는 400km(250마일)로 늘어납니다. 이번에도 Tesla Roadster나 Mini Cooper 전기차의 경우처럼 승객 공간을 희생하여 추가 배터리를 장착한다면 이는 전기차와 비슷합니다. (가스 발생기의 다른 모든 것 외에도 정기적으로 뒷좌석에서 나무 봉지를 꺼내 탱크에 부어야 합니다.)

트레일링 가스 발생기

가스 발생기 시스템을 차량에 장착하는 데는 근본적으로 다른 접근 방식이 있습니다. 트레일러에 주유하는 방식입니다. Vesa Mikkonen은 이러한 접근 방식을 취했습니다. 그의 최근 작품은 크고 무거운 미국 쿠페인 휘발유 구동 링컨 컨티넨탈 1979 마크 V입니다. Lincoln은 100km(62마일)를 주행할 때마다 50kg(110lb)의 목재를 소비하며 John's Volvo보다 연료 효율이 훨씬 낮습니다. Wes Mikkonen은 또한 연료 효율이 더 높은 자동차인 Toyota Camry를 개조했습니다. 이 자동차는 동일한 주행거리 동안 20kg(44lb)의 목재만 소비합니다. 그러나 트레일러는 자동차 자체만큼 큰 크기를 유지했습니다.

전기 자동차의 최적화는 크기를 줄이고 전체 중량을 줄여 달성할 수 있습니다. 이 방법은 사촌인 가스 생성 자동차에서는 작동하지 않습니다. 제2차 세계대전 이후 휘발유 자동차는 훨씬 더 발전했습니다. 전시 차량은 한 주유소에서 20~50km를 이동할 수 있었고 동적 및 속도 특성이 낮았습니다.

요스트 코닌(Jost Konin)의 가스 발생기 목제 자동차

"톱과 도끼로 세계를 여행하라"는 네덜란드인 유스트 코닌(Joost Conijn)의 모토는 주유소 걱정 없이 휘발유 자동차와 트레일러를 가지고 두 달 동안 유럽을 횡단한 여행이었습니다. 로마 니아에서).

이 차량의 트레일러는 다른 목적으로 사용되었지만 추가 장작 공급을 저장하여 "급유" 간의 거리를 늘렸습니다. 흥미롭게도 Jost는 목재를 자동차 연료뿐만 아니라 자동차 자체의 건축 자재로도 사용했습니다.

1990년대에는 수소가 미래의 대체 연료로 여겨졌습니다. 그런 다음 바이오 연료에 큰 희망을 두었습니다. 이후 자동차 산업의 전기 기술 발전이 많은 관심을 끌었습니다. 이 기술이 더 이상 지속되지 않으면(이에 대한 객관적인 전제 조건이 있음) 우리의 관심은 다시 가스 생성 자동차로 전환될 수 있을 것입니다.

산업 기술의 높은 발전에도 불구하고 자동차에 목재 가스를 사용하는 것은 다른 대체 연료에 비해 환경적 관점에서 관심을 끌고 있습니다. 목재 가스화는 기존 연소보다 다소 더 효율적입니다. 기존 연소는 포함된 에너지의 최대 25%를 손실하기 때문입니다. 자동차에 가스 발생기를 사용하면 휘발유 연료를 사용하는 자동차에 비해 에너지 소비가 1.5배 증가합니다(시스템 예열 손실 및 자동차 자체 중량 증가 포함). 필요한 에너지가 운송되고 석유에서 생산된다는 점을 고려하면 목재의 가스화는 가솔린에 비해 여전히 효과적입니다. 또한 목재는 재생 가능한 에너지원인 반면 휘발유는 그렇지 않다는 점도 고려해야 합니다.

가스 발전기 자동차의 장점

천연가스 자동차의 가장 큰 장점은 전처리 과정 없이 재생 가능한 연료를 사용한다는 점이다. 그리고 바이오매스를 에탄올이나 바이오디젤과 같은 액체 연료로 전환하려면 원래 공급원료에 포함된 것보다 더 많은 에너지(CO2 포함)가 필요할 수 있습니다. 휘발유 차량에서는 나무를 자르고 자르는 것 외에는 연료를 생산하는 데 에너지가 사용되지 않습니다.

가스를 생산하는 자동차에는 강력한 화학 배터리가 필요하지 않으며 이는 전기 자동차에 비해 장점입니다. 화학 배터리는 자체 방전되는 경향이 있으므로 사용하기 전에 반드시 충전해야 합니다. 목재 가스를 생산하는 장치는 말하자면 천연 배터리입니다. 중고 및 불량 화학 배터리를 첨단 기술로 처리할 필요가 없습니다. 가스 발생기 공장에서 나오는 폐기물은 재이며, 이는 비료로 사용될 수 있습니다.

적절하게 설계된 자동차 가스 발생기는 휘발유나 디젤 차량에 비해 대기 오염이 훨씬 적습니다.

목재 가스화는 직접 목재 연소보다 훨씬 깨끗합니다. 대기로의 배출은 천연 가스 연소로 인한 배출과 비슷합니다. 운행 중에는 전기 자동차가 대기를 오염시키지 않지만 나중에 배터리를 충전하려면 현재 전통적인 방식으로 추출되는 에너지를 공급해야 합니다.

