Uplinjanje lesa. Uplinjanje lesa Viri biomase za uplinjanje

Avto na plinski generator

Med drugo svetovno vojno v Evropi je bilo skoraj vsako vozilo predelano za uporabo lesa kot goriva.
Avtomobili tečejo naprej lesni plin(imenovano tudi g vozila s plinskim generatorjem) Čeprav na videz izgubijo eleganco, so v primerjavi z bencinskimi sorodniki zelo učinkoviti glede okoljske prijaznosti in se lahko izenačijo z električnimi avtomobili.
Naraščajoče cene goriva vodijo do ponovnega zanimanja za to skoraj pozabljeno tehnologijo: po vsem svetu se na desetine ljubiteljev vozi po mestnih ulicah v svojih domačih avtomobilih na plin.

Postopek nastajanja plina uplinjača (sinteza plina), pri katerem se organski material pretvori v vnetljiv plin, začne nastajati pod vplivom toplote pri temperaturi 1400 °C.

Prva uporaba lesa za proizvodnjo vnetljivega plina sega v leto 1870, ko so ga uporabljali za ulično razsvetljavo in kuhanje.

Leta 1920 nemški inženir Georges Humbert razviti generator, pridobivanje lesnega plina za mobilno uporabo. Nastali plin je bil prečiščen, rahlo ohlajen in nato doveden v zgorevalno komoro avtomobilskega motorja, medtem ko motor praktično ni potreboval sprememb.

Od leta 1931 se je začela množična proizvodnja generatorjev Embera. Konec tridesetih let prejšnjega stoletja je izključno v Evropi plinske generatorje uporabljalo že približno 9.000 vozil.

Druga svetovna vojna

Tehnologije za proizvodnjo plina so postale običajne v številnih evropskih državah med drugo svetovno vojno zaradi omejitev in pomanjkanja fosilnih in tekočih goriv. Samo v Nemčiji so do konca vojne okoli 500.000 avtomobilov naknadno opremili s plinskimi generatorji za pogon na lesni plin.

Civilni avtomobili na plin iz druge svetovne vojne

Zgrajenih je bilo približno 3000 "bencinskih črpalk", kjer so se vozniki lahko založili z drvmi. S plinskimi generatorji niso bili opremljeni le avtomobili, tudi tovornjaki, avtobusi, traktorji, motorna kolesa, ladje in vlaki. Tudi nekateri tanki so bili opremljeni s plinskimi generatorji, čeprav so Nemci za vojaške namene proizvajali tekoča sintetična goriva (iz lesa ali premoga).

500.000 civilnih vozil na plin do konca vojne v Nemčiji

Leta 1942 (ko tehnologija še ni dosegla vrhunca priljubljenosti) je bilo na Švedskem približno 73.000 avtomobilov na plin, v Franciji 65.000, na Danskem 10.000, v Avstriji in na Norveškem 9.000 ter v Švici skoraj 8.000. Leta 1944 je bilo na Finskem 43.000 vozil na plin, od tega 30.000 avtobusov in tovornjakov, 7.000 avtomobilov, 4.000 traktorjev in 600 čolnov.

Avtomobili na plin so se pojavili tudi v ZDA in Aziji. V Avstraliji je bilo približno 72.000 vozil na plin. Skupno je bilo med drugo svetovno vojno v uporabi več kot milijon vozil na lesni plin.

Po vojni, ko je bil bencin spet na voljo, je tehnologija plinskih generatorjev skoraj takoj padla v pozabo. V začetku petdesetih let prejšnjega stoletja je bilo v Zahodni Nemčiji le okoli 20.000 plinskih generatorjev.

Raziskovalni program na Švedskem

Naraščajoče cene goriva in globalno segrevanje sta povzročila ponovno zanimanje za les kot neposredni vir goriva. Številni neodvisni inženirji po vsem svetu so bili zaposleni s predelavo standardnih vozil za uporabo lesnega plina kot goriva za vozila. Značilno je, da večino teh sodobnih plinskih generatorjev razvijajo v Skandinaviji.

Leta 1957 je švedska vlada ustvarila raziskovalni program za pripravo možnosti hitrega prehoda avtomobilov na lesni plin v primeru nenadnega pomanjkanja nafte. Švedska nima zalog nafte, ima pa ogromne gozdove, ki se lahko uporabljajo kot gorivo. Cilj te študije je bil razviti izboljšano, standardizirano namestitev, ki jo je mogoče prilagoditi za uporabo na vseh vrstah vozil. To raziskavo je podprl proizvajalec avtomobilov Volvo. Kot rezultat proučevanja delovanja avtomobilov in traktorjev v dolžini 100.000 km je bilo pridobljeno veliko teoretičnega znanja in praktičnih izkušenj.

Nekateri finski amaterski inženirji so te podatke uporabili za nadaljnji razvoj tehnologije, kot je Juha Sipilä (na sliki levo).

Generator lesnega plina izgleda kot velik grelnik vode. To enoto lahko postavite na prikolico (čeprav to oteži parkiranje avtomobila), v prtljažnik avtomobila (zavzame skoraj celoten prtljažni prostor) ali na ploščad na sprednjem ali zadnjem delu avtomobila (najbolj priljubljena možnost v Evropi). Pri ameriških tovornjakih je generator nameščen v postelji. Med drugo svetovno vojno so bila nekatera vozila opremljena z vgrajenim generatorjem, popolnoma skritim očem.

Gorivo za plinski generator

Gorivo za vozila na plin je sestavljeno iz lesa ali lesnih sekancev (slika levo). Uporabimo lahko tudi oglje, vendar s tem izgubimo do 50 odstotkov energije, ki jo vsebuje prvotna biomasa. Po drugi strani pa premog zaradi višje kurilne vrednosti vsebuje več energije, zato je nabor goriv lahko raznolik. Načeloma se lahko uporabi vsak organski material. Med drugo svetovno vojno so uporabljali premog in šoto, vendar je bil glavno gorivo les.

