Количеството и съставът на газа зависят главно от температурата и скоростта на дестилацията. При нормални условия газът се състои от карбонова киселина, въглероден оксид и малко количество метан, ненаситени алифатни въглеводороди и водород. Добивите на тези съставки на дървесния газ, получени от Klason, са изброени на страница 51 " ОМпо време на суха дестилация на бор, смърч, бреза и бук, изчислено като % спрямо теглото на сухата дървесина. Средният процентен състав на газа от горните скали по отношение на обема ще бъде както следва:
COz. . . ... . -57,1*
CO.................. - 32.7 "
С4Н4 ■ ... . . -
Bergstrom и Weslen дават следните цифри за състава на газа, получен от сухата дестилация на въздушно изсушена иглолистна дървесина в шведски пещи с вътрешно нагряване*.
COj...................... 50-56N
CO................. 28-"той
Sn "................. 18 N
Тежки въглеводороди 2-3 Hаз....... 0,5-14
Добивът на този газ е около 18% от теглото на сухата дървесина. Съдържанието му на метан от 18% изглежда твърде високо, тъй като VaK съответства на почти всички метоксилни групи в дървото, докато други сухи дестилати също съдържат значителна сумаметоксил.
Според изследванията на F. Fischer "a, газовете, образувани по време на сухата дестилация на дървесина в железни реторти, имат следния среден обемен състав, получен от голям брой анализи:
TOC o "1-3" h z С02 .............. 59.0*
ТАКА ....... .33 той
CH< ....... . 3,5*
Водород......................... 3.0*
Съставът на дървесния газ обикновено не е постоянен през цялото време на освобождаването му от дестилационния апарат и варира в зависимост от етапа на развитие. Първоначално от апарата се отделя само въздух, който се съдържа в дървото и апарата, след това се появява газ, състоящ се почти изключително от CO2 и CO и малко горим. Едва след като цялата вода се изпари от дървесината, започва силно образуване на газове със значително съдържание на въглеводороди и водород, които лесно изгарят. В следващия етап от процеса отделянето на газове намалява, но тяхната горимост не отслабва.
Въпреки че малко количество въздух в началото на сухата дестилация на дървесина представлява напълно нормална част от газа, но в някои случаи, например в такива инсталации, които работят с извличане на дървесен газ чрез вентилатор, тази въздушна смес може се увеличи значително. Klar дава пример, когато количеството кислород в газа достигна 6%. Аз лично трябваше да наблюдавам в пещта за дървени въглища на система А ии ново съдържание на кислород 2-5 и дори 4 °/o,което често беше придружено от пукане, особено при прехвърляне на газове от един регенератор в друг.
В допълнение към въздуха, газовете, напускащи хладилника, съдържат известно количество дървесен оцет и смола, с които газовете са повече или по-малко наситени, в зависимост от температурата на охлаждащата вода и налягането, преобладаващо в хладилните тръби. Колкото повече газове се образуват по време на сухата дестилация на дървесината и колкото по-топли те излизат от хладилника, толкова по-големи са загубите на оцетна киселина и особено на дървесен алкохол, в резултат на насищането на газовете със съставките на дървесния оцет. Следователно, за да се избегне тази загуба, е необходимо, първо, количеството на образуваните газове да е минимално и това се постига чрез понижаване на температурата на дестилация, второ, така че температурата на газовете, когато излизат от хладилника, да не покачване над 20 ° C и на 3-то, достъп на въздух до дестилационния апарат победи Намалено до минимум, тъй като поради притока на въздух се увеличава количеството на газовете и поради окисляването, загубата на продукти, особено метилов алкохол,
С увеличаване на количеството въглеводороди в газовете, тяхната калоричност се увеличава. Вече видяхме в таблицата на Юон, че газът в началния етап на своето развитие дава само 1100 кал, За 1 куб м,в края на дестилацията съдържанието на калории достига 4780 кал. на куб, m.