가스 발생 자동차의 단점

가스 발생 차량을 작동하는 데 있어 많은 이점에도 불구하고 이것이 가장 최적의 솔루션은 아니라는 점을 이해해야 합니다. 가스를 생산하는 설비는 많은 공간을 차지하고 무게는 수백 킬로그램에 달합니다. 이 전체 "플랜트"는 본인이 직접 휴대해야 합니다. 가스 장비는 목재 가스의 비에너지가 낮기 때문에 규모가 큽니다. 목재 가스의 에너지 가치는 가솔린의 경우 44MJ/kg, 천연 가스의 경우 56MJ/kg인 것과 비교하여 약 5.7MJ/kg입니다.

천연가스를 사용하면 휘발유처럼 속도와 가속력을 얻을 수 없습니다. 이는 목재 가스가 약 50%의 질소, 20%의 일산화탄소, 18%의 수소, 8%의 이산화탄소 및 4%의 메탄으로 구성되어 있기 때문입니다. 질소는 연소를 지원하지 않으며 탄소 화합물은 가스 연소를 감소시킵니다. 질소 함량이 높기 때문에 엔진에 연료가 덜 공급되어 출력이 30~50% 감소합니다. 가스의 느린 연소로 인해 고속은 실질적으로 사용되지 않으며 자동차의 동적 특성이 저하됩니다.

가스 발생기가 장착된 Opel Cadet

엔진 용량이 작은 자동차에도 목재 가스 발생기를 장착할 수 있지만(예: 위 그림의 Opel Kadett) 대형 자동차에는 강력한 엔진과 가스 발생기를 장착하는 것이 더 좋습니다. 저전력 엔진에서는 어떤 상황에서는 엔진 출력과 역학이 심각하게 부족합니다.

소형차의 경우 가스 발생 장치 자체를 더 작게 만들 수 있지만 이러한 감소는 자동차 크기에 비례하지 않습니다. 가스 발생기도 오토바이용으로 설계되었지만 전체 치수는 오토바이 사이드카와 비슷합니다. 이 크기는 버스, 트럭, 기차 또는 선박용 장치보다 훨씬 작습니다.

가스발생기 차량의 사용 용이성

가스 구동 자동차의 또 다른 알려진 문제는 사용자 친화적이지 않다는 것입니다(비록 전쟁 중에 사용된 기술에 비해 크게 향상되었지만). 그러나 개선에도 불구하고 현대식 가스 발생기는 작동 온도에 도달하는 데 약 10분 정도 걸리기 때문에 차에 올라 바로 차를 몰고 갈 수는 없습니다.

또한 이후에 연료를 보급하기 전에 주걱으로 재를 제거해야 합니다(이전 연소에서 발생한 폐기물). 수지 형성은 더 이상 70년 전만큼 문제가 되지 않지만, 필터를 정기적으로 효율적으로 청소해야 하고 추가적인 유지 관리가 필요하기 때문에 지금도 매우 중요한 순간입니다. 일반적으로 휘발유 자동차에는 휘발유 자동차 운행에는 전혀 없는 추가적인 번거로움이 필요합니다.

고농도의 치명적인 일산화탄소에는 추가 예방 조치와 파이프라인 누출 가능성에 대한 모니터링이 필요합니다. 설치 장소가 트렁크에 있는 경우 자동차의 CO 센서를 간과해서는 안 됩니다. 가스 발생 시스템을 시동하고 작동 모드로 들어갈 때 불꽃이 있어야 하기 때문에 실내(차고)에서는 시동할 수 없습니다(왼쪽 그림).

휘발유 자동차 대량생산

공장에서 생산되는 가스 발생기 폭스바겐 비틀

위에서 설명한 모든 차량은 아마추어 엔지니어가 제작했습니다. 공장 조건에서 전문적으로 가스 생성 자동차를 생산하기로 결정했다면 대부분의 단점이 제거되고 더 많은 장점이 있었을 것이라고 추측할 수 있습니다. 그러한 자동차는 더 매력적으로 보일 수 있습니다.

예를 들어, 제2차 세계대전 당시 공장에서 생산된 폭스바겐에서는 가스 생성 메커니즘 전체가 후드 아래 숨겨져 있었습니다. 후드 전면에는 장작을 적재하기 위한 해치만 있었습니다. 설치의 다른 모든 부분은 보이지 않았습니다.

공장에서 생산되는 가스 발생기 자동차의 또 다른 옵션은 Mercedes-Benz입니다. 아래 사진에서 볼 수 있듯이 전체 가스 발생기 메커니즘은 트렁크 후드 아래에 숨겨져 있습니다.

삼림벌채

불행하게도 목재 가스와 바이오 연료의 사용 증가는 새로운 문제를 야기할 수 있습니다. 그리고 가스 구동 자동차의 대량 생산은 이 문제를 더욱 악화시킬 수 있습니다. 목재 가스나 바이오 연료를 사용하는 자동차의 수를 크게 늘리기 시작하면 나무 공급도 그만큼 감소하기 시작하고 바이오 연료 작물을 재배하기 위해 농지가 희생되어 기근이 발생할 수 있습니다. 제2차 세계대전 중 프랑스에서 가스 발전 장비를 사용하면서 산림 보호 구역이 급격히 감소했습니다. 마찬가지로, 다른 바이오연료 생산 기술은 인간에게 유용한 식물 재배를 감소시킵니다.