Nizozemski Volvo 240

Enega najuspešnejših avtomobilov na plin je leta 2008 izdelal Nizozemec John. Številni avtomobili, opremljeni s plinskimi generatorji, so bili zajetni in premalo privlačni. Nizozemski Volvo 240 je opremljen s sodobnim sistemom plinskega generatorja iz nerjavečega jekla in ima moderen, eleganten videz.

»Lesnega plina ni tako težko izdelati,« pravi John, vendar je čisti lesni plin veliko težje izdelati. John ima veliko pritožb glede avtomobilskih plinskih generatorjev, saj plin, ki ga proizvajajo, vsebuje veliko nečistoč.

John iz Nizozemske je trdno prepričan, da so plinske generatorske enote, ki proizvajajo lesni plin, veliko bolj obetavne za stacionarno uporabo, na primer za ogrevanje prostorov in gospodinjskih potreb, za proizvodnjo električne energije in za podobne industrije. Vozilo s plinskim generatorjem Volvo 240 je zasnovano predvsem za predstavitev zmogljivosti tehnologije plinskih generatorjev.

Ob Johnovem avtomobilu in podobnih avtomobilih na plin se vedno zbere veliko občudovanih in zainteresiranih ljudi. Kljub temu so avtomobilski plinski agregati za idealiste in za krizne čase, pravi John.

Tehnične zmogljivosti

Volvo 240 na plinski pogon doseže največjo hitrost 120 kilometrov na uro (75 mph) in lahko vzdržuje potovalno hitrost 110 km/h (68 mph). »Rezervoar za gorivo« lahko vsebuje 30 kg (66 lb) lesa, kar zadostuje za približno 100 kilometrov (62 milj), kar je primerljivo z električnim avtomobilom.

Če je zadnji sedež naložen z vrečami lesa, se doseg poveča na 400 kilometrov (250 milj). Tudi to je primerljivo z električnim avtomobilom, če se prostor za potnike žrtvuje za namestitev dodatnih baterij, kot je to v primeru električnih avtomobilov Tesla Roadster ali Mini Cooper. (Poleg vsega drugega v plinskem generatorju morate občasno vzeti vrečo lesa z zadnjega sedeža in jo vliti v rezervoar).

Vlečni plinski generator

Obstaja bistveno drugačen pristop k naknadnemu opremljanju avtomobilov s sistemi plinskih generatorjev. To je način namestitve plina na priklopnik. Vesa Mikkonen je ubral ta pristop. Njegovo zadnje delo je Lincoln Continental 1979 Mark V s pogonom na plin, velik in težak ameriški kupe. Lincoln porabi 50 kg (110 lb) lesa na vsakih 100 prevoženih kilometrov (62 milj) in je bistveno manj učinkovit kot Johnov Volvo. Wes Mikkonen je predelal tudi Toyoto Camry, bolj varčen avtomobil. Ta avto porabi le 20 kg (44 lb) lesa za isto kilometrino. Vendar pa je prikolica ostala skoraj tako velika kot sam avtomobil.

Optimizacijo električnih vozil lahko dosežemo z zmanjšanjem velikosti in zmanjšanjem skupne teže. Ta metoda ne deluje pri svojih bratrancih avtomobilih na plin. Čeprav so po drugi svetovni vojni avtomobili na plin postali veliko naprednejši. Vojaški avtomobili so lahko prevozili 20 - 50 kilometrov na eni bencinski črpalki in so imeli nizke dinamične in hitrostne lastnosti.

Plinski generator Josta Konina lesen avto

»Pomikaj se po svetu z žago in sekiro,« je bil moto Nizozemca Joosta Conijna, ki se je s svojim avtom na plin in prikolico odpravil na dvomesečno potovanje po Evropi, ne da bi ga skrbelo za bencinske črpalke (ki jih ni videl v Romuniji).

Čeprav je bila prikolica v tem avtomobilu uporabljena za druge namene, za shranjevanje dodatne zaloge drv, s čimer se je povečala razdalja med "polnjenji goriva". Zanimivo je, da Jost lesa ni uporabljal le kot gorivo za avto, ampak tudi kot gradbeni material za sam avto.

V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so vodik obravnavali kot alternativno gorivo prihodnosti. Takrat so bili veliki upi polagani v biogoriva. Kasneje je veliko pozornosti pritegnil razvoj elektrotehnologije v avtomobilski industriji. Če ta tehnologija ne bo dobila nadaljnjega nadaljevanja (obstajajo objektivni predpogoji za to), se bo naša pozornost spet lahko preusmerila na avtomobile na plin.

Kljub visokemu razvoju industrijskih tehnologij je uporaba lesnega plina v avtomobilih v primerjavi z drugimi alternativnimi gorivi zanimiva z okoljskega vidika. Uplinjanje lesa je nekoliko učinkovitejše od klasičnega zgorevanja lesa, saj se pri klasičnem zgorevanju izgubi do 25 odstotkov vsebovane energije. Pri uporabi plinskega generatorja v avtomobilu se poraba energije poveča za 1,5-krat v primerjavi z avtomobilom, ki deluje na bencin (vključno z izgubami za predgretje sistema in povečanjem teže samega avtomobila). Če upoštevamo, da se energija, ki je potrebna za potrebe, prenaša in nato proizvaja iz nafte, potem uplinjanje lesa ostaja učinkovito v primerjavi z bencinom. Upoštevati je treba tudi, da je les obnovljiv vir energije, bencin pa ne.

Prednosti avtomobilov s plinskim generatorjem

Največja prednost vozil na zemeljski plin je, da uporabljajo obnovljivo gorivo brez predhodne obdelave. In pretvorba biomase v tekoča goriva, kot sta etanol ali biodizel, lahko zahteva več energije (vključno s CO2), kot je vsebuje prvotna surovina. V vozilu na plin se za proizvodnjo goriva ne porabi nobena energija, razen za sečnjo in sekanje drv.

