През хилядолетната история човечеството се е научило как да добива нефт и газ, изобретило е електричеството, използва вятърна и слънчева енергия, но все още гори дърва в пещи. Дърва за огрев, дървени стърготини, старо дърво, отпадъци от дървообработващи предприятия - всичко това може да се използва, ако направите газов генератор на дърва със собствените си ръце.
Много занаятчии успешно използват това устройство за дома и дори за колата. Ако се интересувате от тази тема или имате идея сами да направите генератор, ние ще ви кажем как да го приложите на практика.
В нашия материал ще говорим за принципа на работа на газовия генератор на дърва, предимствата и недостатъците на такава система, както и как самостоятелно да сглобите такова устройство.
Бързото изгаряне на дърва за огрев на открито осигурява предимно полезна топлина. Но дървото се държи по съвсем различен начин с т.нар., т.е. изгаряне в присъствието на много малко кислород.
В такава ситуация се наблюдава не толкова изгаряне, колкото тлеене на дърва. И полезният продукт от този процес не е топлина, а горим газ.
Някога газовите генератори са били използвани активно като доставчик на гориво за автомобили. И сега от време на време можете да срещнете машини, които работят с газа, който произвеждат:
Галерия с изображения
При бавно изгаряне на дървесина изходът е смес, съдържаща следните продукти:
- метан (CH4);
- водород (H2);
- въглероден окис (известен още като CO или въглероден окис);
- различни ограничаващи въглехидрати;
- въглероден диоксид (CO 2);
- кислород (O 2);
- азот (N);
- водна пара.
Само част от тези съставки са горими газове, останалото е замърсяване или незапалим баласт, от който е по-добре да се отървете. Поради това е необходимо не само да се изгори дървото в специална инсталация, но и да се почисти резултатът, както и да се охлади получената газова смес.
В промишленото производство този процес включва следните стъпки:
- Изгаряне на твърдо горивопри наличие на малко (около 35% от нормалното) количество кислород.
- Първично грубо почистване, т.е. отделяне на летливи частици в циклонен вихров филтър.
- Вторично грубо почистване, при които газът се пречиства с воден филтър, се използва т. нар. скрубер-пречиствател.
Домашните устройства за домашна употреба изглеждат по-прости и заемат по-малко място, но принципът на тяхната работа, както и дизайнът, са много сходни. Преди да започнете производството на такова устройство, е необходимо да обмислите всичко добре, както и да изготвите или намерите проект за устройството.
За да се достави газообразно гориво към бензинов двигател, то трябва да бъде охладено, почистено и смесено с въздух в подходящи пропорции. За да направите това, устройството трябва да бъде оборудвано с вентилатор за запалване, циклон, филтър, смесител и охладител.
Галерия с изображения
Стъпка 8: Домашен газов генератор с цяло тяло
Остава да се допълни домашният газов генератор с устройства, които осигуряват нормална работа, и да се решат проблеми с инсталирането му на мотоциклет с кош.
Галерия с изображения
Разбира се, колкото по-близо са размерите и конфигурацията на домашен газов генератор до промишлен модел, толкова по-ефективно ще работи устройството. Трудно е и не е необходимо да направите точно копие на фабричен газов генератор у дома.
По-лесно е да копирате готов домашно приготвен модул, като го поискате от познати, приятели или дори просто като използвате информация в Интернет.
Първо се правят основните компоненти на газовия генератор, след което се сглобяват в едно цяло устройство. За да направите такова устройство, трябва да подготвите следните елементи:
- Кадър.
- Бункер за гориво.
- горивна камера.
- Вратът на горивната камера.
- Устройство за разпределение на въздуха.
- филтърен блок.
- Тръба на горивната камера.
- Решетки, врати и други подобни елементи.
Тялото, понякога наричано камера за пълнене, може да бъде или цилиндрично, или кубично. Следователно майсторът има две възможности за направата му: използвайте подходящ метален контейнер, като го модифицирате леко, или направете тялото от нулата от ъгъл и ламарина.
За да направите домашен газов генератор, можете да използвате импровизирани материали, например метален варел, стари газови бутилки, корпус на пожарогасител и др.
По подобен начин се прави бункер за твърдо гориво, тоест също от метален лист и ъгъл. По-късно бункерът е фиксиран вътре в тялото, така че размерите му трябва да са подходящи. Понякога обаче е по-лесно да превърнете част от тялото на газовия генератор в бункер. За да направите това, част от пространството е отделена с помощта на метални плочи.
Подходящ материал за вътрешността на газификатора на дърва е стоманата с ниско съдържание на въглерод. Корпусът трябва да бъде покрит с плътно затварящ се капак. Запечатването е от съществено значение правилна работагенератор, тъй като по този начин се доставя ограничено количество кислород.
Домашният газов генератор е доста тежко устройство, трябва да се погрижите за неговата стабилност. За да направите това, здравите крака са заварени към дъното на тялото. Капакът, през който се зарежда горивото, заслужава специално внимание.
Понякога е тежък и не е лесно да го вдигнете сами. За да разрешите проблема, можете да използвате специална амортизационна пружина.
Горивната камера ще изисква специална топлоустойчива стомана, тъй като именно тук се извършва изгарянето на гориво при много високи температури. Въпреки това, за тези цели можете успешно да използвате празен цилиндър от битов газ. Както нов, така и използван контейнер ще свършат работа.