Ако вземем дървесния газ със състава, посочен от F. Fischer "oM, тогава неговата калоричност е 1312,8 кал., Тези. един куб, m газ при 1b ° C и prn атмосферно налягане отделя определеното количество топлина по време на горене; тегло 1 куб, m такъв газ е равен на 1,479 килограма. Полезната калоричност на газа на практика е значително намалена поради неизбежната загуба на топлина и според изчислението е 864 hal. На практика може да се приеме, че 100 килограма дървесина давам * при суха дестилация максимум 20 - 26 кг газ, т.е. около 15 куб м , които имат полезна калоричност 864"pi. ще даде всичко 12 960кал, Сравнявайки стойността на този газ с теоретичната калоричност на добри въглища от 7000 ал. и с практичен на 50 00 кал, откриваме, че този газ, по отношение на капацитета си за гориво, може да замени 2,5 kg камък
5000 I. Когато дървесният газ се нагрява от димни газове, напускащи комина, неговата горивна стойност може да се повиши до калоричност от 3,3 килограма въглища.
Поради значителната калоричност на дървесния * газ в заводите за суха дестилация на дървесина, той не се отделя безполезно във въздуха, а се изгаря в реторти, което спестява около 10% въглища или се използва като гориво за газ двигатели, с * az или 100 килограма еквивалент на дърво 3 hg въглища, развива енергия, равна на 3,75 конски сили на час.
Природният газ е най-евтиният източник на енергия за отоплителна система. Но в наши дни бензинът не е толкова евтин. Ето защо много собственици предпочитат да използват алтернативни газови генератори, които работят на дърва или дървени стърготини в отоплителните системи.
И в тази статия ще разгледаме процеса на създаване на такъв газов генератор. След като изучите този материал, можете да сглобите генератор на газ на дърва със собствените си ръце и да се възползвате от всички предимства алтернативен начинотопление.
Горимият газ може да се извлича не само от кладенец. Например, ако загреете дърва за огрев до 1100 градуса по Целзий, ограничавайки достъпа на кислород до зоната на окисление на горивото, процесът на горене ще премине в етапа на термично разлагане - пиролиза. Резултатът от пиролизата ще бъде превръщането на целулозата в олефини с ниско молекулно тегло - горими газове етилен и пропилей.
Освен това ефективността на "пиролизния" котел е 1,5-2 пъти по-висока от тази на конвенционален "нагревател" на твърдо гориво. В края на краищата, олефините с ниско молекулно тегло, освободени по време на пиролиза, отделят много повече енергия по време на горене, отколкото при изгаряне на целулоза.
В резултат на това генераторът на дървени стърготини, дърва за огрев, торта или друг източник на целулоза работи по следната схема:
|
|
- В първичната горивна камера, в резултат на класическа пиролиза, целулозата се превръща в олефини с ниско молекулно тегло.
- На следващия етап олефините, получени в резултат на пиролиза, преминават през серия от филтри, които пречистват горимите газове от примеси - оцетна и мравчена киселина, сажди, пепел и др.
- След филтриране газовете трябва да се охладят, тъй като нагрятото гориво отделя по-малко енергия в последния етап на окисление.
- По-нататък охладените газове преминават във вторичната горивна камера, където се извършва окончателното окисляване (изгаряне), придружено от освобождаване на енергия, погълната от стените (корпуса) на котела. Освен това, отделна част от въздуха се изпомпва във вторичната камера за изгаряне на газ, тъй като първичната камера работи при условия на ограничено подаване на кислород.
Отопляемите стени на котела могат да бъдат свързани към водна "риза", превръщайки газовия генератор в конвенционален водогреен котел или да се използва като нагревателен елемент на въздушен конвектор.
Защо е от полза?
Изграждайки генератор на дървен газ със собствените си ръце, можете да разчитате на следните предимства:
- Намален разход на гориво. В крайна сметка коефициентът на полезно действие на котел с газов генератор е 90-95 процента, докато този на котел на твърдо гориво е само 50-60 процента. Тоест, за отопление на една и съща стая, газовият генератор ще изразходва не повече от 60 процента от горивото, консумирано от конвенционален котел на твърдо гориво.