하지만 가스를 발생시키는 자동차가 있으면 사용이 좀 더 적당해질 수 있습니다.
가스 발생기를 10분 동안 예열하거나 자전거를 이용해 식료품점에 갑니다. 아마도 후자를 선택하게 될 것입니다.
해변으로 여행을 가거나 기차를 타기 위해 3시간 동안 나무를 자르는 것 - 선택은 아마도 후자에 유리할 것입니다.

가스 발생기를 시동하고 예열하는 데 최소 10분이 소요됩니다.

하지만 휘발유 자동차는 휘발유 자동차와 디젤 자동차의 상대가 되지 않습니다. 전 세계적으로 석유가 부족하거나 가격이 크게 상승하는 경우에만 가스 생성 자동차로 전환해야 할 수 있습니다.

자료 기반: sintezgaz.org.ua

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지식의 생태학 과학과 기술: 손으로 만든 수제 장작 연소 가스 발생기는 내연 기관과 함께 사용하는 것이 가장 좋습니다. 그렇기 때문에 가정 장인들은 이를 개조하여 집에서 전기를 생산하거나 심지어 자동차에 설치하기도 합니다.

장작을 태우는 내연기관은 먼 과거의 유령이 아니다. 목재를 에너지원으로 사용하는 자동차와 발전소는 오늘날에도 여전히 찾아볼 수 있습니다. 명확히 할 필요가 있습니다. 엔진은 나무를 특정 방식으로 연소하여 얻은 가스로 작동합니다. 이러한 가스를 생산하는 설비를 가스 발생기라고 하며 오랫동안 산업 기업에서 사용해 왔습니다. 그러나 자신의 손으로 가스 발생기를 만드는 것이 가능하며 할 가치가 있습니까?이것이 우리 기사에서 대답하려는 질문입니다.

가스 발생기는 어떻게 작동합니까?

가스 발생기가 가정에서 어떤 이점을 얻을 수 있는지 이해하려면 작동 원리와 구조를 이해해야 합니다. 그러면 생산 비용을 추정할 수 있으며 가장 중요한 것은 어떤 결과를 얻을 수 있는지입니다.

따라서 열분해 가스 발생기는 내연 기관에서 사용하기 위해 고체 연료에서 가연성 가스 혼합물을 분리하도록 설계된 구성 요소 및 어셈블리의 복합체입니다.

참고로.발전기의 설계는 연소되는 고체 연료의 유형에 따라 서로 다르며, 가장 관련성이 높은 장작 연료를 고려할 것입니다.

밀폐된 공간에서 목재를 태워 산소 공급을 제한하면 가연성 가스가 혼합되어 배출될 수 있습니다. 목록은 다음과 같습니다.

• 일산화탄소(일산화탄소 CO);
• 수소(H2);
• 메탄(CH4);
• 기타 불포화 탄화수소(CnHm).

메모.혼합물에는 이산화탄소(이산화탄소), 산소, 질소 및 수증기와 같은 불연성 밸러스트 가스도 포함되어 있습니다.

효과적인 목재 가스 발생기는 가연성 혼합물을 생성할 뿐만 아니라 사용하기에 적합하도록 만들어야 합니다. 따라서 내연 기관용 연료를 얻는 전체주기는 다음 단계로 구성된 기술 프로세스라고 안전하게 부를 수 있습니다.

• 가스화: 나무는 타지 않지만 공급되는 산소량이 완전 연소에 필요한 양의 33-35%일 때 연기가 납니다.
• 1차 거친 청소: 1단계 후 목재 가스 발생기에서 생성된 연소 생성물의 휘발성 입자를 건식 소용돌이 필터(사이클론)를 사용하여 분리합니다.
• 2차 거친 청소: 연료 흐름이 물을 통과하는 세정기-정화기에서 수행됩니다.
• 냉각: 최대 700°C 온도의 연소 생성물이 공기 또는 물 열 교환기를 통과합니다.
• 정밀한 청소;
• 소비자에게 보내는 것: 이는 압축기를 통해 연료를 분배 탱크로 펌핑하거나 믹서에 공급한 다음 내연 기관에 직접 공급할 수 있습니다.

아래 제시된 기술 다이어그램에서 산업용 가스 발생기의 설계 및 작동 원리를 고려할 수 있습니다.

전체 가스 생산 주기는 여러 가지 다른 설치를 포함하기 때문에 상당히 복잡합니다. 가장 기본적인 것은 원통형 또는 직사각형 모양의 금속 기둥으로 아래쪽으로 좁아지는 가스 발생기입니다. 기둥에는 공기 및 가스 배출구용 파이프와 재 구덩이에 대한 접근 해치가 있습니다. 장치 상단에는 연료를 적재하기 위한 뚜껑이 장착되어 있으며 굴뚝은 본체에 연결되어 있지 않으며 단순히 누락되었습니다. 컬럼 내부에서 발생하는 연소 및 열분해 과정은 가스 발생기 다이어그램에 잘 반영되어 있습니다.

컬럼 내부에서 일어나는 복잡한 화학 반응에 들어 가지 않고 위에서 설명한 가스 혼합물이 컬럼 출구에서 얻어지는 것을 알 수 있습니다. 다만 입자와 연소부산물로 오염되어 있고 온도도 높다. 모든 설계의 가스 발생기 도면을 살펴보면 다른 모든 장비가 가스를 정상 상태로 되돌리도록 설계되었음을 알 수 있습니다. 견인 또는 송풍 기계(간단히 말하면 팬)에 의해 공기가 연소 영역으로 강제 유입됩니다.