Ако газовият цилиндър за производството на домакински газов генератор е бил използван преди това, по-добре е да го напълните с вода, преди да започнете заваряването. Това ще предотврати възможно запалване на остатъчен газ.
Металната шийка на горивната камера, в която се извършва друг важен процес - крекинг на смола, трябва да бъде отделена от останалите елементи със специални топлоустойчиви уплътнения. Азбестът се счита за доста подходящ за този материал, но е по-добре да се използват по-модерни и безопасни материали.
Устройството за разпределение на въздуха е свързано към конструкцията с помощта на фитинг, до който е монтиран възвратен клапан. Задачата на този елемент е да регулира притока на въздух към горивото и да предотврати изтичането на получения горим газ, за който е започнало създаването на генератора.
Между въздухоразпределителната кутия и средната част на горивната камера трябва да има специални отвори за калибриране - фурми. След горивната камера е инсталирана филтърна система за пречистване на получената газова смес от замърсители. Решетката е предназначена за почистване на горивната камера.
Обикновено се прави от чугун. За да се улесни процеса на почистване, средната част на решетката може да бъде направена подвижна или подвижна. Вратите осигуряват достъп до различни секции на газовия генератор и служат за зареждане на дърва за огрев, почистване на горивната камера и др. Разбира се, всички такива врати трябва да са херметични и уплътнени с топлоустойчиви уплътнения.
Отдолу е монтирана разклонителна тръба, през която получената газова смес влиза във филтърния блок и след това в охладителя. За да направите малък циклонен филтър, можете да използвате тялото на стар пожарогасител или друг метален контейнер с подходящ размер и конфигурация.
Тази диаграма ясно демонстрира структурата и принципа на работа на циклонен почистващ филтър. С него можете да извършите първичното пречистване на газа, получен в резултат на работата на газовия генератор
Работи по следния начин: замърсеният горещ газ се инжектира в горната част на циклона. След това в кръгла кутия започва да се върти. Под действието на центробежни сили частиците от замърсители се придвижват към дъното на устройството и го напускат през изпускателния отвор. Пречистеният газ излиза през друг отвор в горната част на филтъра.
У дома, като охладител, можете да използвате обикновен радиатор или да направите специална намотка. Горещият газ се движи по такава дълга структура и постепенно се охлажда. Ако желаете, можете да организирате водно охлаждане.
Смята се, че битовият газов генератор е в състояние да „смила“ дървесина с всякакво съдържание на влага, дори 50%, което е типично за прясно отсечено дърво. На практика се оказва, че колкото по-високо е съдържанието на влага в горивото, толкова по-ниска е ефективността на газовия генератор. Не се препоръчва да зареждате гориво в устройството, чиято влажност надвишава 20%.
Лека модификация на устройството ще коригира ситуацията. От разклонителната тръба на горивната камера трябва да се изтегли пръстеновиден газопровод, като се постави в пространството между стените на корпуса и външната страна на зареждащата камера. В резултат на това част от топлинната енергия ще бъде прехвърлена към горивото, което ще намали съдържанието на влага в него. Освен това ще отнеме по-малко време за охлаждане и ефективността на генератора ще се увеличи.
Ценна информация за газови генератори
Понякога очакванията на собствениците на частни къщи, които обмислят закупуването или производството на собствен газов генератор, се оказват твърде розови в сравнение с реалната ситуация.
Има мнение, че ефективността на газовия генератор, която е около 95%, значително надвишава ефективността на конвенционалния, който достига 60-70%. Тези цифри като цяло са верни, но е некоректно да ги сравняваме.
При производството на домашен газов генератор се използват използвани газови бутилки, кутии, кухненски прибори и др. Практически безплатно устройство икономично консумира не най-скъпото гориво с доста висока производителност
Първият индикатор отразява ефективността на производството на горим газ, а вторият - количеството топлина, получено по време на работа на котела. И в двата случая се изгарят дърва, но резултатът от този процес е качествено различен. Ако в бъдеще горимият газ, получен при пиролизно изгаряне на дърва, се използва за отопление на жилището, може да се направи такова сравнение.
Също така си струва да запомните, че домашните газови генератори, въпреки че могат да работят с висока ефективност, рядко са толкова ефективни, колкото индустриалните модели. Тази точка трябва да се вземе предвид на етапа на проектиране на устройството и изчисляване на цената на проекта и очакваната му ефективност.
Ако необходимостта от създаване на газов генератор се дължи само на желанието да се подобри отоплителната система у дома, трябва да обърнете внимание на подобно устройство - което работи на много сходни принципи. Основната му разлика от газовия генератор е, че полученият газ веднага се изгаря, а получената енергия се използва за загряване на охлаждащата течност в отоплителната система на дома.
В такова устройство е монтирана допълнителна горивна камера, в която е необходимо да се организира отделно подаване на въздух. Ако трябва да отоплявате къщата с газов генератор, ще ви трябва повече за отопление. Това ще увеличи разходите за модернизиране или организиране на отопление. Необходимо е да се изчисли дали в този случай играта си струва свещта?
Важен момент - правилна поддръжкагазов генератор по време на неговата работа. Рекламата твърди, че това е универсално устройство, в което всичко гори: от дървени стърготини до прясно нарязани дърва. Но рекламата мълчи за факта, че при натоварване с мокри суровини количеството на произведения горим газ може да бъде намалено с 25% или повече.
Най-доброто гориво за домакински газов генератор е въглен. Когато се изгаря, не се изразходва твърде много енергия за изпаряване на излишната влага, което ви позволява да получите максимално количество горим газ
Оптималното гориво за газовия генератор според експертите е въглен. Когато се изгори, изпарението на влага отнема минимално количество енергия, което позволява да се ускорят процесите на пиролиза.
Собствениците на превозни средства могат да разчитат на газов генератор не само за отопление, но и за работата на своя превозно средство. наистина, в Европа доста автомобилисти доста успешно са адаптирали превозните си средства за работа с дърво. Но най-често това са компактни и издръжливи устройства, изработени от тънка и издръжлива неръждаема стомана.
Цената на такива единици, дори направени самостоятелно, изобщо не е малка. В руските реалности газовите генератори за автомобили се правят от импровизирани средства и се монтират на камиони.
Ефектът от тяхната работа е нисък, обикновено наличието на такъв агрегат е придружено от такива явления като продължително запалване, необходимост постоянна работадвигател при високи или средни обороти, което допринася за бързото му износване.
За автомобил е най-добре да използвате висококачествен газов генератор, изработен от издръжлива неръждаема стомана, който има относително малко тегло и компактни размери.
Интересен вариант за използване на газов генератор в частни домакинства е използването на горивен газ за домашна електроцентрала. Такъв проект се реализира с помощта на дизелов двигател с вътрешно горене.
Изводи и полезно видео по темата
Това видео демонстрира работата на домашен генератор на газ:
Ето един интересен опит в създаването на домашен газов генератор, като се вземат предвид направените грешки:
Това е вариант на компактен газов генератор, предназначен за монтаж на превозно средство:
Да направите жизнеспособен газов генератор със собствените си ръце не е толкова просто. Най-често такива агрегати се правят за автомобили, но в домовете те са доста ефективни. Един опитен майстор, който не се страхува от трудности и е готов за експерименти, е напълно способен да се справи с тази задача.
Ако по време на четене на информацията имате въпроси или имате препоръки за сглобяване на газов генератор на дърва със собствените си ръце, моля, оставете вашите коментари по-долу.
Добър ден, мозъчни изобретатели! Както се оказа, дървените въглища са много полезно нещо с широк спектър от приложения, с негова помощ можете дори да стартирате двигател с вътрешно горене без специални модификации на последния.
Докато проучвах темата за алтернативните енергийни източници, намерих много теоретични изчисления, но малко практически изпълнени и работещи. домашно приготвени. Аз самият исках да направя прост и ефективен под дървото,така че се спрях на доброто старо газов генераторизползване на дървени въглища като гориво.
След като се запознах с теорията и няколко вече реализирани концепции, направих собствен газов генератор и успешно го свързах с генератор на електричество. моя мозъчен трикМоже да се каже, че е събран от боклук: метална кофа с капак, стари кранове, фитинги и полимерни маркучи. И въпреки че моят прототип изисква допълнително развитие и последваща модификация, той наистина работи, евтин е и лесен за производство.
Този газов генератор правяпроизвежда горим газ от въглища, върху който успешно работят инструменти с двигател с вътрешно горене. В резултат на това има широк потенциал за приложение в градински парцел, селска къща, в гората и др. без нужда от бензин, електропроводи или индустриален газ. Може да намери още по-голям потенциал за приложение в страни от третия свят, на места, засегнати от катаклизми, в отдалечени кътчета на света и т.н.
Стъпка 1: Малко теория
ADN-ZB/SNB Pkw mit Holzgasantrieb в Берлин 1946 г
Дървесният газ, синтезният газ, газификацията, производственият газ са различни имена за идеята за превръщане на определени видове органична материя в лесно използваемо гориво. Основното е, че когато органичните вещества горят в условия с ниско съдържание на кислород, се отделят водород (най-вече), въглероден оксид, въглероден диоксид, катран и биогорива. Казано по-просто, ако изгаряте дънер правилно, получавате горим дим!
Разработките за генериране на газ са били използвани в далечното минало. Ето как горимият дим е бил доставян на къщи и улични лампи в края на 1800 г. и едва след това е бил заменен с естествен мозъчен газ. Газификаторите на дърва задвижваха хиляди коли в цяла Европа по време на Втората световна война, когато горивото на основата на петрол беше трудно достъпно.
Описвайки процесите по време на генерирането на газ, човек може да напише цяла докторска дисертация, така че ще оставя този въпрос на експертите и ще спомена само няколко препратки:
Стъпка 2: Дърва или въглища?
Има много проекти на газови генератори, използващи дървесина или органична материя като гориво. От непретенциозни за частна работа до големи лъскави индустриални газови генератори. Всички те могат да бъдат разделени на:
- домашно изработени средна сложност с много заваръчни работи в производството
- скъпи индустриални газови генератори, често недостъпни
- газови генератори, които произвеждат биогориво, което след филтриране и отделяне може да се излее в двигателя
Биогоривата или тежките масла и смоли се получават чрез процес на термична деполимеризация. „При висока температура и налягане дълговерижните полимери от водород, кислород и въглерод се разпадат на късоверижни въглеводороди.“ Биогоривото гори перфектно и когато се раздели на фракции, от него може да се получи бензин, подобен на този, който се получава от петрола. Има дори статии за извличане на биогориво от водорасли, така че следете за тези разработки!
Трябва да се спомене, че използването на биогорива със сигурност е готино, но намалява живота на вашия двигател.
