Древесный газ

редактировать
Пламя из генератор древесного газа

древесный газ - это синтез-газ топливо, которое может использоваться в качестве топлива для печей, печей и транспортных средств вместо бензина, дизельное или другое топливо. В процессе производства биомасса или другие углеродсодержащие материалы газифицируются в среде с ограниченным содержанием кислорода генератора древесного газа с получением водорода и оксид углерода. Эти газы затем можно сжигать в качестве топлива в среде, богатой кислородом, для получения двуокиси углерода, воды и тепла. В некоторых газификаторах этому процессу предшествует пиролиз, при котором биомасса или уголь сначала превращается в полукокс, высвобождая метан и богатый смолой в полициклических ароматических углеводородах.

Содержание
  • 1 История
  • 2 Использование
    • 2.1 Двигатель внутреннего сгорания
    • 2.2 Плиты, кухонные плиты и печи
  • 3 Производство
  • 4 См. также
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки
История
Автобус, работающий на древесном газе, вырабатываемом газогенератором на трейлере, Лидс, Англия, около 1943 года

Первый газификатор древесины, очевидно, был построен Густав Бишоф в 1839 году. Первое транспортное средство, работающее на древесном газе, было построено в 1901 году. Примерно в 1900 году многие города поставляли синтез-газ (централизованное производство, обычно из угля ) в резиденции. Природный газ начали использовать только в 1930 году.

Транспортные средства, работающие на древесном газе, использовались во время Второй мировой войны как следствие нормирования использования ископаемого топлива. В одной только Германии в конце войны использовалось около 500 000 автомобилей "генератор газа ". Грузовые автомобили, автобусы, тракторы, мотоциклы, корабли и поезда были оснащены установкой газификации древесины. В 1942 году, когда древесный газ еще не достиг пика своей популярности, было около 73 000 автомобилей, работающих на древесном газе в Швеции, 65 000 во Франции, 10 000 в Дании и почти 8 000 в Швейцарии. В 1944 году в Финляндии было 43 000 «лесомобилей», из которых 30 000 были автобусами и грузовиками, 7 000 частных автомобилей, 4 000 тракторов и 600 лодок.

Газификаторы древесины все еще производятся в Китае и России для автомобилей и в качестве генераторов энергии для промышленное применение. Грузовики, оснащенные газификаторами древесины, используются в Северной Корее в сельских районах, особенно на дорогах восточного побережья.

Использование

Двигатель внутреннего сгорания

A Генератор древесного газа, установленный на грузовике Ford, переоборудованном в трактор, Музей тракторов Пера Ларсена, Швеция, 2003 г. Система газификации древесины Автомобиль, работающий на древесном газе, Берлин, 1946 год. Обратите внимание на вторичный радиатор, необходимый для охлаждения газа перед его подачей в двигатель

Газификаторы древесины могут приводить в действие любой двигатель с искровым зажиганием, где может быть использовано все обычное топливо. заменен небольшим изменением карбюрации, или в дизельном двигателе подача газа во впускное отверстие для воздуха, которое модифицировано так, чтобы иметь дроссельную заслонку, если у него его еще не было. На дизельных двигателях дизельное топливо все еще необходимо для воспламенения газовой смеси, поэтому механически регулируемая тяга «стоп» дизельного двигателя и, возможно, «дроссельная» тяга должны быть изменены, чтобы всегда давать двигателю немного впрыскиваемого топлива, часто ниже стандартного. объем холостого хода на впрыск. Древесина может использоваться для питания автомобилей с обычными двигателями внутреннего сгорания, если к нему подключен газификатор древесины. Это было довольно популярно во время Второй мировой войны в нескольких странах Европы, Африки и Азии, потому что война помешала легкому и рентабельному доступу к нефти. В последнее время древесный газ был предложен в качестве чистого и эффективного метода нагрева и приготовления пищи в развивающихся странах или даже для производства электроэнергии в сочетании с двигателем внутреннего сгорания. По сравнению с технологиями времен Второй мировой войны газификаторы стали менее зависимыми от постоянного внимания благодаря использованию сложных электронных систем управления, но получить из них чистый газ по-прежнему сложно. Очистка газа и подача его в трубопроводы природного газа - это один из вариантов подключения его к существующей заправочной инфраструктуре. Еще одна возможность - ожижение с помощью процесса Фишера – Тропша.

КПД системы газификатора относительно высок. На стадии газификации около 75% топливной энергии преобразуется в горючий газ, который может использоваться в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. На основе длительных практических экспериментов и более 100000 километров (62000 миль), проеханных с автомобилем, работающим на древесном газе, потребление энергии было в 1,54 раза выше по сравнению с потреблением энергии того же автомобиля на бензине, за исключением энергии, необходимой для извлечения энергии., транспортировать и очищать нефть, из которой получают бензин, и исключая энергию для сбора, обработки и транспортировки древесины для подачи в газогенератор. Это означает, что 1000 килограммов (2200 фунтов) древесного горючего вещества оказались эквивалентны 365 литрам (96 галлонам США) бензина при реальной транспортировке в аналогичных условиях вождения и с тем же автомобилем, не подвергшимся никаким изменениям. Это можно считать хорошим результатом, потому что никакой другой очистки топлива не требуется. В этом исследовании также рассматриваются все возможные потери системы древесного газа, такие как предварительный нагрев системы и перенос лишнего веса газогенераторной системы. При производстве электроэнергии заявленная потребность в топливе составляет 1,1 кг (2,4 фунта) горючего древесного материала на киловатт-час электроэнергии.