집에서 만드는 장작 연소 가스 발생기는 덜 복잡한 디자인으로 가정 장인이 만들고 가스 방출 기술은 다소 단순화되어 아래에서 논의됩니다.

가스 발생기에 관한 신화

인터넷에는 그러한 장치의 작동에 대해 입증되지 않은 주장이 많이 있으며 가스 발생기 사용에 관해 상충되는 정보가 제공됩니다. 이 모든 신화를 없애려고 노력합시다.

첫 번째 신화는 다음과 같습니다. 가스 발생기의 효율은 95%에 달하며 이는 효율이 60-70%인 고체 연료 보일러의 효율보다 훨씬 높습니다. 따라서 도움으로 집을 난방하는 것이 훨씬 더 수익성이 높습니다. 정보는 처음부터 올바르지 않으며 가정용 가스 발생기와 고체 연료 보일러를 비교할 수 없으며 이러한 장치는 서로 다른 기능을 수행합니다. 첫 번째 임무는 가연성 가스를 생성하는 것이고, 두 번째 임무는 물을 가열하는 것입니다.

발전 장비에 대해 이야기할 때, 그 효율은 이론적으로 목재에서 분리할 수 있는 가스의 양에 대해 얻은 제품의 양에 100%를 곱한 비율입니다. 보일러 효율은 목재에서 발생하는 열에너지를 이론 발열량으로 나눈 값에 100%를 곱한 값입니다. 또한, 가스 발생기는 물론이고 모든 바이오가스 플랜트가 유기물로부터 가연성 연료의 95%를 추출할 수 있는 것은 아닙니다.

결론.신화의 본질은 효율성을 통해 질량이나 부피를 에너지 단위와 비교하려는 것인데 이는 용납될 수 없습니다.

동일한 방식으로 목재에서 가연성 가스를 방출하고 추가 연소실에 2차 공기를 공급하여 즉시 연소시키는 기존 열분해 보일러를 사용하여 집을 가열하는 것이 더 쉽고 효율적입니다.

두 번째 신화는 수분 함량에 관계없이 연료를 벙커에 넣을 수 있다는 것입니다. 로드할 수 있지만 방출되는 가스의 양만 10-25% 이상 감소합니다. 이와 관련하여 이상적인 옵션은 수분이 거의 포함되지 않은 숯으로 작동하는 가스 발생기입니다. 따라서 열분해의 열에너지는 물의 증발에 소비되고 용광로의 온도가 떨어지며 공정이 느려집니다.

세 번째 오해 - 건물 난방 비용이 절감됩니다. 이는 확인하기 어렵지 않으며, 역시 직접 제작한 장작 가스 발생기와 기존 고체 연료 보일러의 비용을 비교해 보세요. 또한 대류기와 같이 목재 가스를 연소하는 온수 장치가 필요합니다. 마지막으로, 이 전체 시스템을 운영하려면 많은 시간과 노력이 필요합니다.

결론.자신의 손으로 만든 수제 장작 가스 발생기는 내연 기관과 함께 사용하는 것이 가장 좋습니다. 그렇기 때문에 가정 장인들은 이를 개조하여 집에서 전기를 생산하거나 심지어 자동차에 설치하기도 합니다.

자동차 가스 발생기

자동차용 가스 발생기는 매우 컴팩트해야 하며 너무 무겁지 않으면서 동시에 효율적이어야 한다는 점을 이해해야 합니다. 우리보다 수입이 훨씬 많은 외국 동료들이 스테인레스 스틸로 발전기 하우징, 사이클론 및 냉각 필터를 만듭니다. 이렇게 하면 금속 두께의 절반을 차지할 수 있으므로 장치가 훨씬 더 가벼워집니다. 현실에서는 파이프, 오래된 프로판 실린더, 소화기 및 기타 사용 가능한 재료를 사용하여 가스 발생기를 조립합니다.

다음은 구형 UralZIS-352 트럭에 설치된 가스 발생기의 도면이며, 장치를 조립할 때 이를 참고로 사용해야 합니다.

우리 장인들은 대부분 액화 프로판 실린더로 외부 탱크를 만들고, 내부 탱크는 ZIL 또는 KamAZ 트럭의 수신기로 만들 수 있습니다. 화격자는 두꺼운 금속으로 만들어지고 파이프는 해당 파이프 직경으로 만들어집니다. 클램프가 있는 뚜껑은 실린더 상단을 잘라내거나 강판으로 만들 수 있습니다. 뚜껑 씰은 흑연이 함침된 석면 코드로 만들어졌습니다.

거친 필터(자동차용 사이클론)는 오래된 소화기나 단순한 파이프 조각으로 만들어집니다. 파이프 바닥에는 재를 내리는 장치가 있는 원추형 노즐이 있고 상단에는 단단히 용접된 뚜껑으로 끝이 닫혀 있습니다. 정화된 가스의 배출 파이프가 절단되고 측면에는 연소 생성물이 공급되는 두 번째 피팅이 있습니다. 사이클론의 기능적 단면 다이어그램이 그림에 나와 있습니다.

자동차 가스 발생기는 고온에서 가스를 생성하므로 냉각이 필요합니다. 두 가지 이유가 있습니다:

• 뜨거운 가스 연료는 밀도가 너무 낮아 내연 기관의 실린더에서 점화하기가 쉽지 않습니다.
• 모터의 뜨거운 표면에 접촉하면 자연발생적인 발병의 위험이 있습니다.

점화 중 전체 경로를 통한 가스 이동은 팬에 의해 보장되며 엔진 시동 후 필요한 진공이 시스템에 나타나고 팬이 꺼집니다.

냉각을 위해 장인은 일반 핀 난방 라디에이터를 사용하여 운전 중에 공기가 최대한 많이 불어 오는 방식으로 자동차에 배치합니다. 때로는 현대식 바이메탈 라디에이터도 사용됩니다. 가스 발생기 엔진에 들어가기 전에 연료를 정밀하게 청소해야 하며 이를 위해 재량에 따라 다양한 유형의 필터가 사용됩니다. 모든 노드는 다이어그램에 따라 하나의 설치로 결합됩니다.

마지막 부분은 가스-공기 혼합물의 비율을 조절하는 데 필요한 믹서입니다. 사실, 목재 가스의 발열량은 4.5MJ/m3에 불과한 반면, 자동차에 사용되는 천연 가스의 발열량은 최대 34MJ/m3입니다. 따라서 연료와 공기의 비율은 달라야 하며 댐퍼를 사용하여 조정해야 합니다.

결론

휘발유 대신 나무를 태우는 아이디어의 매력에도 불구하고 현대 상황에서는 실제로 실행 불가능합니다. 긴 점화, 내연 기관의 수명에 영향을 미치는 중속 및 고속 주행, 편안함 부족-이 모든 것이 기존 설치를 널리 사용되지 않는 일반적인 호기심으로 만듭니다. 그러나 가정용 발전소용 가스 발생기를 만드는 것은 완전히 다른 문제입니다. 개조된 디젤 내연 기관과 함께 고정식 장치는 가정에 전력을 공급하는 탁월한 옵션이 될 수 있습니다.

당장 예약하자. 차가 나무 위에서 달린다고 해서 레일이 없는 증기기관차라는 뜻은 아니다. 별도의 화실, 보일러 및 이중 삼중 팽창 실린더를 갖춘 증기 기관의 낮은 효율로 인해 증기 자동차는 잊혀진 외래종으로 남았습니다. 그리고 오늘 우리는 친숙한 내연 기관, 즉 내부에서 연료를 태우는 모터를 사용한 "나무 연소" 운송에 대해 이야기하겠습니다.

물론 휘발유 대신 나무(또는 이와 유사한 것)를 기화기에 밀어 넣는 데 성공한 사람은 아직 아무도 없지만, 자동차에 직접 나무에서 가연성 가스를 얻어 연료가 붙으면 실린더에 공급한다는 아이디어가 떠오릅니다. 몇 년 동안. 우리는 가스 생성 자동차, 즉 목재, 유기 연탄 또는 석탄에서 얻은 발전기 가스로 작동하는 고전적인 내연 기관을 갖춘 자동차에 대해 이야기하고 있습니다. 그건 그렇고, 그러한 기계는 또한 일반적인 액체 연료를 거부하지 않으며 가솔린으로도 작동 할 수 있습니다.

거룩한 단순함

생성 가스는 주로 일산화탄소 CO와 수소 H2로 구성된 가스의 혼합물입니다. 이러한 가스는 제한된 양의 공기 조건에서 두꺼운 층에 놓인 나무를 태워 얻을 수 있습니다. 본질적으로 단순한 장치이지만 추가 시스템으로 인해 부피가 크고 구조적으로 복잡한 자동차 가스 발생기는 이 간단한 원리에 따라 작동합니다.

또한, 실제 발생가스를 생산하는 것 외에 자동차 가스발생장치에서는 이를 냉각, 정제하고 공기와 혼합하는 역할도 합니다. 따라서 고전적인 설치의 설계에는 가스 발생기 자체, 거칠고 미세한 필터, 냉각기, 점화 과정 속도를 높이는 선풍기 및 파이프라인이 포함됩니다.

나는 정유소를 가지고 간다

가장 간단한 가스 발생기는 장작, 석탄, 이탄, 압축 펠릿 등 연료가 거의 상단까지 적재되는 수직 실린더 형태입니다. 연소 구역은 아래에 위치하며 연소 연료의 하층에서 연료 혼합물의 미래 구성 요소인 일산화탄소 CO 및 수소를 분리하는 데 필요한 고온(최대 섭씨 1,500도)이 생성됩니다. H2 - 상위 레이어에서. 다음으로, 이들 가스의 뜨거운 혼합물이 냉각기로 들어가고, 이로 인해 온도가 감소하여 가스의 특정 칼로리 함량이 증가합니다. 이 다소 큰 장치는 일반적으로 차체 아래에 배치해야 했습니다. 가스 흐름 옆에 위치한 필터 클리너는 향후 연료 혼합물에서 불순물과 재를 제거합니다. 다음으로, 가스는 믹서로 보내져 공기와 결합되고, 최종적으로 준비된 혼합물은 자동차 엔진의 연소실로 보내집니다.

가스 발생기가 장착된 ZIS-21 차량의 다이어그램

보시다시피, 트럭이나 자동차에 직접 탑재된 연료 생산 시스템은 꽤 많은 공간을 차지하고 무게도 많이 나갑니다. 그러나 게임은 촛불만큼 가치가 있었습니다. 자체 연료 및 무료 연료 덕분에 연료 공급 기지에서 수백, 수천 킬로미터 떨어진 곳에 위치한 기업은 자체 자율 운송을 감당할 수 있습니다. 오랫동안 이러한 장점은 가스 생성 차량의 모든 단점을 가릴 수 없었으며 그 중 많은 단점이 있었습니다.

— 충전당 마일리지가 크게 감소합니다.
- 차량의 운반 능력을 150-400kg 감소시킵니다.
- 신체의 유용한 부피 감소;
- 가스 발생기를 "재급유"하는 번거로운 과정
- 추가적인 일상적인 유지보수 작업 세트
— 발전기를 시동하는 데 10~15분이 소요됩니다.
- 엔진 출력이 크게 감소합니다.

ZiS 150UM, 가스 발생 장치 NAMI 015UM을 사용한 실험 모델

타이가에는 주유소가 없습니다

목재는 항상 가스 구동 차량의 주요 연료였습니다. 우선, 벌목, 가구 및 건축 생산에 장작이 풍부한 곳입니다. 산림 질량의 약 30%를 낭비하는 "가스젠" 전성기 시대에 목재를 산업적으로 활용하기 위한 전통적인 목재 가공 기술. 그들은 자동차 연료로 사용되었습니다. 임업 산업에서 발생하는 폐기물이 풍부하기 때문에 국내 "가스 발생기"의 운영 규칙이 산업용 목재의 사용을 엄격히 금지한다는 점은 흥미 롭습니다. 부드러운 나무와 단단한 나무 모두 가스 발생기에 적합했습니다.

유일한 요구 사항은 초크에 부패가 없다는 것입니다. 1930년대 소련 자동차 및 트랙터 과학 연구소에서 실시한 수많은 연구에서 알 수 있듯이 참나무, 너도밤나무, 물푸레나무 및 자작나무가 연료로 가장 적합합니다. 가스 발생기 보일러에 연료를 공급하는 덩어리는 측면이 5-6cm 인 직사각형 모양이었습니다. 농업 폐기물(짚, 껍질, 톱밥, 나무껍질, 솔방울 등)을 특수 연탄으로 압축하고 가스 발생기도 이를 "채웠습니다".

이미 말했듯이 가스 엔진의 가장 큰 단점은 주유당 주행거리가 낮다는 것입니다. 따라서 소련 트럭(아래 참조)에 실린 통나무 한 개는 80-85km를 넘지 않는 데 충분했습니다. 사용 설명서에서 탱크가 50~60% 비어 있을 때 "급유"를 권장한다는 점을 고려하면 재충전 간격은 40~50km로 줄어듭니다. 둘째, 발전기 가스를 생산하는 설비 자체의 무게는 수백 킬로그램입니다. 또한 이 가스를 사용하는 엔진은 가솔린 엔진에 비해 출력이 30~35% 적습니다.

장작을 위한 자동차 재도장

자동차는 가스 발생기로 작동하도록 개조되어야 했지만 변경 사항은 심각하지 않았으며 때로는 공장 외부에서도 사용할 수 있었습니다. 첫째, 엔진의 압축비를 높여 출력 손실이 크게 크지 않았다. 어떤 경우에는 엔진 실린더 충전을 개선하기 위해 터보차징이 사용되기도 했습니다. 많은 "가스화 된"자동차에는 화실에 공기를 불어 넣기 위해 상당히 강력한 선풍기가 사용 되었기 때문에 효율성이 향상된 발전기가 장착되었습니다.

ZIS-13

특히 트럭의 경우 엔진 출력이 감소된 견인 특성을 유지하기 위해 변속비가 더 높아졌습니다. 이동 속도는 떨어졌지만 황야와 기타 사막 및 외딴 지역에서 사용되는 자동차의 경우 이는 결정적으로 중요하지 않았습니다. 무거운 가스 발생기로 인한 중량 분포 변화를 보상하기 위해 일부 차량에서는 서스펜션이 강화되었습니다.

또한 "가스"장비의 부피가 크기 때문에 부분적으로 차량을 재배치해야했습니다. 변경, 화물 플랫폼 이동 또는 트럭 캐빈 축소, 트렁크 버리기, 배기 시스템 이동 등이 필요했습니다.

소련과 해외에서 "가스겐"의 황금 시대

가스 생성 자동차의 전성기는 지난 세기 30~40년대에 일어났습니다. 동시에, 자동차에 대한 수요가 많고 석유 매장량이 적은 여러 국가(소련, 독일, 스웨덴)에서는 대기업 및 과학 기관의 엔지니어들이 목재 구동 차량을 개발하기 시작했습니다. 소련 전문가들은 트럭 제작에 더 성공적이었습니다.

GAZ-42

1935년부터 위대한 애국 전쟁이 시작될 때까지 산림 산업부 및 Gulag(아아, 당시의 현실은 수용소 본부)의 다양한 기업에서 GAZ-AA 1.5트럭과 ZIS - 3톤 트럭 5대와 이를 기반으로 한 버스가 목재 작업을 위해 재건되었습니다. 또한 트럭의 가스 발생기 버전은 차량 제조업체 자체에서 별도의 배치로 생산되었습니다. 예를 들어, 소련의 자동차 역사학자들은 33,840이라는 숫자를 인용합니다. 이것은 가스를 생성하는 "1.5개" GAZ-42가 얼마나 많이 생산되었는지를 나타냅니다. 모스크바에서는 16,000개 이상의 가스 발생기 ZIS 모델 ZIS-13 및 ZIS-21이 생산되었습니다.

ZIS-21

전쟁 전 기간 동안 소련 엔지니어들은 300개 이상의 다양한 버전의 가스 발생기 장치를 만들었으며 그 중 10개가 대량 생산되었습니다. 전쟁 중에 연속 공장에서는 복잡한 장비를 사용하지 않고도 자동차 수리점에서 현지에서 제조할 수 있는 단순화된 설치 도면을 준비했습니다. 소련 북부 및 북동부 지역 주민들의 회상에 따르면 20세기 70년대까지 오지에서 장작을 태우는 트럭을 발견할 수 있었습니다.

제2차 세계대전 당시 독일에서는 휘발유가 심각하게 부족했습니다. 두 회사(폭스바겐과 메르세데스-벤츠)의 디자인 부서는 인기 있는 소형 자동차의 가스 생성 버전을 개발하는 임무를 맡았습니다. 두 회사 모두 상당히 짧은 시간에 작업을 완료했습니다. 폭스바겐 비틀과 메르세데스-벤츠 230이 생산 라인에 돌입했는데, 생산 차량의 추가 장비가 '승용차'의 표준 치수를 넘어서도 확장되지 않았다는 점이 흥미롭다. 폭스바겐은 더 나아가 "나무를 태우는" 군대인 폭스바겐 투어 82("Kübelwagen")의 프로토타입을 만들었습니다.

폭스바겐 투어 82

오늘날 장작을 태우는 기계

다행스럽게도 가스 생성 자동차의 주요 장점인 주유소 네트워크로부터의 독립성은 오늘날 관련성이 덜해졌습니다. 그러나 현대 환경 추세에 비추어 볼 때, 장작 자동차의 또 다른 장점이 부각되었습니다. 즉, 연료 생산을 위한 추가 에너지 소비 없이 화학적 준비 없이 재생 가능한 연료를 사용하여 작동한다는 것입니다. 이론적 계산과 실제 테스트에서 알 수 있듯이 장작 연소 엔진은 유사한 엔진보다 배출로 인해 대기에 덜 해를 끼치지만 이미 휘발유 또는 디젤 연료로 작동하고 있습니다. 배기가스 함량은 천연가스를 사용하는 내연기관의 배기가스 배출과 매우 유사합니다.

그럼에도 불구하고 장작 자동차라는 주제는 이전의 인기를 잃었습니다. 연료를 절약하기 위해 또는 실험으로 가스 발생기를 잊지 않기 위해 개인용 자동차를 발전기 가스로 작동하도록 개조하는 것은 주로 열정적 인 엔지니어입니다. 소비에트 시대 이후의 공간에는 AZLK-2141 및 GAZ-24 자동차, GAZ-52 트럭, RAF-2203 미니버스 등을 기반으로 한 "가스겐"의 성공적인 사례가 있습니다. 디자이너에 따르면 그들의 창작물은 여행할 수 있다고 합니다. 80~90km/h의 속도로 최대 120km를 주행할 수 있습니다.

GAZ-52

예를 들어, 2009년 Zhytomyr 엔지니어가 장작으로 전환한 GAZ-52는 100km당 약 50kg의 나무 덩어리를 소비합니다. 설계자에 따르면 75-80km마다 장작을 ​​추가해야 합니다. 전통적으로 트럭용 가스 발생기는 운전실과 차체 사이에 위치합니다. 화실에 불을 붙인 후 GAZ-52가 움직이기 시작하려면 약 20분이 지나야 합니다(발전기 작동 첫 몇 분 동안 생성되는 가스에는 필요한 가연성 특성이 없습니다). 개발자의 계산에 따르면 목재를 사용하는 1km는 디젤 연료나 휘발유를 사용하는 것보다 3~4배 저렴합니다.

가스 발생기 GAZ-52

오늘날 장작자동차가 널리 사용되는 유일한 국가는 북한이다. 전 세계적인 고립으로 인해 액체 연료가 어느 정도 부족합니다. 그리고 어려운 상황에 처한 사람들을 구출하기 위해 다시 장작이 나옵니다.

가스화 과정에서 목재의 유기 부분은 가연성 가스 및 액체 제품으로 변환됩니다. 가스화는 가스 발생기라고 불리는 장치의 수직 샤프트에서 수행됩니다. 가스 발생기 샤프트에서는 세 가지 주요 프로세스가 발생하며 이는 다이어그램에 표시된 영역으로 대략 나눌 수 있습니다(그림 23).

가스 발생기의 상부에서 목재가 건조되고(구역 I) 건조 연료는 저탄화됩니다. 화격자에서 이동하고 송풍구를 가스 발생기의 목까지 불어넣는 가열된 가스의 흐름에서 열분해됩니다. (구역 II).

세 번째, 마지막 구역에서는 가스화 과정 자체가 발생하며 더 이상 목재가 아닌 목재의 저온 탄화 산물인 석탄이 발생합니다. 여기서 코크스 탄소(숯)는 화격자와 송풍구를 통해 광산에 공급되는 공기 산소 분위기에서 산화됩니다. 다른 유형의 고체 연료(화석석탄, 셰일, 코크스, 이탄)를 가스화할 때 공기 분사 대신 증기-산소가 사용되는 경우도 있습니다.

대기 산소와 코크스가 상호 작용할 때 다음 반응을 통해 탄소 산화가 발생할 수 있습니다.

가) C + 03 COa + 97 650 kcal/kg - 몰;

나) C + 4- O.. ->- CO + 29 450 kcal/kg - 몰.

고온으로 가열된 코크스 탄소와 상호 작용하는 이산화탄소 CO2의 일부는 다음 반응에 의해 일산화탄소 CO로 전환됩니다.

C + CO 2 ^ 2 CO + 38,790 kcal/kg - 몰.

관찰에 따르면 두꺼운 층에서 목재 연료를 가스화하는 동안 언급된 반응의 결과로 주로 일산화탄소가 형성되는 것으로 나타났습니다.

조각석탄은 가스 분자가 석탄 표면으로 확산되는 가스 필름으로 덮여 있으며 반응 생성물은 표면에서 제거되어 개별 고체 조각 사이의 가스 공간으로 들어갑니다. 확산 흐름의 강도는 여러 요인에 따라 달라집니다.

고체와 기체 분자 사이의 화학적 상호 작용 속도가 매우 높을 때 전반적인 결과는 다음과 같습니다.

이종 반응에서 반응 물질 간의 상호 작용은 확산 과정의 강도에 따라 달라집니다. 이 경우 소위 확산 영역에서 석탄 가스화 과정이 발생합니다.

고체와 기체 분자 사이의 화학 반응 속도가 결정적인 요소인 경우, 반응 물질 간의 상호 작용은 공정의 운동 영역으로 이동합니다.

가스 속도가 증가하고 석탄 조각의 크기가 감소함에 따라 가스 필름의 두께가 감소합니다.

확산 영역에서 가스화 과정의 속도는 가스 흐름의 온도와 속도가 증가함에 따라 증가합니다. 코크스 탄소와 가스 분자 사이의 화학적 상호 작용 속도, 즉 운동 영역에서의 가스화 과정 자체는 온도가 증가함에 따라 항상 증가합니다.

다른 석탄에서 나온 코크스의 반응성은 동일하지 않으며 탄소와 CO2 및 수증기의 화학적 상호 작용 속도가 특징입니다.

숯은 예를 들어 화석 석탄에 비해 반응성이 더 높습니다.

따라서 목재 가스화의 경우, 공정의 확산 영역에서 목재 코크스 탄소의 산화가 발생합니다.

구역 III(가스화가 적절함)에서는 고온이 발생합니다. 이론적으로는 약 1600°가 될 수 있습니다. 그 결과, 연료재가 융합되고, 송풍 장치가 슬래그되고 종종 파손됩니다. 이러한 현상은 공기 공급 중단으로 인해 가스 발생기의 조기 정지로 이어집니다. 이를 방지하려면 가스 발생기에 공급되는 공기에 90-120g/n을 추가하는 것으로 충분합니다. l3 포화 수증기.

폭발에 증기를 공급하면 가스의 발열량이 약간 증가합니다.

공기 분사와 달리 인공적으로 증기를 습윤시키는 것을 공기 증기 분사라고 합니다. 폭발의 가습 정도는 온도에 따라 조절되는데, 일반적으로 온도는 45~55° 범위 내에서 유지되며 때로는 더 높을 때도 있습니다. 폭발에 증기를 추가하면 가스화 구역 자체의 온도가 이미 폭발 장치에 안전한 1100~1200°로 낮아집니다.

증기-공기 분사 중에 다음과 같은 반응이 발생합니다.

가) C + H20 -> CO + Na - 28,300 kcal/kg - 몰

나) C + 2 H20 COa + 2 H2 - 17,970 kcalkg - 그들이 말하길,

B) CO + H20 CO2 ± 10 410에서 kcal/kg - 몰.

폭발의 수증기는 일반적으로 이러한 반응에 의해 완전히 소비되지 않지만 70-75% 정도 증기로 폭발의 상당한 가습과 온도 감소로 인해 반응 "a"와 "b"가 운동 영역으로 이동할 수 있습니다. 프로세스의.

공기 중에 질소가 불가피하게 존재하기 때문에 다음 방정식에 따라 공기 폭발 중에 가스화 구역 자체에서 얻은 가스에 CO가 형성되는 것을 이론적으로 상상하는 것이 가능합니다.

2C + 02 + 3.76 N2 - 2 CO + 3.76 N3,

가스의 구성에 해당하는 것 V부피 분율: CO -34.7%-. N2 - 65.3%.

공기 분사 중 목재 코크스가 실제 가스화되는 구역의 가스 조성은 이론적인 것과 거의 다르지 않다는 것이 실험적으로 확립되었습니다. 1부터 킬로그램탄소가스 생산량

5.37과 같음 N. m3 초 발열량 1060. 에서

제시된 데이터는 이상적인 공기 공정에서 가스화의 열효율이 추위에 따른다는 것을 보여줍니다.

5.37 1060 _ _ 가스, g^ = 0.7과 같습니다.