Avto na plin ne potrebuje močnih kemičnih baterij in to je prednost pred električnim avtomobilom. Kemične baterije so nagnjene k samopraznjenju, zato jih morate pred uporabo napolniti. Naprave, ki proizvajajo lesni plin, so tako rekoč naravne baterije. Ni potrebe po visokotehnološki obdelavi izrabljenih in okvarjenih kemičnih baterij. Odpadek plinske naprave je pepel, ki se lahko uporablja kot gnojilo.

Pravilno zasnovan avtomobilski plinski generator povzroča bistveno manj onesnaževanja zraka kot bencinsko ali dizelsko vozilo.

Uplinjanje lesa je veliko čistejše od neposrednega zgorevanja lesa: emisije v ozračje so primerljive z emisijami pri zgorevanju zemeljskega plina. Med delovanjem električni avtomobil ne onesnažuje ozračja, kasneje pa je za polnjenje baterij potrebna energija, ki se trenutno pridobiva na tradicionalen način.

Slabosti avtomobilov na plin

Kljub številnim prednostim pri upravljanju vozil na plinski generator je treba razumeti, da to ni najbolj optimalna rešitev. Inštalacija, ki proizvaja plin, zavzame veliko prostora in tehta nekaj sto kilogramov - in to celotno "obrato" je treba nositi s seboj in na sebi. Plinska oprema je velika zaradi dejstva, da ima lesni plin nizko specifično energijo. Energijska vrednost lesnega plina je približno 5,7 MJ/kg v primerjavi s 44 MJ/kg bencina in 56 MJ/kg zemeljskega plina.

Pri pogonu na zemeljski plin ni mogoče doseči hitrosti in pospeškov kot pri bencinu. To je zato, ker je lesni plin sestavljen iz približno 50 odstotkov dušika, 20 odstotkov ogljikovega monoksida, 18 odstotkov vodika, 8 odstotkov ogljikovega dioksida in 4 odstotke metana. Dušik ne podpira gorenja, ogljikove spojine pa zmanjšujejo gorenje plina. Zaradi visoke vsebnosti dušika motor prejme manj goriva, posledično se moč zmanjša za 30-50 odstotkov. Zaradi počasnega zgorevanja plina se visoke hitrosti praktično ne uporabljajo, dinamične lastnosti avtomobila pa se zmanjšajo.

Opel Cadet opremljen z enoto plinskega generatorja

Avtomobili z majhno prostornino motorja so lahko opremljeni tudi z agregati na lesni plin (npr. Opel Kadett na zgornji sliki), vendar je vseeno bolje, če velike avtomobile z močnimi motorji opremimo z agregati na plin. Pri motorjih z majhno močjo v nekaterih situacijah močno primanjkuje moči in dinamike motorja.

Samo enoto za proizvodnjo plina je mogoče zmanjšati za majhen avtomobil, vendar to zmanjšanje ne bo sorazmerno z velikostjo avtomobila. Plinski generatorji so bili zasnovani tudi za motorna kolesa, vendar so njihove skupne dimenzije primerljive s stransko prikolico motornega kolesa. Čeprav je ta velikost bistveno manjša od naprav za avtobus, tovornjak, vlak ali ladjo.

Enostavnost uporabe vozila s plinskim generatorjem

Druga znana težava avtomobilov na plin je, da niso zelo prijazni do uporabnika (čeprav so se močno izboljšali v primerjavi s tehnologijo, ki se je uporabljala med vojno). Kljub izboljšavam pa sodoben plinski generator potrebuje približno 10 minut, da doseže delovno temperaturo, zato se ne boste mogli takoj usesti v avto in odpeljati.

Poleg tega je pred vsakim naslednjim polnjenjem potrebno z lopatico odstraniti pepel - odpadek prejšnjega zgorevanja. Nastajanje smole ni več tako problematično kot pred 70 leti, vendar je že sedaj zelo kritičen trenutek, saj je treba filtre redno in učinkovito čistiti, kar zahteva dodatno pogosto vzdrževanje. Na splošno avto na plin zahteva dodatne težave, ki jih pri delovanju bencinskega avtomobila sploh ni.

Visoke koncentracije smrtonosnega ogljikovega monoksida zahtevajo dodatne varnostne ukrepe in spremljanje morebitnega puščanja cevovoda. Če je namestitev nameščena v prtljažniku, potem ne smete varčevati s senzorjem CO v avtu. Plinskega generatorja ne morete zagnati v prostoru (garaži), saj mora biti pri zagonu in vstopu v način delovanja odprt ogenj (slika levo).

Masovna proizvodnja avtomobilov na plin

Plinski generator Volkswagen Beetle, proizveden v tovarni

Vsa zgoraj opisana vozila so izdelali amaterski inženirji. Lahko domnevamo, da če bi se odločili za profesionalno proizvodnjo avtomobilov na plin v tovarniških pogojih, bi bilo najverjetneje odpravljenih veliko pomanjkljivosti in bi bilo več prednosti. Takšni avtomobili bi lahko izgledali bolj privlačno.

Na primer, pri tovarniško izdelanih volkswagnih med drugo svetovno vojno je bil celoten mehanizem za ustvarjanje plina skrit pod pokrovom. Na sprednji strani pokrova je bila le loputa za nalaganje drv. Vsi drugi deli instalacije niso bili vidni.

Druga možnost za tovarniško izdelan avtomobil s plinskim generatorjem je Mercedes-Benz. Kot lahko vidite na spodnji fotografiji, je celoten mehanizem generatorja plina skrit pod pokrovom prtljažnika.

Krčenje gozdov

Na žalost lahko povečana uporaba lesnega plina in biogoriv povzroči nov problem. In množična proizvodnja avtomobilov na plin bi to težavo lahko še poslabšala. Če začnemo občutno povečevati število avtomobilov na lesni plin ali biogorivo, se bo oskrba z drevesi začela zmanjševati za enako količino, kmetijska zemljišča pa bodo žrtvovana za pridelavo biogoriv, kar lahko povzroči lakoto. Uporaba opreme za proizvodnjo plina v Franciji med drugo svetovno vojno je povzročila močno zmanjšanje gozdnih rezerv. Podobno druge tehnologije proizvodnje biogoriv vodijo do zmanjšanja gojenja rastlin, koristnih za ljudi.