- дълъг процес на изгаряне. Пиролизата на дърва за огрев настъпва за 20-25 часа, а процесът на термично разлагане на дървени въглища завършва за 5-8 дни. Следователно зареждането на дърва за огрев в котела може да се извършва само веднъж на ден.. И ако използвате дървени въглища, тогава "зареждането" на котела се извършва веднъж седмично!
- Възможността да се използва всеки източник на целулоза като гориво - от торта и слама, до жива дървесина със съдържание на влага около 50 процента. Тоест вече не можете да се притеснявате за "сухотата" на дървата за огрев. Освен това, дори метрови трупи могат да бъдат изпратени в пещта на някои модели газови котли, без предварително смилане (нарязване).
- Няма нужда от почистване както на комина, така и на вентилатора. Пиролизата използва горивото почти без остатък, а продуктът от окисляването на олефините е обикновена водна пара.
Освен това трябва да се отбележи възможността за пълно автоматизиране на процеса на котела.
Разбира се, не можете да създадете напълно автоматичен газов генератор със собствените си ръце, но промишлените модели могат да работят седмици, като консумират гориво от бункера и контролират процеса на нагряване на охлаждащата течност без участието на оператор.
Да се отрицателна странаПрактиката за използване на газови генератори на дърва включва следните факти:
- Такъв котел е много скъп. Цената на най-евтината версия на "пиролизен" котел е два пъти по-висока от цената на аналог на твърдо гориво. Ето защо най-ревностните собственици предпочитат да изградят газов генератор на дърво със собствените си ръце.
- Такъв котел работи с електричество, което се използва за захранване на системите за вдухване на въздух в горивните камери. Тоест, ако няма ток, няма и топлина. Конвенционалната фурна ще "работи" навсякъде.
- Котелът генерира постоянно висока мощност. Освен това намаляването на интензивността на нагряване ще провокира неизправност на цялата система - вместо горими олефини, обикновеният катран ще влезе във вторичната камера.
Но всички недостатъци се "изплащат" с изобилие положителни характеристикии икономична работа на отоплителния уред. Следователно закупуването на газов генератор и още повече независимото изграждане на такъв „нагревател“ е много печеливш бизнес. И по-долу в текста ще опишем процеса на създаване на генератор за дървен газ.
Как да направите газов генератор със собствените си ръце?
Преди да сглобим газовия генератор и да трансформираме това устройство в отоплителен котел, трябва да подготвим компонентите и частите, от които ще бъде сглобен този агрегат.
Освен това класическото устройство на газов генератор на дърва включва използването на следните компоненти в процеса на сглобяване:
- Първо, телата са основите на бъдещия агрегат, всички съставни елементи на котела ще бъдат монтирани във вътрешността на този агрегат. Тялото е сглобено от ъгли и листова стомана, предварително изрязани и изрязани по шаблони и чертежи.
- Второ, бункерите са контейнери за съхранение на гориво (дърва за огрев, дървени въглища, палети и т.н.). Бункерът е сглобен от ламарина и фиксиран в тялото. Освен това част от вътрешното пространство на корпуса може да бъде отделена под този възел, като го ограничи с помощта на метални плочи, изработени от нисковъглеродна стомана.
- Трето, горивните камери - тя се поставя на дъното на бункера. В крайна сметка основната задача на този възел е да генерира висока температура, така че камерата е направена от топлоустойчива стомана. И капакът на бункера е запечатан, предотвратявайки неоторизирано насищане на горивната камера с кислород.
- Четвърто, гърлото на горивната камера е специална зона, където се извършва крекинг на смола. Тази част на камерата е отделена от тялото с азбестови уплътнения.
- Пето, въздухоразпределителните кутии - специален възел, разположен извън корпуса. Освен това, свързването на разпределителя на въздуха към корпуса се извършва с помощта на възвратен клапан. Този възел осигурява приток на кислород в олефиновата горивна камера, предотвратявайки изпускането на горими газове от горивната камера.
- Шесто, набор от филтри и тръба, свързваща гърлото на горивната камера за дърва за огрев с горивната камера за олефини.
Освен това се нуждаем от решетка - тя е необходима за отделяне на въглища в горивната камера, греди и врати - те осигуряват достъп до кухината на тялото, включително бункера или горивната камера.
След като подготвихме всички тези елементи, можем да продължим към монтажа на газовия генератор, извършен съгласно следния план:
- Първо, тялото се сглобява.
- След това в тялото е оборудван бункер с горивна камера, допълващ дизайна с решетки и входящ канал (вентилатор).
- Гърлото на горивната камера на дърва за огрев е свързано с разклонителна тръба към олефиновата горивна камера. Освен това, той може да бъде вкаран в разклонителната тръба към газовата охладителна система, монтирана извън корпуса.
- В горната част на корпуса е монтирана кутия за разпределение на въздух, като предварително е подготвено влизането на олефини в горивната камера с помощта на възвратен клапан.
- След това на пантите са монтирани врата към бункера и люкове към горивните камери (както дърва за огрев, така и олефини).
Така сглобеният котел е оборудван с въздушни компресори (въздухоразпределител и захранващ канал към горивната камера на дърва за огрев) и изпускателна тръба (комин). Е, в самия край на тялото на котела е монтирана водна риза с входящ и изходящ фитинг, за предпочитане в зоната на вторичната горивна камера, в която ще циркулира охлаждащата течност. Освен това кожухът може да бъде поставен в двойните стени на корпуса или в горивната камера на олефините.
Нека направим резервация веднага: ако колата се движи на дърва, това не означава, че е парен локомотив без релси. Ниска ефективност парен двигателсъс своята отделна горивна камера, котел и двойно-тройни разширителни цилиндри остави парните коли сред забравената екзотика. И днес ще говорим за транспорт на „дърва“ с обичайните двигатели с вътрешно горене, двигатели, които изгарят гориво вътре в себе си.
Разбира се, никой все още не е успял да натисне дърва за огрев (или нещо подобно) в карбуратора вместо бензин, но идеята да се получи горим газ от дървесина направо на борда на колата и да се подава в цилиндрите като гориво се е утвърдила много години. Говорим за газгенераторни автомобили, автомобили, чийто класически двигател с вътрешно горене работи с генераторен газ, който се получава от дърва, органични брикети или въглища. Между другото, такива машини също не отказват обичайното течно гориво - те могат да работят с бензин.
Свещена простотия
Генераторният газ е смес от газове, състояща се главно от въглероден окис CO и водород H2. Този газ може да се получи чрез изгаряне на дърва, поставени на дебел слой в ограничено количество въздух. На този прост принцип работи и автомобилен газов генератор, който по същество е проста единица, но тромава и структурно усложнена от допълнителни системи.
Също така, в допълнение към самото производство на генераторен газ, автомобилен газов генератор го охлажда, почиства и смесва с въздух. Съответно структурно класическата инсталация включва самия газов генератор, груби и фини филтри, охладители, електрически вентилатор за ускоряване на процеса на запалване и тръбопроводи.
Взимам рафинерията с мен
Най-простият газов генератор има формата на вертикален цилиндър, в който почти до върха се зарежда гориво - дърва за огрев, въглища, торф, пресовани пелети и др. Зоната на горене е разположена отдолу, тук, в долния слой на горящото гориво, се създава висока температура (до 1500 градуса по Целзий), която е необходима за освобождаването на бъдещите компоненти на горивната смес от горния слоеве - въглероден окис CO и водород H2. След това горещата смес от тези газове влиза в охладителя, който понижава температурата, като по този начин повишава специфичната калоричност на газа. Този доста голям възел обикновено трябваше да бъде поставен под купето на автомобила. Филтърът за почистване, разположен до газовия поток, освобождава бъдещата горивна смес от примеси и пепел. След това газът се изпраща в смесителя, където се комбинира с въздуха и окончателно приготвената смес се изпраща в горивната камера на автомобилния двигател.
Схема на автомобил ZIS-21 с газов генератор
Както можете да видите, системата за производство на гориво точно на борда на камион или лек автомобил заемаше доста място и тежеше много. Но играта си заслужаваше свещта. Благодарение на собственото си - и освен това безвъзмездно - гориво, предприятията, разположени на стотици и хиляди километри от базите за доставка на гориво, можеха да си позволят своите автономни превозни средства. Това предимство дълго време не можеше да засенчи всички недостатъци на автомобилите, генериращи газ, и имаше много от тях:
- значително намаляване на пробега на една бензиностанция;
— намаляване на товароносимостта на автомобила с 150-400 кг;
— Намаляване на полезния обем на тялото;
- проблемният процес на "зареждане" на газовия генератор;
— допълнителен набор от рутинна поддръжка;
- стартирането на генератора отнема от 10-15 минути;
- значително намаляване на мощността на двигателя.
ЗиС 150УМ, експериментален модел с газов генератор НАМИ 015УМ
В Тайга няма бензиностанции
Дървото винаги е било основното гориво за превозните средства на природен газ. На първо място, разбира се, там, където има изобилие от дърва за огрев - на места за дърводобив, в мебели и строителна индустрия. Традиционните технологии за обработка на дървесина при промишленото използване на дървесина в ерата на разцвета на "газовите" около 30% от масата на гората са били изхвърлени в отпадъци. Използвани са и като автомобилно гориво. Интересното е, че правилата за работа на домашните "газове" строго забраняват използването на индустриална дървесина, тъй като има изобилие от отпадъци от горската промишленост. Както меката, така и твърдата дървесина бяха подходящи за газови генератори.
Единственото изискване е липсата на гниене по клиновете. Както показват многобройни изследвания, проведени през 30-те години в Научния автомобилен и тракторен институт на СССР, дъбът, букът, ясенът и брезата са най-подходящи като гориво. Клиновете, използвани за пълнене на котли на газови генератори, най-често имат правоъгълна форма със страна 5-6 сантиметра. Селскостопански отпадъци (слама, люспи, дървени стърготини, кора, шишарки и др.) Бяха пресовани в специални брикети и също така ги "напълниха" с газови генератори.
Основният недостатък на "газовете", както вече казахме, може да се счита за малък пробег на една бензиностанция. И така, едно натоварване на дървени клинове за съветските камиони (виж по-долу) беше достатъчно за не повече от 80-85 км пробег. Като се има предвид, че ръководството за експлоатация препоръчва „зареждане с гориво“, когато резервоарът е празен с 50-60%, тогава пробегът между зарежданията се намалява до 40-50 км. Второ, самата инсталация, която произвежда генераторен газ, тежи няколкостотин килограма. Освен това двигателите, работещи на такъв газ, произвеждат 30-35% по-малко мощност от бензиновите си колеги.
Усъвършенстване на автомобили за дърва за огрев
Автомобилите трябваше да бъдат адаптирани за работа с газов генератор, но промените не бяха сериозни и понякога бяха налични дори извън фабриката. Първо, степента на компресия е увеличена в двигателите, така че загубата на мощност не е толкова значителна. В някои случаи се използва дори турбокомпресор за подобряване на пълненето на цилиндрите на двигателя. Много „газифицирани“ автомобили бяха оборудвани с генератор на електрическо оборудване с повишена мощност, тъй като за издухване на въздух в пещта беше използван доста мощен електрически вентилатор.
ЗИС-13
За да се запазят характеристиките на сцепление, особено за камиони, с намалена мощност на двигателя, предавателните числа са направени по-високи. Скоростта на движение падна, но за колите, използвани в пустинята и други пустинни и отдалечени райони, това не беше от решаващо значение. За да се компенсира разпределението на теглото, което се е променило поради тежкия газов генератор, окачването е подсилено в някои автомобили.
Освен това, поради обемността на "газовото" оборудване, беше частично необходимо да се преконфигурира колата: промяна, преместване на товарната платформа или изрязване на кабината на камиона, изоставяне на багажника, прехвърляне на изпускателната система.
Златната ера на Гасген в СССР и в чужбина
Разцветът на автомобилите, генериращи газ, падна на 30-40-те години на миналия век. В същото време в няколко страни с големи нужди от автомобили и малки проучени петролни запаси (СССР, Германия, Швеция) инж. големи предприятияи научните институти се заеха с разработването на превозни средства, работещи с дърва. Съветските специалисти бяха по-успешни в създаването на камиони.
ГАЗ-42
От 1935 г. до самото начало на Великия Отечествена войнав различни предприятия на Министерството на горската промишленост и ГУЛАГ (Главната дирекция на лагерите, уви, реалностите на онова време), камиона ГАЗ-АА и тритонния ЗИС-5, както и автобусите на тяхна основа , бяха превърнати в работа върху дърво. Също така, в отделни партиди, газови версии на камиони са произведени от самите производители на машини. Например съветските автоисторици дават цифрата 33 840 - толкова са произведени газовите "камиони" ГАЗ-42. В Москва са произведени повече от 16 хиляди единици газогенераторни ЗИС от моделите ЗИС-13 и ЗИС-21.
ЗИС-21
През предвоенния период съветските инженери създадоха повече от 300 различни версии на газови генератори, от които 10 достигнаха серийно производство. По време на войната серийните заводи изготвят чертежи на опростени инсталации, които могат да бъдат произведени на място в автосервизи без използването на сложно оборудване. Според спомените на жителите на северните и североизточните райони на СССР, камиони с дърва могат да бъдат намерени в пустошта до 70-те години на ХХ век.
В Германия по време на Втората световна война имаше остър недостиг на бензин. Дизайнерските бюра на две компании (Volkswagen и Mercedes-Benz) бяха натоварени със задачата да разработят задвижвани с газ версии на своите популярни компактни автомобили. И двете фирми се справиха със задачата за сравнително кратко време. На конвейера се качиха Volkswagen Beetle и Mercedes-Benz 230. Интересно е, че в серийните автомобили допълнителното оборудване дори не се открояваше за стандартните размери на „автомобилите“. Фолксваген отиде още по-далеч и създаде прототип на „дървоварния“ военен Volkswagen Tour 82 („Kubelvagen“).
Volkswagen Tour 82
Машини за изгаряне на дърва днес
За щастие, основното предимство на автомобилите, работещи с газ - независимостта от мрежата на бензиностанциите, днес е малко актуално. В светлината на съвременните екологични тенденции обаче на преден план излезе още едно предимство на автомобилите на дърва - работа с възобновяемо гориво без никаква химическа подготовка, без допълнителна загуба на енергия за производство на гориво. Както показват теоретичните изчисления и практическите тестове, двигателят, работещ с дърва, вреди на атмосферата по-малко с емисиите си, отколкото подобен двигател, но вече работещ с бензин или дизелово гориво. Съдържанието на отработените газове е много подобно на емисиите на двигатели с вътрешно горене, работещи на природен газ.
Въпреки това темата за автомобилите на дърва е загубила предишната си популярност. Газовите генератори не са забравени най-вече от ентусиазираните инженери, които с цел спестяване на гориво или като експеримент преобразуват личните си автомобили за работа с генераторен газ. В постсъветското пространство има успешни примери за "газогени" на базата на леки автомобили АЗЛК-2141 и ГАЗ-24, камион ГАЗ-52, микробус RAF-2203 и др. Според конструкторите техните творения могат да пътуват до 120 км на една бензиностанция със скорост 80-90 км/ч
ГАЗ-52
Например GAZ-52, прехвърлен от инженерите на Житомир през 2009 г. на дърва за огрев, изразходва около 50 кг дърва на 100 километра. Според дизайнерите трябва да хвърляте дърва за огрев на всеки 75-80 км. Газогенераторният агрегат традиционно се намира за камиони между кабината и каросерията. След запалването на пещта трябва да минат около 20 минути, преди GAZ-52 да започне да се движи (в първите минути от работата на генератора, произведеният от него газ няма необходимите горими свойства). Според изчисленията на разработчиците 1 км на дърва струва 3-4 пъти по-евтино, отколкото на дизелово гориво или бензин.