Спецификата на генерирането на газ върху дървени въглища е, че дългите полимерни вериги вече са били отстранени в процеса на създаване на тези въглища, тоест по време на по-нататъшното генериране на газ ще се отделят пари без катран. Самите въглища можете да направите сами в 160-литров или 250-литров варел, но аз използвах въглища, закупени от магазина, в моя прототип на занаят.
Стъпка 3: Доказателство за концепцията
За да създадете своя прототип на мозъкаЗа газовия генератор използвах голяма кофа, кофа за боя, малки метални плочи, фитинги и кранове.
По-пълен списък с необходимите материали и инструменти изглежда така:
- метална кофа с плътно затварящ се капак
- филтърен контейнер и филтърен материал - успешно използвах кутия боя и гума от пяна
- ламарина - моята е с дебелина 1,2мм
- стоманени тръби и фитинги към тях - моята беше с диаметър 2 см, само не ползвайте поцинковани
- входна газова тръба - в началото използвах PEX маркучи (усилени с полиетилен), но това е лош избор
- тръба за изгорели газове - гъвкав метален маркуч, съвместим с тръба ∅ 2 cm, е напълно приложим
- сферични кранове - поне един, два за рециркулация на отработените газове, три за обезвъздушаване и четири, ако планирате да използвате вентилатор за запалване на въглища
- топлоустойчив силиконов уплътнител
- щипки
- гайки и болтове
- машина за заваряване или студено заваряване
- тръбни ключове
- пробивна машина
- голяма бормашина
- детектор за въглероден окис
Стъпка 4: Генератор на енергия
Като "консуматор" в моя газов генератор мозъчен експериментРеших да използвам генератора на баща ми, който беше със счупена горивна система. Оправих теча на горивната помпа и я модифицирах малко за последваща работа на газ. А именно, монтирах скоба за моя адаптер, състояща се от тройник и сферичен кран. Тройникът е свързан към карбуратора, през втория му отвор влизат горими газове от газовия генератор, а на третия отвор е монтиран клапан, през който се подава свеж въздух.
Изпускателната система също е оборудвана с тройник и сферичен кран, през който една част от отработените газове се освобождава в атмосферата, а другата се подава към входа на газовия генератор, където се смесва с чист въздух. Това позволява не напълно изгорелите въглеродни оксиди да бъдат насочени обратно в пещта и също така да се използва потокът като вентилатор на пламъка. Този вариант ми беше препоръчан. умни хора, първоначално обратната ми линия беше недовършена.
Стъпка 5: Газов реактор
Реакторът е сглобен много просто, отбелязвам само, че входът на моя домашно приготвениразположен твърде ниско, трябва да се направи на разстояние най-малко 5 см от дъното на кофата.
И така, изрязах три еднакви пластини от ламарина - една за изхода, две за входа. Две плочи за всмукателната система, огънати около радиуса на кофата, за да се постигне плътно прилягане, едната от тях ще бъде монтирана отвън, другата, за опора, отвътре. Пробих дупки в ъглите на плочите за монтажните болтове, закрепих ги заедно и продължих да пробивам входния отвор. След това прикрепи една от плочите към кофата на определеното място и проби подобни дупки в самата кофа.
След това вкарах стоманена тръба в отвора, така че да влезе в кофата с повече от една трета и по-малко от половината. Вътрешната част на тръбата по-късно беше удължена с парче неръждаема стомана - това беше грешка, чиито последствия са показани в края. мозъчен наръчник. След това заварих тръбата и външната плоча, обилно намазах двете плочи с топлоустойчив силикон и я монтирах на кофата, като я закрепих с болтове.
Заварих фитинг в центъра на третата плоча, пробих изходен отвор през фитинга и плочата и 4 дупки за крепежни елементи в ъглите. След това прикрепих тази плоча към капака и дублирах отворите на плочата върху нея - един изход и 4 отвора за монтаж. След това смазах плочата с топлоустойчив уплътнител и я монтирах на мястото й на капака, като я закрепих с болтове.
И капакът, и самата кофа бяха оставени за един ден, за да изсъхне уплътнителят.
Стъпка 6: Филтрирайте
Газификаторът на дървени въглища се счита за газификатор с възходящ поток, тоест въздухът, влизащ отдолу, изгаря в пещта, а образуваните по време на това газове се издигат нагоре и се изпускат през отвор в капака. В същото време самото гориво, а именно въглен, е доста прашен материал и неговите прахови частици, заедно с газовия поток, могат да влязат в двигателя. За да се избегне това, е необходим филтър за прах.
Сглобих прост филтър от кутия боя, пластмасови фитинги и пяна мозъчни гъби. Пробих дупка за фитинга в дъното на буркана и капака, монтирах и закрепих самите фитинги и напълних буркана с гъба. За херметичност по време на монтажа пропуснах фитингите със същия уплътнител.
Стъпка 7: Избор на въглища
Въглища в това домашно приготвенитрябва да използвате само естествено, по-добре е от твърда дървесина, но ще работи и от иглолистна дървесина, само ще изгори по-бързо. Не трябва да се използват пресовани или химически обработени въглища! Можете да закупите подходящи въглища, но ако смятате да използвате свои собствени генератор на мозъчен газчесто е по-добре да се научите как да го правите сами.
Размерът на въглищата трябва да бъде повече от 3 мм, но не повече от 2 мм, това е необходимо за по-добра циркулация на въздушния поток и въглеродния диоксид.
Стъпка 8: Първо изпълнение
Времето по време на първото стартиране на моя домашно приготвенибеше дъждовно, не знаех как ще се държи старият електрогенератор, който последно е пуснат преди 15 години. Но все още бях уверен в успеха си.
Вкарах запалена пропанова горелка във въздухозаборника на реактора и я оставих да запали въглищата. При електрогенератора прекъснете подаването на чист въздух и стартирайте стартера.
По време на стартирането двигателят на генератора започна да поема потока сам и аз махнах горелката. Малко по-късно започва да се произвежда достатъчно количество горим газ. Подавайки въздух и стартова течност към стартера, спомогнах за процеса на стабилна работа на двигателя. Продължих да запалвам двигателя и да регулирам подаването на въздух към карбуратора. Когато желаният състав на сместа беше намерен, двигателят стартира и аз успешно „захранвах“ моя бутален трион от него. 15 минути след началото на работата се наложи генераторът да бъде изключен поради изтичане на газ.
Авторът на газовия генератор, на базата на който направих прототипа си казва, че от изгаряне на въглища с обем 0,0045 куб.м. за 30 минути той получава 5 к.с. Не знам каква е мощността на генератора му за ток, но аз изгорих много по-малко за 15 минути.
ВАЖНО!!! Бъдете внимателни, когато работите с въглероден окис (CO), той е смъртоносен, ако се използва неправилно! При вдишване молекула CO се свързва с молекула кислород в кръвта, което води до лоша абсорбция и в резултат на това многоорганна недостатъчност. Спазвайте правилата за работа с газове и работете на въздух или в проветриво помещение!
Стъпка 9: Версия 2.0
Прототипът е направен и работи, от минусите има само изтичане на газ. Затова направих газов генератор версия 2.0 със следните модификации:
На входа на карбуратора монтирах 5 мм метална пластина с резба за тръба ∅ 2 см, пластината е закрепена с два болта и допълнителна метална лента за твърдост. При инсталирането на плочата използвах освобождаваща хартия, което позволи да се избегнат течове.
PEX маркуча беше сменен, защото се топеше на капачката на газ генератора и нямах добри скоби и за него. Вместо това монтирах гъвкав метален маркуч, който извадих от системата за връщане. Идеален е за тръби и фитинги, където се заключва здраво при завъртане, но на изхода на газовия генератор е по-добре да се фиксира с U-образен болт.
Отстранени течове!
Стъпка 10: Пънче
За изгарянето са необходими три неща: въздух, гориво, предпазител. Това домашно приготвениследователно има много топлина (предпазител) и въглища (гориво) в реактора единствения начинза да го спрете да работи означава да спрете подаването на въздух. За да направите това, ви е необходим само един резбован щепсел или клапан, който, ако е необходимо, затваря входа.
Да спра мозъчен реакторЗатворих входа с тапа и го оставих през нощта, на сутринта беше хладно и не отделяше газ.
Стъпка 11: Планове за подобрение
Компресиране и съхранение на газ
Всички резултати са знание и не всички предположения са верни. Например, помислих си, че мога да компресирам генерирания газ и да го поставя в цилиндър и след това да го използвам като обикновен пропан. Но се натъкнах на проблем, че тази газ под налягане не се запалва. Мислех, че като запали двигателя на генератора, тогава ще го запаля, но в действителност не е така. Може би причината е, че 12 волтовия компресор не е създал нужната концентрация и трябва да пробваш с по-мощен компресор.
Реакторни материали
Температурата в пещта беше много висока и моето парче неръждаема стомана, с което удължих входната тръба, се разтопи. Оказа се лъскава хромирана безделница и просто се разтопи в пещта. И все пак, както споменах, входът първоначално е твърде нисък и не осигурява желаната реакционна зона и пространство за пепел.
Генератор на електричество
Тъй като генератора не е мой, а на баща ми, ще трябва да го върна и да купя нещо подходящо за себе си и да монтирам всичко на мобилна платформа, за да разширя обхвата на свързаните устройства: водна помпа, вентилатор, хидравлична помпа и т.н. .
Самостоятелно производство на въглища
Горивото на моя газов генератор е въглища, така че за пълна автономност и икономия трябва да закупя няколко железни варела и да направя съоръжение за производство на дървени въглища.
Ето как направих газов генератор и "захраних" генератора с него, надявам се да е било интересно и полезно!
успех с твоя домашно приготвени!
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 твърди горива (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 химическо взаимодействие между коксовия въглерод и молекулите на газа, т.е. действителният 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 химично взаимодействие на въглерод с CO2 и водни пари.
Въгленът е по-реактивен от, например, изкопаемите въглища.
Следователно, в случай на газификация на дървесина, окислението на въглерода от дървесен кокс ще протича 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 и 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, а 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 въздушна струя, 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.
Исторически, дървохимията възниква много преди появата на нефтохимията. Изгарянето на въглища, например, има хилядолетна история, а колаерът (на английски charcoal-burner или collier, на немски Köhler) е герой в много народни приказки. В старите времена превръзката на дървени въглища се извършваше в купчини или ями, сега за това се използва специално оборудване. Европа консумира голямо количество дървени въглища и сега. В Русия дървохимическата промишленост започва да се развива интензивно през Петровата епоха.Известните домашни химици D.I. Менделеев, В. Е. Тищенко, Е. И. Орлов и др.
В съветския период в почти всяка област и република на СССР имаше множество дървохимически (биохимични) заводи. С развитието на нефтохимията дървохимическите предприятия донякъде загубиха своето значение и някои от тях бяха препрофилирани за производство на други продукти. Например известната московска фабрика за мека мебел "Кузминки" през 50-те години на миналия век беше дървохимическо предприятие. По време на периода на "перестройката" много местни биохимични заводи фалираха по редица обективни и субективни причини, както и много други високо технологични предприятия. Затова страната ни в момента внася оцетна киселина и други продукти на дървохимията.
В чужбина нещата са различни. Интересът към използването на биологични възобновяеми ресурси (биомаса) непрекъснато нараства. Биомаса (биоматерия, биота) - общата маса на растителните и животинските организми, присъстващи в биогеоценозата на планетата, е приблизително 2,4 ∙ 10 12 тона, 97% от това количество се заема от растения и 3% от животински организми. Техническата обработка на биоресурси (биорафинерия) е един от най-бързо развиващите се отрасли на науката, технологиите и бизнеса.
Ресурси от биомаса за газификация
В нашата страна има много икономически достъпни биологични суровини - дърва за огрев, кора, клони, пънове и др. Отпадъци от дърводобива, отпадъци от дървообработващата и мебелната промишленост, лигнин, отпадъци от почистване на зърно, различни видове слама и растителни стъбла (пшеница). , ориз, лен, царевица, слънчоглед, памук и др.), тръстика, костилки от плодове и черупки от ядки, различни промишлени и битови отпадъци. На много места суровините за газификация буквално лежат под краката. Според различни оценки в Русия годишно се натрупват до 300 милиона тона различни органични отпадъци, в т.ч. до 50 милиона тона битови отпадъци. Някои свойства на различни отпадъци, съдържащи лигно, в сравнение с въглищата:
| Суров материал |
Калорична стойност mJ/kg |
Влажност % |
Пепел % |
| въглища |
25-32 |
1-10 |
0,5-6 |
| дърво |
10-20 |
10-60 |
0,2-1,7 |
| слама |
14-16 |
4-5 |
4-5 |
| оризова кора |
13-14 |
9-15 |
15-20 |
| памук |
14 |
9
|
12 |
| царевица |
13-15
|
10-20 |
2-7 |
Има шест основни направления за използване на енергийния потенциал на биологичните суровини и отпадъци:
Газификацията на биомаса е един от най-евтините и най-екологични методи за производство на електрическа и топлинна енергия. Има два директни метода за получаване на газ от биомаса – микробиологичен и термичен (пиролитичен). Дървесината съдържа малко вода и е относително бавно биоразградима. Следователно, за него и повечето отпадъци, съдържащи целулоза и лигнин, най-простите и най-много ефективен начингазификацията е термична (пиролитична) газификация.
Какво е пиролиза?
Пиролиза (от гръцки pyr - огън и lysis - разлагане) - е процес на термично разлагане на органични съединения под въздействието на висока температура. Най-простият тип пиролиза е обичайното изгаряне на материали (дърва, въглища, торф и др.) В огън, на огън или във фурна, а процесите на органична пиролиза играят важна роля в готвенето. Пиролизата понякога се нарича още суха дестилация. Пиролизата е един от най-важните химични процеси, използвани в енергетиката и различни индустриални производства- металургия, нефтохимия и др.. Например, чрез пиролиза се получават такива икономически и технически важни вещества като дървени въглища, кокс, дивинил, етилен, пропилен, бензол и др.. В промишлеността нефт, въглища, торф, дърво, селскостопански отпадъци, промишлени отпадъци, битови отпадъци и др.
Пиролизата е една от важните области в дървохимията и се използва за производство на дървени въглища, терпентин, катран, оцетна киселина, метилов алкохол, ацетон и други вещества.
Индустриалната пиролиза на дървесина и други видове биомаса е сложен химичен процес, който протича под формата на различни реакции и трансформации и се извършва в ограничено (контролирано) присъствие на атмосферен кислород. Няма универсално описание на процесите, протичащи по време на пиролиза на биомаса, т.к тези процеси са многокомпонентни и многофакторни.
В зависимост от условията на процеса (вид суровина, степен на нейното смилане, температура, налягане, концентрация на кислород, вода, наличие на катализатори) и конструкцията на реактора (пещ, колона, реторта и др.), пиролизата протича по различен начин с отделянето на различни твърди, течни и газообразни вещества. Има няколко десетки вида пиролизни реактори (пещи, реторти, колони и др.). Трябва да се има предвид, че различните видове целулоза-съдържащи суровини имат различни химичен състав, което до известна степен влияе върху добива на получените продукти от пиролизата.
Термичното разлагане на сложни органични съединения от биологичен произход започва при температури, близки до 100 ° C. Разграждането на основните вещества на дървесината по време на пиролиза започва при температура около 200 ° C, но основните процеси протичат при температури 400-800 ° C. ° C. В някои случаи пиролизата на органични вещества се извършва при още по-високи температури от 1300-1800 ° C, вкл. с помощта на електрически плазмени генератори.
Съставът на дървесината включва 45–60% целулоза, 15–35% лигнин и 15–25% хемицелулоза, както и калциеви и магнезиеви пектати, смоли, смоли, мазнини, танини, пигменти и минерали. Сухото вещество на дървесината съдържа около 50% въглерод, 6% водород, 44% кислород, около 0,2% азот и не повече от 1% сяра. Съдържанието на минерални вещества (пепелно съдържание) на дървесината е 0,2 - 1%. В дървесните клони пепелта може да бъде до 2%, в корените до 5%. От 10 до 25% от дървесната пепел (Na2CO3 и K2CO3) са разтворими във вода, от неразтворимите вещества на пепелта най-важни са варовик, въглеродни, силициеви и фосфатни соли на магнезий, желязо и манган. Точката на топене на дървесната пепел е 1400°C.
Съществуват различни видове пиролизни системи, насочени към получаване на различни твърди, течни и газообразни продукти - дървени въглища, спирт, киселина, течно синтетично гориво и генераторен газ и др.
При пиролиза за дървени въглища полезният добив е до около 1 тон въглища от 8 - 12 плътни кубични метра дърва за огрев. Освободената при този процес енергия се използва основно за осигуряването му. В случай на газификация на биомаса, напротив, по-голямата част от суровината се превръща в горим висококалоричен газ, който осигурява генериране на електроенергия (приблизително 1000 kWh от 1,4 - 1,8 тона суровина).
AT последно времепоради необходимостта от спестяване на въглеводородни горива, интерес към газификация твърди горивае пораснал. Предимствата на газификацията на дърва и други видове биомаса, за разлика от конвенционалното изгаряне в пещи, включват малко количество вещества, които замърсяват околната среда, т.е. благоприятни екологични показатели в сравнение с други енергийни технологии.
Получаване на генераторен газ и производство на електричество
Сега в промишлените предприятия дървесните отпадъци и други биопродукти в най-добрия случай се изгарят в пещи и котелни пещи, които се зареждат с натрошен дървен чипс или горивни пелети. Стандартните пещи обаче имат ниска ефективност, изискват редовно почистване и ремонт, а неизгорели сложни и вредни въглеводородни съединения и летлива пепел се отделят в атмосферата под формата на дим.Генераторният газ, като гориво, има несъмнени предимства пред директното изгаряне на дърва и други видове биомаса. Производственият газ, подобно на природния газ, може да се транспортира на дълги разстояния чрез тръбопроводи и бутилки; удобно е да се използва в ежедневието за готвене, за отопление и отопление на вода, както и в технологични и електроцентрали. Изгарянето на газ във факел е лесно за автоматизиране; продуктите от горенето са по-малко токсични от продуктите от директно изгаряне на дървесина и други видове биомаса.
Производственият газ се използва като суровина за по-нататъшна химическа обработка и като удобно и ефективно гориво за сушилни горелки, пещи, котли, газови турбини, но по-често газобутални агрегати. По този начин той е подобен по свойства на природния газ и може да се използва вместо последния.
Технологията за газификация на твърди горива за производство на горим газ не е нова. Пионерите на газификацията са англичани, германци и французи (ок. 1805 - 1815 г.). Първоначално газът се използва само за осветление на улици и жилища с помощта на фенери и лампи, а след това като гориво. В Москва оборудването за производство на изкуствен газ се появява половин век по-късно (1865 г.). Тогава британските предприемачи получават монопол върху осветлението на града, както и безмитен внос на оборудване за изграждане на изкуствена газова инсталация, газопроводи, фенери, горелки, измервателни уреди и др. Въглища за газификация също се внасят от Англия. До 1905 г. Москва има 215 версти газови мрежи, 8735 газови лампи и 3720 частни потребители на газ (исторически произход на Mosgaz). Природният газ се появява в Москва едва през 1946 г. (главният газопровод Саратов-Москва). Преди началото През 60-те години в СССР газификацията на твърди горива е доста широко разпространена: повече от 350 газови генератора са произведени от разкл. видове твърди горива около 35 милиарда m3/годишно генераторни газове за различни цели.
Тоест, първоначално газовата индустрия се занимаваше с производство и дистрибуция на производствен газ и едва в средата на 20-ти век започна да преминава към природен газ.
След 20-50г. на миналия век генераторите на дървесен газ са инсталирани на автомобили, автобуси, трактори и друго оборудване, което се произвежда масово (например домашни автомобили GAZ-42, ZIS-21). В дърводобивната промишленост машините за дърводобив и скидерите бяха оборудвани с газови генератори. Снимката показва немски мотоциклет, оборудван с много компактен газов генератор. След войната транспортните газови генератори дълго време се съхраняват в мобилизационния резерв.
Ниската цена на електроенергията и моторните горива, свързана с развитието на нефтохимията, не стимулира развитието на дребномащабно и алтернативно производство на електроенергия. Сега ситуацията у нас бързо се променя в полза на използването на алтернативни източници на енергия. дори обикновеното свързване на предприятие или домакинство към електрическа или газова мрежа често се превръща в сериозен проблем.
Много чуждестранни и местни институти и компании в момента разработват инсталации за газификация на дърва и други твърди горива. На вътрешен пазарвече има предложения за малки газификационни инсталации за фермери и др., но индустриални предприятияи горските села се нуждаят от по-мощни електроцентрали. Инсталациите за генериране на газ се различават по мощност: малки - до 100 kW; средна - от 100 до 1000 kW; висока мощност - над 1000 kW. Има много видове и десетки конструкции на газови генератори, използвани за газификация на отпадъчна дървесина и други видове биомаса. Най-популярните от тях са генераторите с директно и обратно горене, както и генераторите с кипящ слой.
В инсталациите за генериране на газ се случва не само пиролиза; по-правилно този процес се нарича частичен
(т.е. непълно) окисление на въглерод (частично окисление). В газовия генератор суровините преминават през четири етапа на превръщане в газ:
Първият етап е бързото изсъхване на материала под действието на висока температура; вторият - термично разлагане (пиролиза) на биомаса с образуване на въглища и катран, последвано от изпаряване и превръщане в катранен газ; третото е изгарянето на органични съединения на катран и част от въглища; и четвърто, редукцията на повърхността на горещи въглища на въглероден диоксид CO 2 до неговия моноксид CO и вода H 2 O до водород H 2 .
Повечето от реакциите, протичащи в газовите генератори, са екзотермични, т.е. възникват с освобождаване на енергия. Основните химични елементи, участващи в процеса на превръщане на биомасата в газ, са въглерод, кислород от въздуха и вода. Окислителите са кислород, въглероден диоксид и водна пара (реакции 1-3). Основните химични реакции, протичащи по време на газификацията на дървесината, са:
C + 0,5 O 2 → CO 2 - 109,4 kJ / mol (1)
C + CO 2 → 2CO + 172,5 kJ / mol (2)
C + H 2 O → CO + H 2 + 131,2 kJ / mol (3)
C + O 2 → 2CO 2 - 284,3 kJ / mol (4)
CO + H 2 O ↔CO 2 + H 2 ± 131,4 kJ / mol (5)
C + 2H 2 → CH 4 + 74,8 kJ/mol (6)
CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O - 206,2 kJ / mol (7)
CO + H 2 → 0.5CH 4 + 0.5 CO 2 - 123,8 kJ/mol (8)
Директният продукт от газификацията на твърди горива (т.нар. суров газ) винаги съдържа известно количество въглероден двуокис CO2, вода H2O, метан CH4 и, в допълнение, понякога висши въглеводороди, а когато се използва въздух, също NO2. Поради наличието на малко количество сяра в биомасата се образува H2S. Скоростта на газификация на твърдите горива зависи значително от температурата. С увеличаване на налягането концентрацията на CH4 се увеличава. Съставът на получения газ зависи от схемата на газогенератора и режима на процеса.
Газът, излизащ от газовия генератор, има висока температура и съдържа голямо количество примеси (пепел и катран), така че агрегатите на газовия генератор са оборудвани със специални системи за охлаждане и пречистване на газа.
За решаване на проблема с осигуряването на автономно електрозахранване на отдалечени потребители с топлинен товар до няколко мегавата и рециклиране на отпадъци от растителна биомаса, използването на технология за термохимична газификация в апарати от слой тип с въздушна струя е най-ефективно. Тези инсталации са най-прости по дизайн и работа. Полученият газ има калоричност 3,5–5,0 mJ/m3 и е подходящ за използване в двигатели с вътрешно горене и горивни устройства.
В САЩ и страните от ЕС се обръща голямо внимание на въпросите за оползотворяване и газификация на биомаса, но Китай и Индия стават лидери в тази посока.
В Русия много райони са недостъпни за предоставянето им природен газ, а доставката на течно гориво или въглища там е свързана с големи разходи. Оптималният изход е използването на инсталации за производство на електроенергия от биогорива.
Серийни промишлени електроенергийни газификационни системи до ключ, базирани на газови генератори с кипящ слой за селскостопански, зърнопреработвателни, горски и дървообработващи предприятия, се произвеждат например от китайската компания Chongqing Fengyu Electric Equipment.
По предложена от фирмата технология, натрошени и изсушени дървесни отпадъци, хидролитичен лигнин, слама, оризови и слънчогледови люспи, памукови стъбла и др. от бункера се подават в газификационната колона. Полученият синтетичен газ се охлажда и почиства от прах и катран и постъпва в акумулатора. Пречистването и охлаждането на газа се извършва с помощта на рециклирана вода, циркулираща в системата. Газификационната инсталация е принципно проста по дизайн и сравнително компактна. Охлаждането на водата се извършва в езерце или басейн - охладител. Полученият горим синтетичен газ се изпраща в газобутален агрегат (газогенератор) или се използва за други цели.
Газификационните инсталации имат висока енергийна ефективност. И така, производството на 1 kW електроенергия изисква приблизително 1,3-1,8 kg оризови люспи (слама) или 1,1-1,6 kg дървени стърготини или лигнин. Цената на цялото оборудване е по-малко от 1000 щатски долара за 1 kW получена електрическа мощност.
Състав на газовия производител
Съставът на генераторния газ, получен от дървесина и други отпадъци в тези инсталации, е даден в таблицата:Горимите компоненти на генераторния газ са въглероден окис (CO), водород (H2), метан (CH4) и други въглеводороди (CmHn). Калоричността на получения синтетичен газ зависи от вида на използваната суровина и е 1100-1500 kcal/m 3 (4,6~6,3 mJ). Например, калоричността на газа, получен по време на обработката на оризови люспи, е 1393 kcal / m 3 (5,83 mJ / m 3);
Инсталациите за производство на газ имат различни мощности, вариращи от 200 до 1200 kW и са тествани в много страни. В Китай периодът на изплащане на тези мощности е по-малко от 2 години.
Газификационните инсталации могат успешно да се използват както при организирането на нови горски и дървообработващи предприятия, така и за модернизация на съществуващи, включително в райони, отдалечени от електрически и газови мрежи. Те могат да представляват интерес и за общини, зърночистачни и селскостопански предприятия.