Čeprav lahko prisotnost avtomobila na plin povzroči njegovo zmernejšo uporabo:
segrejte generator plina 10 minut ali uporabite kolo, da se odpravite v trgovino - najverjetneje bo izbira v korist slednjega;
sekanje drv za 3 ure za izlet na plažo ali vožnja z vlakom - izbira bo verjetno v korist slednjega.

Za zagon in ogrevanje generatorja plina morate porabiti vsaj 10 minut

Kakor koli že, avtomobili na plin niso kos avtomobilom na bencin in dizel. Samo globalno pomanjkanje nafte ali zelo velika rast njene cene nas lahko prisili, da preidemo na avto na plin.

Na podlagi gradiva: sintezgaz.org.ua

plinski generator, plinski generator DIY, plinski generator, gospodinjski plinski generatorji, generator, avto plinski generator

Ekologija znanja Znanost in tehnologija: Domači generator plina na drva, izdelan z lastnimi rokami, je najbolje uporabiti v povezavi z motorjem z notranjim zgorevanjem. Zato ga domači mojstri prilagodijo za domačo proizvodnjo električne energije ali pa ga celo namestijo na avto.

Motor z notranjim zgorevanjem na drva ni duh iz daljne preteklosti. Avtomobile in elektrarne, ki kot vir energije uporabljajo les, je še danes mogoče najti. Velja pojasniti: motor deluje na plin, pridobljen iz lesa s sežiganjem na določen način. Naprave, ki proizvajajo tak plin, se imenujejo plinski generatorji, v industrijskih podjetjih se uporabljajo že dolgo časa. Toda ali je mogoče izdelati generator plina z lastnimi rokami in ali je vredno narediti?To so vprašanja, na katera želi odgovoriti naš članek.

Kako deluje plinski generator?

Da bi razumeli, kakšne koristi ima plinski generator v gospodinjstvu, morate razumeti njegovo načelo delovanja in nato njegovo strukturo. Potem bo mogoče oceniti stroške njegove proizvodnje in, kar je najpomembneje, kakšen rezultat bo dosežen.

Torej, generator piroliznega plina je kompleks komponent in sklopov, namenjenih ločevanju mešanice gorljivih plinov iz trdnega goriva za uporabo v motorjih z notranjim zgorevanjem.

Za referenco. Zasnove generatorjev se med seboj razlikujejo glede na vrsto trdega goriva, ki ga zgorevajo, upoštevali bomo najpomembnejše od njih - na les.

Če les kurimo v zaprtem prostoru, kar omejuje dovod kisika, je lahko rezultat mešanica gorljivih plinov. Tukaj je njihov seznam:

ogljikov monoksid (ogljikov monoksid CO);
vodik (H2);
metan (CH4);
drugi nenasičeni ogljikovodiki (CnHm).

Opomba. Mešanica vsebuje tudi nevnetljive balastne pline: ogljikov dioksid (ogljikov dioksid), kisik, dušik in vodno paro.

Učinkovit generator lesnega plina mora ne le proizvesti gorljivo mešanico, ampak jo mora tudi narediti primerno za uporabo. Zato lahko celoten cikel pridobivanja goriva za motorje z notranjim zgorevanjem varno imenujemo tehnološki proces, ki je sestavljen iz naslednjih stopenj:

uplinjanje: les niti ne gori, ampak tli, ko je količina dovedenega kisika 33-35% tistega, ki je potreben za popolno zgorevanje;
primarno grobo čiščenje: hlapni delci produktov izgorevanja, ki nastanejo v generatorjih lesnega plina po prvi stopnji, se izločijo s suhim vrtinčnim filtrom - ciklonom;
sekundarno grobo čiščenje: izvaja se v pralniku - čistilniku, kjer je tok goriva prepuščen skozi vodo;
hlajenje: produkti izgorevanja s temperaturami do 700 ºС prehajajo skozi njo v toplotnem izmenjevalniku zraka ali vode;
fino čiščenje;
pošiljanje potrošniku: to je lahko črpanje goriva s kompresorjem v razdelilni rezervoar ali dovajanje v mešalnik in nato neposredno v motor z notranjim zgorevanjem.

Zasnovo in načelo delovanja industrijskega plinskega generatorja si lahko ogledate v spodnjem tehnološkem diagramu:

Celoten cikel proizvodnje plina je precej zapleten, saj vključuje več različnih naprav. Najosnovnejši je plinski generator, ki je kovinski steber valjaste ali pravokotne oblike, ki se zoži navzdol. Steber ima cevi za odvod zraka in plina ter dostopno loputo do pepelnice. Enota je opremljena s pokrovom na vrhu za polnjenje goriva, dimnik ni povezan s telesom, preprosto manjka. Proces zgorevanja in pirolize, ki poteka znotraj stolpca, dobro odraža diagram plinskega generatorja:

Ne da bi se spuščali v zapletenost kemičnih reakcij, ki potekajo znotraj kolone, ugotavljamo, da se zgoraj opisana mešanica plinov dobi na izhodu iz nje. Le ta je onesnažen z delci in stranskimi produkti zgorevanja ter ima visoko temperaturo. Ko ste preučili risbe plinskih generatorjev katere koli zasnove, boste opazili, da je vsa druga oprema zasnovana tako, da plin vrne v normalno stanje. Zrak potisne v območje zgorevanja vlečni ali pihalni stroj (z enostavnimi besedami - ventilator).

Povedati je treba, da domači generator plina na drva izdelujejo domači obrtniki z manj zapleteno zasnovo in je tehnologija za sproščanje plina v njem nekoliko poenostavljena, o čemer bomo razpravljali v nadaljevanju.

Miti o plinskih generatorjih

Na internetu je pogosto veliko neutemeljenih trditev o delovanju takih enot in nasprotujoče si informacije o uporabi plinskih generatorjev. Poskusimo razbliniti vse te mite.