Газогенераторен агрегат ГАЗ-52
Единствената държава днес, в която масово се използват автомобили на дърва, е Северна Корея. Във връзка с пълната световна изолация има известен недостиг на течно гориво. И дървата за огрев отново идват на помощ на онези, които са изпаднали в трудна ситуация.
По време на газификацията органичната част на дървесината се превръща в горими газове и течни продукти. Газификацията се извършва във вертикални шахти на устройства, наречени газогенератори. В шахтата на газогенератора протичат три основни процеса, които условно могат да бъдат разделени на зони, посочени на схемата (фиг. 23).
В горната част на газовия генератор дървесината се суши (зона I), след което сухо горивопретърпява shvelevanie-термично разлагане в поток от нагрят газ, движещ се от решетката и взривните фурми до гърлото на газогенератора (зона II).
В третата последна зонасе извършва самият процес на газификация, който вече не се подлага на дърва, а на въглища - продукт от дървени стърготини. Тук коксовият въглен (дървени въглища) се окислява в атмосфера на кислород от въздуха, доставян в мината през решетката и през взривните фурми. При газификация на други видове твърдо гориво(изкопаеми въглища, шисти, кокс и торф) понякога се използва вместо въздушна струя - пара-кислород.
По време на взаимодействието на атмосферния кислород и кокса може да възникне въглеродно окисление съгласно следните реакции:
A) C + 03 COa + 97 650 kcal/kg - mol;
B) C + 4- O .. -> - CO + 29 450 kcal/kg - мол.
Част от въглеродния диоксид CO2, взаимодействайки с въглерода на кокса, нагрят до висока температура, се превръща във въглероден окис CO чрез реакцията
C + CO 2 ^ 2 CO + 38 790 kcal/kg - мол.
Наблюденията показват, че по време на газификацията на дървесно гориво в дебел слой в резултат на горните реакции се образува главно въглероден оксид.
парчетаВъглищата са покрити с газов филм, през който газовите молекули дифундират към повърхността на въглищата, а реакционните продукти се отстраняват от повърхността, навлизайки в газовото пространство между отделните парчета твърдо вещество. Интензитетът на дифузионния поток зависи от редица фактори.
Когато скоростта на химическо взаимодействие между твърдо вещество и газови молекули е много висока, общият резултат е такъв
Взаимодействията между реагентите в хетерогенните реакции ще зависят от интензивността на процесите на дифузия. В този случай процесът на газификация на въглищата протича в така наречената дифузионна област.
Когато скоростта на химическа реакция между молекулите на твърдо вещество и газ е решаващ фактор, взаимодействието между реагиращите вещества преминава в кинетичната област на процеса.
С увеличаване на скоростта на газа и намаляване на размера на парчетата въглища, дебелината на газовия филм намалява.
Скоростта на процеса на газификация в неговата дифузионна област ще се увеличи с повишаване на температурата и скоростта на газовия поток. Скоростта на химичното взаимодействие между коксовия въглерод и молекулите на газа, т.е. самият процес на газификация, в неговата кинетична област винаги ще нараства с повишаване на температурата.
Реактивността на кокса от различни въглища не е еднаква и се характеризира със скоростта на химичното взаимодействие на въглерода с CO2 и водните пари.
Въгленът е по-реактивен от, например, изкопаемите въглища.
Следователно, в случай на газификация на дървесина, окисляването на въглерода от дървесен кокс ще продължи в дифузионната област на процеса.
В зона III (само газификация) се развива висока температура. Теоретично може да е около 1600°. В резултат на това горивната пепел се топи, шлаката и често издуханите устройства се унищожават. Тези явления водят до преждевременно спиране на газовия генератор поради нарушение на подаването на въздух. За да се борите с тях, достатъчно е да добавите 90-120 g / n към въздуха, подаван към газовия генератор. g3 наситена водна пара.
Подаването на пара при взривяване осигурява известно повишаване на калоричността на газа.
За разлика от въздушната струя, изкуствено навлажнената с пара се нарича пара-въздух. Степента на овлажняване на взрива се контролира от неговата температура, която обикновено се поддържа в диапазона 45-55 °, а понякога дори по-висока. Чрез добавяне на пара към взривяването температурата на действителната зона на газификация се намалява до 1100-1200°C, което вече е безопасно за взривните устройства.
По време на парно-въздушна струя протичат следните реакции:
A) C + H20 -> CO + Na - 28 300 kcal/kg - мол
B) C + 2 H20 COa + 2 H2 - 17 970 kcalkg - казват,
C) CO + H20 CO2 Na ± 10 410 kcal/kg - мол.
Водната пара на взрива обикновено не се изразходва напълно от тези реакции, но с 70-75%.Ако взривът е значително навлажнен с пара и температурата се понижи, реакциите "а" и "б" могат да преминат в кинетичен регион на процеса.
Поради неизбежното присъствие на азот във въздуха, теоретично е възможно да се представи образуването на CO в газа, получен в самата зона на газификация, с въздушно взривяване, съгласно следното уравнение:
2 C + 02 + 3,76 N2 - 2 CO + 3,76 N3,
Какво отговаря на състава на газа вобемни фракции: CO -34,7%-. N2 - 65,3%.
Експериментално е установено, че съставът на газа в зоната на действителната газификация на дървесен кокс с въздушно взривяване се различава малко от теоретичния. от 1 килограмавъглероден изходящ газ
Равно на 5,37 н. m3 s калоричност 1060 . от
Дадените данни показват, че при идеален въздушен процес топлинната ефективност на газификацията, като се брои от студа
5,37 1060 _ _ газ е равно на g^ = 0,7.
Газификацията е процес на превръщане на органични или изкопаеми въглеродни материали във въглероден оксид, водород и въглероден диоксид. Това се постига чрез взаимодействие на материала при висока температура (>700 °C) без запалване с контролирано количество кислород и/или пара. Получената газова смес се нарича синтез газ(съкратено от синтетичен газ) или дървен газ и сам по себе си е гориво. Енергията, получена от изгарянето на такъв газ, се счита за един от видовете възобновяема енергия, ако газифицираната смес е получена от биомаса.
Едно от най-типичните приложения на тази енергия е производството на топлинна енергия. Дървесният газ съдържа голямо количество водород и въглероден окис и не отделя замърсители при изгаряне. околен свят. дървесен газ — източник на екологично чиста възобновяема енергия без емисии.
Трудности
Технологиите за газификация на дървесина са изследвани и разработвани повече от 100 години. Въпреки това, трудностите при управлението на контролиран и достатъчно чист процес на газификация затрудняват прилагането му търговска употреба, например в електроцентрали. Най-голямата пречка беше катранът, отделян по време на процеса на пиролиза, който в крайна сметка унищожи двигателите. В допълнение, качеството на дървесния чипс, и по-специално процентното съдържание на влага, което се съдържа в тях, поставя строги ограничения при селекцията и преработката на натрошената биомаса. на нея
Решението е иновативен метод за пиролиза.
Газификаторът за дърва GASEK е така нареченият еднопроточен газификатор. Базира се на техника за пиролиза, разработена и подобрена през последните 30 години. Обработената биомаса се движи в реактора в същата посока като подавания газифициращ въздух в количества, значително по-малки от необходимите за изгаряне.
Най-голямата разлика от старата проблемна технология е в температурата и начина на пречистване на получения газ. ключов факторпроцес на газификация - достигане на високи температури (800-1200°C), което предотвратява образуването на разрушителни смоли. В резултат на това съставите на смолата се разпадат на по-леки частици, които не създават проблеми за двигателите. Дървесният газ, преминаващ през почистващата линия GASEK е без цвят и мирис и не отделя вредни вещества при горене.
Пречистеният дървесен газ прави възможно производството на ефективно оборудване с лесна поддръжка и дълъг живот за електроцентрали. Редица международни патенти са получени за технологията за газификация GASEK.