Газификаторы были построены для отдаленных азиатских населенных пунктов с использованием рисовой шелухи, которая во многих случаях не имеет другой использовать. Одна установка в Бирме использует модифицированный дизельный электрогенератор мощностью 80 кВт для примерно 500 человек, которые в остальном остались без электричества. Зола может использоваться как удобрение biochar, поэтому ее можно рассматривать как возобновляемое топливо.

Выбросы выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания значительно ниже на древесном газе, чем на бензине. Особенно низкие выбросы углеводородов при использовании древесного газа. Обычный каталитический нейтрализатор хорошо работает с древесным газом, но даже без него в большинстве автомобильных двигателей можно легко достичь уровней выбросов менее 20 ppm HC и 0,2% CO. При сжигании древесного газа не образуются твердые частицы, поэтому газ выделяет очень мало сажи среди моторного масла.

Плиты, кухонные плиты и печи

Коаксиальная печь для газификации с нисходящим потоком

Определенная плита По сути, конструкции представляют собой газификаторы, работающие по принципу восходящего потока: воздух проходит через топливо, которое может представлять собой столб рисовой шелухи, и сгорает, а затем восстанавливается до окиси углерода за счет остаточного полукокса на поверхности. Образующийся газ затем сжигается нагретым вторичным воздухом, поднимающимся по концентрической трубе. Такое устройство очень похоже на газовую плиту. Это устройство также известно как китайская горелка.

Альтернативная печь, основанная на принципе нисходящей тяги и обычно построенная с вложенными цилиндрами, также обеспечивает высокую эффективность. Горение сверху создает зону газификации, при которой газ выходит вниз через отверстия, расположенные в основании камеры горелки. Газ смешивается с дополнительным входящим воздухом, чтобы обеспечить вторичное горение. Большая часть CO, образующегося при газификации, окисляется до CO 2 во вторичном цикле сгорания; Следовательно, печи с газификацией несут меньший риск для здоровья, чем традиционные камины.

Другое применение - использование генераторного газа для замещения легкого мазута (LDO) в промышленных печах.

Зеленый водород газ также извлекается из древесного газа, который в свою очередь производится из широко доступной и углеродно-нейтральной биомассы.

Производство
газификатор с псевдоожиженным слоем в Гюссинг, Австрия, работающий на древесной щепе

Газификатор древесины принимает древесную щепу, опилки, древесный уголь, уголь, резину или аналогичные материалы в качестве топлива и не полностью сжигает их в топке, образуя древесный газ, твердую золу и сажу, последние должны периодически удаляться из газогенератора. Затем древесный газ можно фильтровать от смол и частиц сажи / золы, охлаждать и направлять в двигатель или топливный элемент. Большинство этих двигателей предъявляют строгие требования к чистоте древесного газа, поэтому газ часто должен проходить обширную очистку газа, чтобы удалить или преобразовать, то есть «трещины », смолы и частицы. Удаление смолы часто осуществляется с помощью водяного скруббера. Использование древесного газа в немодифицированном двигателе внутреннего сгорания, работающем на бензине, может привести к проблемному накоплению несгоревших соединений.

Качество газа из разных газификаторов сильно различается. Поэтапные газификаторы, в которых пиролиз и газификация происходят отдельно, а не в одной реакционной зоне, как это было, например, в газификаторах времен Второй мировой войны, могут быть спроектированы для производства газа, практически не содержащего смол (менее 1 мг / м3), тогда как газификаторы с псевдоожиженным слоем с одним реактором могут превышать 50 000 мг / м смолы. Реакторы с псевдоожиженным слоем имеют то преимущество, что они намного более компактны, имеют большую производительность на единицу объема и цену. В зависимости от предполагаемого использования газа смола может быть полезной, а также за счет увеличения теплотворной способности газа.

Теплота сгорания «генераторного газа» - термин, используемый в Соединенных Штатах, означающий древесный газ, производимый для использования в двигателе внутреннего сгорания, - довольно низка по сравнению с другими видами топлива. Тейлор сообщает, что генераторный газ имеет более низкую теплоту сгорания - 5,7 МДж / кг по сравнению с 55,9 МДж / кг для природного газа и 44,1 МДж / кг для бензина. Теплота сгорания древесины обычно составляет 15-18 МДж / кг. Предположительно, эти значения могут несколько отличаться от образца к образцу. Тот же источник сообщает о следующем химическом составе по объему, который, скорее всего, также варьируется:

Производитель древесного угля на альтернативном фестивале Nambassa в Новой Зеландии в 1981 году

Следует отметить, что состав газа сильно зависит от процесса газификации, среды газификации (воздух, кислород или пар) и влажности топлива. Процессы паровой газификации обычно дают высокое содержание водорода, газификаторы с нисходящим потоком с неподвижным слоем дают высокие концентрации азота и низкие содержания смол, тогда как газификаторы с восходящим потоком с неподвижным слоем дают высокие содержания смол.

При производстве древесного угля для черного порошка летучий древесный газ удаляется. Углерод с очень большой площадью поверхности, пригодный для использования в качестве топлива в виде черного пороха.

См. Также
  • значок Энергетический портал
  • значок Портал возобновляемой энергии
Ссылки
Внешние ссылки
На Викискладе есть медиафайлы, связанные с древесным газом.
На Викискладе есть СМИ, связанные с газификацией.
Последняя правка сделана 2021-06-21 14:43:07
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте