Gazeificarea lemnului. Gazeificarea lemnului Resurse de biomasă pentru gazificare

Mașină cu generator de gaz

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

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

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

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

Din 1931, a început producția de masă a generatoarelor Embera. La sfârșitul anilor 1930, deja aproximativ 9.000 de vehicule foloseau generatoare de gaz exclusiv în Europa.

Al doilea razboi mondial

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

Mașini civile care generează gaz din al Doilea Război Mondial

Au fost construite aproximativ 3.000 de „benzinări” unde șoferii se puteau aproviziona cu lemne de foc. Nu doar mașinile, ci și camioanele, autobuzele, tractoarele, motocicletele, navele și trenurile au fost echipate cu generatoare de gaz. Chiar și unele tancuri erau echipate cu generatoare de gaz, deși în scopuri militare germanii produceau combustibili sintetici lichizi (din lemn sau cărbune).

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

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

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

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

Program de cercetare în Suedia

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

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

Unii ingineri amatori finlandezi au folosit aceste date pentru a dezvolta în continuare tehnologia, cum ar fi Juha Sipilä (foto stânga).

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

Combustibil pentru generator de gaz

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

Volvo olandez 240

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

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

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

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

Capabilitati tehnice

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

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

Generator de gaz remorcat

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

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

Mașina din lemn cu generatoare de gaz a lui Jost Konin

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

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

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

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

Avantajele mașinilor cu generatoare de gaz

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

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

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

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

Dezavantajele mașinilor care generează gaz

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

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

Opel Cadet echipat cu un generator de gaz

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

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

Ușurința în utilizare a unui vehicul generator de gaz

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

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

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

Producția în masă de mașini pe benzină

Generatorul de gaz Volkswagen Beetle produs la fabrică

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

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

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

Despăduriri

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

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

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

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

Pe baza materialelor de la: sintezgaz.org.ua

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

Ecologia cunoașterii Știință și tehnologie: Un generator de gaz de casă cu ardere pe lemne, realizat cu propriile mâini, este cel mai bine utilizat împreună cu un motor cu ardere internă. De aceea, meseriașii de acasă îl adaptează pentru a genera electricitate acasă, sau chiar îl instalează pe o mașină.

Motorul cu ardere internă cu lemne nu este o fantomă din trecutul îndepărtat. Mașini și centrale electrice care folosesc lemnul ca sursă de energie pot fi găsite și astăzi. Merită clarificat: motorul funcționează cu gaz obținut din lemn prin arderea lui într-un anumit mod. Instalațiile care produc astfel de gaze se numesc generatoare de gaz; acestea sunt folosite în întreprinderile industriale de destul de mult timp. Dar este posibil să faci un generator de gaz cu propriile mâini și merită făcut? Acestea sunt întrebările la care articolul nostru își propune să răspundă.

Cum funcționează un generator de gaz?

Pentru a înțelege ce beneficii poate avea un generator de gaz într-o gospodărie, trebuie să înțelegeți principiul său de funcționare și apoi structura. Apoi va fi posibil să se estimeze costurile producției sale și, cel mai important, ce fel de rezultat va fi obținut.

Deci, un generator de gaz de piroliză este un complex de componente și ansambluri concepute pentru a separa un amestec de gaze combustibile de combustibil solid în scopul utilizării acestuia în motoarele cu ardere internă.

Pentru trimitere. Modelele generatoarelor diferă unele de altele în funcție de tipul de combustibil solid ars; vom lua în considerare cel mai relevant dintre ele - arderea lemnului.

Dacă lemnul este ars într-un spațiu închis, limitând aportul de oxigen, atunci rezultatul poate fi un amestec de gaze combustibile. Iată lista lor:

• monoxid de carbon (monoxid de carbon CO);
• hidrogen (H2);
• metan (CH4);
• alte hidrocarburi nesaturate (CnHm).

Notă. Amestecul conține și gaze de balast neinflamabile: dioxid de carbon (dioxid de carbon), oxigen, azot și vapori de apă.

Un generator eficient de gaz din lemn nu trebuie doar să producă un amestec combustibil, ci și să îl facă potrivit pentru utilizare. Prin urmare, întregul ciclu de obținere a combustibilului pentru motoarele cu ardere internă poate fi numit în siguranță un proces tehnologic constând din următoarele etape:

• gazeificare: lemnul nici măcar nu arde, dar mocnește când cantitatea de oxigen furnizată este de 33-35% din cea necesară arderii complete;
• curățare brută primară: particulele volatile ale produselor de ardere produse de generatoarele de gaze lemnoase după prima etapă sunt separate cu ajutorul unui filtru vortex uscat - un ciclon;
• curățare secundară brută: efectuată într-un epurator - purificator, unde un flux de combustibil este trecut prin apă;
• răcire: produsele de ardere cu temperaturi de până la 700 ºС trec prin el într-un schimbător de căldură cu aer sau apă;
• curatare fina;
• trimiterea către consumator: aceasta poate fi pomparea combustibilului cu un compresor în rezervorul de distribuție sau alimentarea acestuia către malaxor și apoi direct către motorul cu ardere internă.

Puteți lua în considerare proiectarea și principiul de funcționare al unui generator de gaz industrial în diagrama tehnologică prezentată mai jos:

Ciclul complet de producție a gazului este destul de complex, deoarece include mai multe instalații diferite. Cel mai de bază este un generator de gaz, care este o coloană metalică de formă cilindrică sau dreptunghiulară, care se îngustează în jos. Coloana are conducte pentru evacuarea aerului și gazului, precum și o trapă de acces la groapa de cenușă. Unitatea este echipată cu un capac deasupra pentru încărcarea combustibilului; coșul de fum nu este conectat la corp; pur și simplu lipsește. Procesul de ardere și piroliză care are loc în interiorul coloanei este bine reflectat de diagrama generatorului de gaz:

Fără a intra în complexitatea reacțiilor chimice care au loc în interiorul coloanei, observăm că amestecul de gaze descris mai sus se obține la ieșirea din ea. Doar că este contaminat cu particule și subproduse de ardere și are o temperatură ridicată. După ce ați studiat desenele generatoarelor de gaz de orice design, veți observa că toate celelalte echipamente sunt concepute pentru a readuce gazul la normal. Aerul este forțat în zona de ardere de o mașină de tracțiune sau de suflare (în cuvinte simple - un ventilator).

Trebuie spus că un generator de gaz de casă pe lemne este realizat de meșteri de acasă cu un design mai puțin complex, iar tehnologia de eliberare a gazului în el este oarecum simplificată, ceea ce va fi discutat mai jos.

Mituri despre generatoarele de gaz

Pe Internet, puteți găsi adesea multe afirmații nefondate despre funcționarea unor astfel de unități și informații contradictorii despre utilizarea generatoarelor de gaz. Să încercăm să risipim toate aceste mituri.

Primul mit sună așa: randamentul unei unități generatoare de gaz ajunge la 95%, ceea ce este disproporționat mai mare decât cel al cazanelor cu combustibil solid cu un randament de 60-70%. Prin urmare, încălzirea unei case cu ajutorul ei este mult mai profitabilă. Informațiile sunt incorecte de la început; nu puteți compara un generator de gaz de uz casnic pentru o casă și un cazan pe combustibil solid; aceste unități îndeplinesc diferite funcții. Sarcina primului este de a produce gaz inflamabil, a doua este de a încălzi apa.

Când vorbim de echipamente de generare, eficiența acestuia este raportul dintre cantitatea de produs obținută și volumul de gaz, care teoretic poate fi izolat din lemn, înmulțit cu 100%. Randamentul cazanului este raportul dintre energia termică generată a lemnului și puterea calorică teoretică, de asemenea, înmulțit cu 100%. În plus, nu orice instalație de biogaz, cu atât mai puțin un generator de gaz, poate extrage 95% din combustibilul combustibil din materia organică.

Concluzie. Esența mitului este că ei încearcă să compare masa sau volumul cu unitățile de energie prin eficiență, iar acest lucru este inacceptabil.

Este mai ușor și mai eficient să încălziți o casă cu un cazan convențional de piroliză, care în același mod eliberează gaze inflamabile din lemn și le arde imediat folosind alimentarea cu aer secundar către o cameră de ardere suplimentară.

Al doilea mit este că puteți pune combustibil cu orice conținut de umiditate în buncăr. Îl poți încărca, dar doar cantitatea de gaz eliberată scade cu 10-25%, sau chiar mai mult. În acest sens, opțiunea ideală este un generator de gaz care funcționează pe cărbune, care nu conține aproape nicio umiditate. Și astfel energia termică a pirolizei este cheltuită pentru evaporarea apei, temperatura din cuptor scade și procesul încetinește.

Mitul trei – costul încălzirii unei clădiri este redus. Acest lucru nu este greu de verificat; comparați doar costul unui generator de gaz pe lemne și al unui cazan convențional pe combustibil solid, de asemenea, făcut de dvs. În plus, aveți nevoie de un dispozitiv de încălzire a apei care arde gazele de lemn, de exemplu, un convector. În cele din urmă, operarea întregului sistem va necesita mult timp și efort.

Concluzie. Un generator de gaz de casă pe lemne, realizat cu propriile mâini, este cel mai bine utilizat împreună cu un motor cu ardere internă. De aceea, meseriașii de acasă îl adaptează pentru a genera electricitate acasă, sau chiar îl instalează pe o mașină.

Generator de gaz auto

Trebuie să înțelegeți că un generator de gaz pentru o mașină trebuie să fie destul de compact, nu prea greu și în același timp eficient. Colegii străini, ale căror venituri sunt mult mai mari decât ale noastre, realizează carcasa generatorului, ciclonul și filtrul de răcire din oțel inoxidabil. Acest lucru vă permite să luați jumătate din grosimea metalului, ceea ce înseamnă că unitatea va ieși mult mai ușoară. În realitățile noastre, conductele, buteliile vechi de propan, stingătoarele și alte materiale disponibile sunt folosite pentru a asambla un generator de gaz.

Mai jos este un desen al unui generator de gaz instalat pe camioanele vechi UralZIS-352 și ar trebui să îl folosiți pentru a vă ghida atunci când asamblați unitatea:

Meșterii noștri fac cel mai adesea rezervorul exterior din butelii de propan lichefiat; rezervorul interior poate fi realizat din receptorul unui camion ZIL sau KamAZ. Grătarul este din metal gros, țevile sunt realizate din diametrul țevii corespunzător. Capacul cu cleme poate fi realizat din partea superioară tăiată a cilindrului sau din tablă de oțel. Sigiliul capacului este realizat din cordon de azbest cu impregnare cu grafit.

Un filtru grosier - un ciclon pentru mașini - este realizat dintr-un stingător vechi sau dintr-o simplă bucată de țeavă. În partea de jos a țevii se află o duză conică cu un fiting pentru descărcarea cenușii, iar în partea de sus capătul este închis cu un capac bine sudat. Conducta de evacuare a gazelor purificate este tăiată în ea, iar pe lateral există un al doilea fiting unde vor fi furnizate produsele de ardere. Diagrama funcțională a secțiunii transversale a ciclonului este prezentată în figură:

Deoarece un generator de gaz auto produce gaze la temperaturi ridicate, acestea trebuie să fie răcite. Există două motive:

• combustibilul gazos fierbinte are o densitate prea mică și nu va fi ușor să-l aprindeți în cilindrii unui motor cu ardere internă;
• Există pericolul de izbucnire spontană la contactul cu suprafețele fierbinți ale motorului.

Mișcarea gazelor de-a lungul întregului traseu în timpul aprinderii este asigurată de un ventilator, iar după pornirea motorului, în sistem apare vidul necesar, ventilatorul se oprește.

Pentru răcire, meșterii folosesc calorifere obișnuite de încălzire cu aripioare, așezându-le pe mașină în așa fel încât să fie suflate cu aer cât mai mult posibil în timpul conducerii. Uneori sunt folosite chiar și radiatoare bimetalice moderne. Înainte de a intra în motorul generatorului de gaz, combustibilul necesită o curățare fină; pentru aceasta, se folosesc diferite tipuri de filtre la discreția lor. Toate nodurile sunt combinate într-o singură instalație în conformitate cu diagrama:

Și ultima parte este mixerul, care este necesar pentru a regla proporțiile amestecului gaz-aer. Cert este că gazul de lemn are o putere calorică de doar 4,5 MJ/m3, în timp ce gazul natural folosit în mașini are o putere calorică de până la 34 MJ/m3. Prin urmare, proporțiile de combustibil și aer trebuie să fie diferite și vor trebui ajustate cu ajutorul unui amortizor.

Concluzie

În ciuda atractivității ideii de a arde lemn în loc de benzină, în condiții moderne este practic neviabilă. Aprindere lungă, conducere la viteze medii și mari, care afectează durata de viață a motorului cu ardere internă, lipsa confortului - toate acestea fac din instalațiile existente curiozități obișnuite, care nu sunt utilizate pe scară largă. Dar realizarea unui generator de gaz pentru o centrală electrică de acasă este o chestiune complet diferită. O unitate staționară împreună cu un motor diesel cu ardere internă transformată poate fi o opțiune excelentă pentru alimentarea unei case

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

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

Sfanta simplitate

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

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

Iau rafinăria cu mine

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

Diagrama unei mașini ZIS-21 cu un generator de gaz

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

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

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

Nu există benzinării în taiga

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

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

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

Refinisarea mașinilor pentru lemn de foc

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

ZIS-13

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

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

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

Perioada de glorie a mașinilor care generează gaz a avut loc în anii 30-40 ai secolului trecut. În același timp, în mai multe țări cu nevoi mari de mașini și rezerve dovedite de petrol mici (URSS, Germania, Suedia), inginerii de la mari întreprinderi și institute științifice au început să dezvolte vehicule cu motor din lemn. Specialiștii sovietici au avut mai mult succes în crearea de camioane.

GAZ-42

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

ZIS-21

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

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

Volkswagen Tour 82

Mașini de ardere a lemnului astăzi

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

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

GAZ-52

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

Unitate generatoare de gaz GAZ-52

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

În timpul gazificării, partea organică a lemnului este transformată în gaz inflamabil și produse lichide. Gazeificarea se realizează în puțuri verticale ale dispozitivelor numite generatoare de gaz. În arborele generatorului de gaz au loc trei procese principale, care pot fi împărțite aproximativ în zonele indicate în diagramă (Fig. 23).

În partea superioară a generatorului de gaz, lemnul este uscat (zona I), apoi combustibilul uscat este supus unei carbonizări scăzute - descompunere termică într-un flux de gaz încălzit care se deplasează de pe grătar și suflă tuyerele până la gâtul generatorului de gaz. (zona II).

În a treia, ultima zonă, are loc însuși procesul de gazeificare, la care nu mai este supus lemnul, ci cărbunele, produs al carbonizării la temperatură scăzută a lemnului. Aici, carbonul de cocs (cărbune) este oxidat într-o atmosferă de oxigen din aer furnizat minei prin grătar și prin tuyerele de suflare. La gazeificarea altor tipuri de combustibil solid (cărbune fosil, șist, cocs și turbă), uneori se folosește abur-oxigen în loc de explozie de aer.

Când oxigenul atmosferic și cocsul interacționează, oxidarea carbonului poate avea loc prin următoarele reacții:

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

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

O parte din dioxidul de carbon CO2, care interacționează cu carbonul de cocs încălzit la o temperatură ridicată, este transformată în monoxid de carbon CO prin reacție

C + CO 2 ^ 2 CO + 38.790 kcal/kg - mol.

Observațiile au arătat că în timpul gazificării combustibilului lemnos în strat gros, în urma reacțiilor menționate, se formează în principal monoxid de carbon.

Bucăți cărbunii sunt acoperiți cu o peliculă de gaz, prin care moleculele de gaz difuzează la suprafața cărbunelui, iar produsele de reacție sunt îndepărtate de la suprafață, intrând în spațiul gazos dintre bucățile individuale ale solidului. Intensitatea fluxului de difuzie depinde de o serie de factori.

Când rata de interacțiune chimică dintre moleculele solid și gaz este foarte mare, rezultatul general

Interacţiunile dintre substanţele care reacţionează în reacţii eterogene vor depinde de intensitatea proceselor de difuzie. În acest caz, procesul de gazeificare a cărbunelui are loc în așa-numita regiune de difuzie.

Când viteza unei reacții chimice între moleculele solid și gaze este un factor decisiv, interacțiunea dintre substanțele care reacţionează se deplasează în regiunea cinetică a procesului.

Pe măsură ce viteza gazului crește și dimensiunea bucăților de cărbune scade, grosimea peliculei de gaz scade.

Viteza procesului de gazeificare în regiunea sa de difuzie va crește odată cu creșterea temperaturii și a vitezei fluxurilor de gaz. Viteza de interacțiune chimică dintre carbonul de cocs și moleculele de gaz, adică procesul de gazeificare în sine, în regiunea sa cinetică va crește întotdeauna odată cu creșterea temperaturii.

Reactivitatea cocsului din diferiți cărbuni nu este aceeași și se caracterizează prin viteza de interacțiune chimică a carbonului cu CO2 și vaporii de apă.

Cărbunele are o reactivitate mai mare în comparație cu, de exemplu, cărbunii fosili.

Prin urmare, în cazul gazificării lemnului, oxidarea carbonului de cocs de lemn va avea loc în regiunea de difuzie a procesului.

În zona III (gazeificare propriu-zisă) se dezvoltă temperaturi ridicate. Teoretic, ar putea fi aproximativ 1600°. Ca rezultat, cenușa de combustibil este topită, iar dispozitivele de suflare devin zgură și adesea distruse. Aceste fenomene duc la oprirea prematură a generatorului de gaz din cauza întreruperii alimentării cu aer. Pentru a le combate, este suficient să adăugați 90-120 g/n aerului furnizat generatorului de gaz. l3 vapori de apă saturati.

Furnizarea de abur în explozie asigură o ușoară creștere a puterii calorice a gazului.

Spre deosebire de suflarea cu aer, umezita artificial cu abur se numește suflare aer-abur. Gradul de umidificare a exploziei este reglat de temperatura acestuia, care este de obicei menținută în intervalul 45-55°, și uneori mai mare. Prin adăugarea de abur la explozie, temperatura zonei de gazeificare în sine este redusă la 1100-1200°, ceea ce este deja sigur pentru dispozitivele de explozie.

În timpul sablare abur-aer, apar următoarele reacții:

A) C + H20 -> CO + Na - 28.300 kcal/kg - mol

B) C + 2H20COa + 2H2 - 17.970 kcalkg - spun ei,

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

Vaporii de apă ai exploziei nu sunt de obicei consumați complet de aceste reacții, ci cu 70-75%.Cu umidificarea semnificativă a exploziei cu abur și scăderea temperaturii, reacțiile „a” și „b” se pot deplasa în regiunea cinetică. a procesului.

Datorită prezenței inevitabile a azotului în aer, este teoretic posibil să ne imaginăm formarea de CO în gazul obținut în zona de gazeificare însăși în timpul exploziei de aer conform următoarei ecuații:

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

Ceea ce corespunde compoziției gazului V fracţiuni de volum: CO -34,7%-. N2 - 65,3%.

S-a stabilit experimental că compoziția gazului în zona de gazeificare efectivă a cocsului de lemn în timpul exploziei cu aer diferă puțin de cea teoretică. De la 1 kg ieșire de gaz carbon

Egal cu 5,37 n. m3 s putere calorica 1060. Din

Datele prezentate arată că, cu un proces de aer ideal, eficiența termică a gazeificării, bazându-se pe un

5,37 1060 _ _ gaz, egal cu g^ = 0,7.