Prvi mit zveni takole: učinkovitost plinske generatorske enote doseže 95%, kar je nesorazmerno več kot pri kotlih na trda goriva z učinkovitostjo 60-70%. Zato je ogrevanje hiše z njegovo pomočjo veliko bolj donosno. Podatki so že od samega začetka napačni, ne morete primerjati gospodinjskega plinskega generatorja za dom in kotla na trda goriva, te enote opravljajo različne funkcije. Naloga prvega je proizvajati vnetljiv plin, drugega je segrevanje vode.

Ko govorimo o opremi za proizvodnjo, je njena učinkovitost razmerje med količino pridobljenega produkta in prostornino plina, ki ga je teoretično mogoče izolirati iz lesa, pomnoženo s 100 %. Izkoristek kotla je razmerje med proizvedeno toplotno energijo lesa in teoretično kurilno vrednostjo, prav tako pomnoženo s 100 %. Poleg tega ne more vsaka bioplinarna, kaj šele plinski generator, pridobiti 95 % gorljivega goriva iz organskih snovi.

Zaključek. Bistvo mita je v tem, da skušajo z izkoristkom primerjati maso ali prostornino z enotami energije, kar je nesprejemljivo.

Lažje in učinkoviteje je ogrevati hišo s klasičnim piroliznim kotlom, ki na enak način sprošča vnetljive pline iz lesa in jih takoj zgoreva z dovodom sekundarnega zraka v dodatno zgorevalno komoro.

Drugi mit je, da lahko v bunker vlijete gorivo s poljubno vsebnostjo vlage. Lahko ga napolnite, vendar le količina sproščenega plina pade za 10-25% ali celo več. V zvezi s tem je idealna možnost plinski generator, ki deluje na oglje, ki skoraj ne vsebuje vlage. In tako se toplotna energija pirolize porabi za izhlapevanje vode, temperatura v peči pade in proces se upočasni.

Tretji mit – zmanjšajo se stroški ogrevanja stavbe. To ni težko preveriti, samo primerjajte stroške generatorja plina na drva in običajnega kotla na trda goriva, ki ga prav tako izdelate sami. Poleg tega potrebujete napravo za ogrevanje vode, ki kuri lesne pline, na primer konvektor. Nazadnje bo delovanje celotnega sistema zahtevalo veliko časa in truda.

Zaključek. Domači plinski generator na drva, izdelan z lastnimi rokami, je najbolje uporabiti v povezavi z motorjem z notranjim zgorevanjem. Zato ga domači mojstri prilagodijo za domačo proizvodnjo električne energije ali pa ga celo namestijo na avto.

Avtomobilski plinski generator

Morate razumeti, da mora biti plinski generator za avto precej kompakten, ne pretežek in hkrati učinkovit. Tuji kolegi, katerih dohodki so precej višji od naših, izdelujejo ohišje generatorja, ciklon in hladilni filter iz nerjavečega jekla. To vam omogoča, da vzamete polovico debeline kovine, kar pomeni, da bo enota izšla veliko lažja. V naši realnosti se za sestavljanje plinskega generatorja uporabljajo cevi, stare propanske jeklenke, gasilni aparati in drugi razpoložljivi materiali.

Spodaj je risba plinskega generatorja, nameščenega na starih tovornjakih UralZIS-352, in jo uporabite kot vodilo pri sestavljanju enote:

Zunanji rezervoar naši obrtniki najpogosteje izdelajo iz jeklenk z utekočinjenim propanom, notranji rezervoar pa lahko izdelamo iz sprejemnika tovornjaka ZIL ali KamAZ. Rešetka je izdelana iz debele kovine, cevi so izdelane iz ustreznega premera cevi. Pokrov s sponami je lahko izdelan iz odrezanega vrha cilindra ali iz jeklene pločevine. Tesnilo pokrova je iz azbestne vrvice z grafitno impregnacijo.

Grobi filter - ciklon za avtomobile - je narejen iz starega gasilnega aparata ali preprostega kosa cevi. Na dnu cevi je stožčasta šoba z nastavkom za razkladanje pepela, na vrhu pa je konec zaprt s tesno privarjenim pokrovom. Vanj je vrezana odvodna cev za prečiščene pline, na strani pa je drugi priključek, kamor bodo dovajani produkti zgorevanja. Diagram funkcionalnega preseka ciklona je prikazan na sliki:

Ker avtoplinski generator proizvaja pline pri visokih temperaturah, jih je treba ohladiti. Razloga sta dva:

vroče plinasto gorivo ima prenizko gostoto in ga v valjih motorja z notranjim zgorevanjem ne bo enostavno vžgati;
Pri stiku z vročimi površinami motorja obstaja nevarnost spontanega izbruha.

Gibanje plinov po celotni poti med vžigom zagotavlja ventilator, po zagonu motorja pa se v sistemu pojavi potreben vakuum, ventilator se izklopi.

Za hlajenje mojstri uporabljajo navadne rebraste radiatorje, ki jih namestijo na avto tako, da so med vožnjo čim bolj prepihani. Včasih se celo uporabljajo sodobni bimetalni radiatorji. Pred vstopom v motor plinskega generatorja je potrebno gorivo fino očistiti, za to pa se po lastni presoji uporabljajo različne vrste filtrov. Vsa vozlišča so združena v eno namestitev v skladu s shemo:

In zadnji del je mešalnik, ki je potreben za uravnavanje razmerja mešanice plina in zraka. Dejstvo je, da ima lesni plin kurilno vrednost le 4,5 MJ/m3, medtem ko ima zemeljski plin, ki se uporablja v avtomobilih, kurilno vrednost kar 34 MJ/m3. Zato morata biti razmerja goriva in zraka drugačna in ju je treba prilagoditi z loputo.

Zaključek

Kljub privlačnosti ideje o kurjenju lesa namesto bencina je v sodobnih razmerah praktično neizvedljiva. Dolg vžig, vožnja pri srednjih in visokih hitrostih, kar vpliva na življenjsko dobo motorja z notranjim zgorevanjem, pomanjkanje udobja - vse to naredi obstoječe naprave navadne radovednosti, ki se ne uporabljajo široko. Toda izdelava plinskega generatorja za domačo elektrarno je povsem druga stvar. Stacionarna enota skupaj s predelanim dizelskim motorjem z notranjim zgorevanjem je lahko odlična možnost za napajanje doma.

Takoj rezervirajmo: če avto vozi na les, to še ne pomeni, da je parna lokomotiva brez tirnic. Nizek izkoristek parnega stroja z ločenim kuriščem, kotlom in dvojno-trojnimi ekspanzijskimi cilindri je pustil parne avtomobile med pozabljeno eksotiko. In danes bomo govorili o transportu na "les" z znanimi motorji z notranjim zgorevanjem, motorji, ki v sebi zgorevajo gorivo.

Seveda še nikomur ni uspelo namesto bencina v uplinjač potisniti les (ali kaj podobnega), se je pa prijela ideja, da bi vnetljiv plin pridobivali iz lesa neposredno v avtomobilu in ga kot gorivo dovajali v jeklenke. že vrsto let. Govorimo o plinskih avtomobilih, avtomobilih, katerih klasični motorji z notranjim izgorevanjem poganjajo generatorski plin, ki ga pridobivajo iz lesa, organskih briketov ali premoga. Mimogrede, takšni stroji tudi ne zavračajo običajnega tekočega goriva - lahko delujejo tudi na bencin.

Sveta preprostost

Proizvajalec plina je mešanica plinov, sestavljena predvsem iz ogljikovega monoksida CO in vodika H2. Takšen plin lahko pridobimo s sežiganjem lesa, položenega v debelo plast, v pogojih omejene količine zraka. Na tem preprostem principu deluje avtomobilski plinski generator, ki je v bistvu preprosta enota, vendar obsežna in strukturno zapletena z dodatnimi sistemi.

Poleg dejanske proizvodnje generatorskega plina, ga generatorska enota za avtomobilski plin hladi, čisti in meša z zrakom. V skladu s tem zasnova klasične instalacije vključuje sam plinski generator, grobe in fine filtre, hladilnike, električni ventilator za pospešitev vžiga in cevovode.

S seboj vzamem rafinerijo

Najenostavnejši plinski generator ima obliko navpičnega cilindra, v katerega je skoraj do vrha naloženo gorivo - drva, premog, šota, stisnjeni peleti itd. Območje zgorevanja se nahaja spodaj, tukaj, v spodnjem sloju gorečega goriva, se ustvari visoka temperatura (do 1500 stopinj Celzija), ki je potrebna za ločevanje prihodnjih komponent mešanice goriva - ogljikovega monoksida CO in vodika. H2 - iz zgornjih plasti. Nato vroča mešanica teh plinov vstopi v hladilnik, ki zniža temperaturo in s tem poveča specifično kalorično vsebnost plina. To precej veliko enoto je bilo običajno treba postaviti pod karoserijo avtomobila. Filter-čistilec, ki se nahaja poleg toka plina, odstrani nečistoče in pepel iz bodoče mešanice goriva. Nato se plin pošlje v mešalnik, kjer se združi z zrakom, končno pripravljena mešanica pa se pošlje v zgorevalno komoro avtomobilskega motorja.

Diagram avtomobila ZIS-21 z generatorjem plina

Kot lahko vidite, je sistem za proizvodnjo goriva neposredno na krovu tovornjaka ali avtomobila zavzel precej prostora in veliko tehtal. Toda igra je bila vredna sveče. Zahvaljujoč lastnemu - in tudi brezplačnemu - gorivu, so si lahko podjetja, ki se nahajajo na stotine in tisoče kilometrov od baz oskrbe z gorivom, privoščila lasten avtonomni transport. Dolgo časa ta prednost ni mogla zasenčiti vseh pomanjkljivosti vozil na plin, ki jih je bilo veliko:

— znatno zmanjšanje števila prevoženih kilometrov na polnjenje;
— zmanjšanje nosilnosti vozila za 150-400 kg;
— zmanjšanje uporabne prostornine telesa;
— težaven postopek "polnjenja" plinskega generatorja;
— dodatni niz rutinskih vzdrževalnih del;
— zagon generatorja traja 10-15 minut;
- znatno zmanjšanje moči motorja.

ZiS 150UM, eksperimentalni model s plinsko generatorsko enoto NAMI 015UM

V tajgi ni bencinskih črpalk

Les je bil vedno glavno gorivo za vozila na plin. Najprej seveda tam, kjer je lesa na pretek - v sečnji, v pohištveni in gradbeni proizvodnji. Tradicionalne tehnologije predelave lesa za industrijsko rabo lesa so v času razcveta »plinov« zapravile okoli 30 % gozdne mase. Uporabljali so jih kot avtomobilsko gorivo. Zanimivo je, da je pravilnik o delovanju domačih »plinjakov« strogo prepovedoval uporabo industrijskega lesa, saj je bilo odpadkov iz gozdarske industrije na pretek. Za plinske generatorje je bil primeren tako mehki kot trdi les.

Edina zahteva je, da na podstavkih ni gnilobe. Kot so pokazale številne študije, izvedene v 30-ih letih na Znanstvenem avtomobilskem in traktorskem inštitutu ZSSR, so hrast, bukev, jesen in breza najbolj primerni kot gorivo. Grude, s katerimi so kurili plinski kotli, so najpogosteje imele pravokotno obliko s stranico 5-6 centimetrov. Kmetijske odpadke (slamo, lupine, žagovino, lubje, storže itd.) so stisnili v posebne brikete in z njimi »polnili« tudi plinske generatorje.

Glavna pomanjkljivost plinskih motorjev je, kot smo že povedali, nizka kilometrina na polnjenje. Tako je en tovor lesenih hlodov na sovjetskih tovornjakih (glej spodaj) zadoščal za največ 80-85 km. Glede na to, da priročnik za uporabo priporoča "točenje goriva", ko je rezervoar prazen 50-60%, se kilometrina med polnjenji zmanjša na 40-50 km. Drugič, sama naprava, ki proizvaja generatorski plin, tehta nekaj sto kilogramov. Poleg tega motorji, ki delujejo na ta plin, proizvajajo 30-35% manj energije kot njihovi bencinski kolegi.

Ličenje avtomobilov na drva

Avtomobile je bilo treba prilagoditi za pogon na plinski generator, vendar spremembe niso bile resne in so bile včasih na voljo tudi izven tovarne. Prvič, povečali so kompresijsko razmerje v motorjih, tako da izguba moči ni bila tako velika. V nekaterih primerih je bilo turbo polnjenje celo uporabljeno za izboljšanje polnjenja valjev motorja. Številni "uplinjeni" avtomobili so bili opremljeni z električnim generatorjem s povečanim izkoristkom, saj je bil za pihanje zraka v kurišče uporabljen precej močan električni ventilator.

ZIS-13

Da bi ohranili vlečne lastnosti, zlasti pri tovornjakih, z zmanjšano močjo motorja, so bila prestavna razmerja višja. Hitrost premikanja je padla, a za avtomobile, ki so jih uporabljali v divjini in drugih puščavskih ter odročnih območjih, to ni bilo odločilnega pomena. Da bi nadomestili spremembo porazdelitve teže zaradi generatorja težkega plina, so v nekaterih avtomobilih okrepili vzmetenje.

Poleg tega je bilo zaradi obsežnosti "plinske" opreme delno potrebno preurediti avto: spremeniti, premakniti tovorno ploščad ali zmanjšati kabino tovornjaka, opustiti prtljažnik, premakniti izpušni sistem.

Zlata doba "gasgena" v ZSSR in v tujini

Razcvet avtomobilov na plin se je zgodil v 30-ih in 40-ih letih prejšnjega stoletja. Istočasno so v več državah z velikimi potrebami po avtomobilih in majhnimi dokazanimi zalogami nafte (ZSSR, Nemčija, Švedska) inženirji iz velikih podjetij in znanstvenih inštitutov začeli razvijati vozila na lesni pogon. Sovjetski strokovnjaki so bili uspešnejši pri ustvarjanju tovornjakov.

GAZ-42

Od leta 1935 do samega začetka velike domovinske vojne so v različnih podjetjih Ministrstva za gozdno industrijo in Gulag (Glavni direktorat za taborišča, žal, realnost tistega časa) tovornjaki GAZ-AA en in pol in ZIS -5 tritonskih tovornjakov in avtobusov na njihovi osnovi je bilo predelanih za obdelavo lesa. Tudi plinsko generatorske različice tovornjakov so v ločenih serijah proizvajali proizvajalci vozil sami. Na primer, sovjetski avtomobilski zgodovinarji navajajo številko 33.840 - toliko je bilo proizvedenih plinskih "enih in pol" GAZ-42. V Moskvi je bilo proizvedenih več kot 16 tisoč enot plinskih generatorjev ZIS modelov ZIS-13 in ZIS-21.

ZIS-21

V predvojnem obdobju so sovjetski inženirji ustvarili več kot 300 različnih različic plinskih generatorjev, od katerih jih je 10 doseglo množično proizvodnjo. Med vojno so serijske tovarne pripravile risbe poenostavljenih naprav, ki jih je bilo mogoče izdelati lokalno v avtomehaničnih delavnicah brez uporabe zapletene opreme. Po spominih prebivalcev severnih in severovzhodnih regij ZSSR je bilo tovornjake na drva mogoče najti v divjini do 70. let dvajsetega stoletja.

V Nemčiji med drugo svetovno vojno je bilo akutno pomanjkanje bencina. Dizajnerski biroji dveh podjetij (Volkswagen in Mercedes-Benz) so bili zadolženi za razvoj različic svojih priljubljenih kompaktnih avtomobilov na plin. Obe podjetji sta nalogo opravili v dokaj kratkem času. V proizvodni trak sta vstopila volkswagen beetle in mercedes-benz 230. Zanimivo je, da dodatna oprema serijskih avtomobilov ni segla niti čez standardne dimenzije “osebnih avtomobilov”. Volkswagen je šel še dlje in ustvaril prototip vojaškega vozila Volkswagen Tour 82 ("Kübelwagen" na drva).

Volkswagen Tour 82

Stroji za žganje lesa danes

Na srečo je glavna prednost avtomobilov na plin - neodvisnost od omrežja bencinskih črpalk - danes postala manj pomembna. Vendar pa je v luči sodobnih okoljskih trendov v ospredje prišla še ena prednost avtomobilov na drva - pogon na obnovljivo gorivo brez kakršnih koli kemičnih pripravkov, brez dodatne porabe energije za proizvodnjo goriva. Kot kažejo teoretični izračuni in praktični preizkusi, motor na drva s svojimi emisijami manj škoduje ozračju kot podoben motor, ki že deluje na bencin ali dizel. Vsebnost izpušnih plinov je zelo podobna emisijam iz motorjev z notranjim zgorevanjem, ki delujejo na zemeljski plin.

Kljub temu je tema avtomobilov na drva izgubila svojo nekdanjo priljubljenost. Gre predvsem za navdušene inženirje, ki zaradi varčevanja z gorivom ali poskusno svoje osebne avtomobile predelajo na generatorski plin, da ne bi pozabili na plinske generatorje. V postsovjetskem prostoru obstajajo uspešni primeri "gasgenov", ki temeljijo na avtomobilih AZLK-2141 in GAZ-24, tovornjaku GAZ-52, minibusu RAF-2203 itd. Po mnenju oblikovalcev lahko njihove stvaritve potujejo do 120 km pri hitrosti 80-90 km/h.

GAZ-52

Na primer, GAZ-52, ki so ga Žitomirski inženirji leta 2009 predelali na drva, porabi približno 50 kg lesnih kosov na 100 km. Po mnenju oblikovalcev je treba drva dodati vsakih 75-80 km. Enota plinskega generatorja, tradicionalno za tovornjake, je nameščena med kabino in karoserijo. Po vžigu kurišča mora preteči približno 20 minut, preden se lahko GAZ-52 začne premikati (v prvih minutah delovanja generatorja plin, ki ga proizvaja, nima potrebnih gorljivih lastnosti). Po izračunih razvijalcev je 1 km z uporabo lesa 3-4 krat cenejši od uporabe dizelskega goriva ali bencina.

Plinska generatorska enota GAZ-52

Edina država, v kateri se avtomobili na drva danes pogosto uporabljajo, je Severna Koreja. Zaradi popolne globalne izolacije tam vlada določeno pomanjkanje tekočih goriv. In drva spet priskočijo na pomoč tistim, ki se znajdejo v težkih razmerah.

Med uplinjanjem se organski del lesa pretvori v vnetljive pline in tekoče produkte. Uplinjanje se izvaja v navpičnih jaških naprav, imenovanih plinski generatorji. V jašku plinskega generatorja se odvijajo trije glavni procesi, ki jih lahko v grobem razdelimo na cone, označene na diagramu (slika 23).

V zgornjem delu generatorja plina se les suši (cona I), nato pa je suho gorivo izpostavljeno nizki karbonizaciji - toplotni razgradnji v toku segretega plina, ki teče od rešetke in piha tuyere do vratu generatorja plina. (cona II).

V tretji, zadnji coni poteka sam proces uplinjanja, ki mu ni več podvržen les, temveč premog, produkt nizkotemperaturne karbonizacije lesa. Tu se ogljik iz koksa (oglje) oksidira v atmosferi zračnega kisika, ki se dovaja v rudnik skozi rešetko in skozi pihalne cevi. Pri uplinjanju drugih vrst trdnih goriv (fosilnega premoga, skrilavca, koksa in šote) se včasih namesto zračnega piha uporablja para-kisik.

Pri interakciji atmosferskega kisika in koksa lahko pride do oksidacije ogljika z naslednjimi reakcijami:

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

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

Del ogljikovega dioksida CO2 v interakciji z ogljikom koksa, segretim na visoko temperaturo, se z reakcijo pretvori v ogljikov monoksid CO

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

Opazovanja so pokazala, da pri uplinjanju lesnega goriva v debeli plasti kot posledica omenjenih reakcij nastaja predvsem ogljikov monoksid.

Kosi premogi so pokriti s plinskim filmom, skozi katerega molekule plina difundirajo na površino premoga, produkti reakcije pa se odstranijo s površine in vstopajo v plinski prostor med posameznimi kosi trdne snovi. Intenzivnost difuzijskega toka je odvisna od številnih dejavnikov.

Ko je stopnja kemijske interakcije med trdno snovjo in molekulami plina zelo visoka, skupni rezultat

Interakcije med reagirajočimi snovmi v heterogenih reakcijah bodo odvisne od intenzivnosti difuzijskih procesov. V tem primeru se proces uplinjanja premoga pojavi v tako imenovanem difuzijskem območju.

Ko je hitrost kemijske reakcije med molekulami trdne snovi in plina odločilen dejavnik, se interakcija med reagirajočimi snovmi premakne v kinetično področje procesa.

Ko se hitrost plina poveča in se velikost kosov premoga zmanjša, se debelina plinskega filma zmanjša.

Hitrost procesa uplinjanja v njegovem difuzijskem območju se bo povečala z naraščajočo temperaturo in hitrostjo plinskih tokov. Hitrost kemijske interakcije med molekulami koksnega ogljika in plina, torej sam proces uplinjanja, v njegovem kinetičnem območju bo vedno naraščala z naraščajočo temperaturo.

Reaktivnost koksa iz različnih premogov ni enaka, značilna pa je hitrost kemijske interakcije ogljika s CO2 in vodno paro.

Oglje ima večjo reaktivnost v primerjavi z na primer fosilnimi premogi.

Zato bo v primeru uplinjanja lesa prišlo do oksidacije ogljika lesnega koksa v difuzijskem območju procesa.

V coni III (pravo uplinjanje) se razvijejo visoke temperature. Teoretično bi lahko bila okoli 1600°. Zaradi tega se pepel goriva stopi, pihalne naprave pa postanejo žlindrane in pogosto uničene. Ti pojavi povzročijo prezgodnjo zaustavitev plinskega generatorja zaradi motenj v dovodu zraka. Za boj proti njim je dovolj dodati 90-120 g / n zraku, ki se dovaja v generator plina. l3 nasičena vodna para.

Dovod pare pri pihanju zagotavlja rahlo povečanje kalorične vrednosti plina.

V nasprotju z zračnim pihanjem se umetno navlaženo s paro imenuje zračno-parno pihanje. Stopnjo vlaženja piha uravnava njegova temperatura, ki se običajno vzdržuje v območju 45-55 °, včasih pa tudi višje. Z dodajanjem pare pihanju se temperatura same uplinjevalne cone zniža na 1100-1200°, kar je že varno za pihalne naprave.

Med parno-zračnim pihanjem pride do naslednjih reakcij:

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

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

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

Vodna para pihanja običajno ni popolnoma porabljena s temi reakcijami, ampak za 70-75%.Z znatnim vlaženjem pihanja s paro in znižanjem temperature se lahko reakcije "a" in "b" premaknejo v kinetično območje. procesa.

Zaradi neizogibne prisotnosti dušika v zraku si je teoretično možno predstavljati nastanek CO v plinu, ki ga dobimo v sami coni uplinjanja med pihanjem zraka po naslednji enačbi:

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

Kaj ustreza sestavi plina V prostorninski deleži: CO -34,7%-. N2 - 65,3 %.

Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da se sestava plina v coni dejanskega uplinjanja lesnega koksa med pihanjem zraka malo razlikuje od teoretične. Od 1 kg proizvodnja ogljikovega plina

Enako 5,37 n. m3 s kalorična vrednost 1060. Od

Predstavljeni podatki kažejo, da je pri idealnem zračnem procesu toplotni izkoristek uplinjanja, računajoč na mraz

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