Генератор древесного газа

редактировать
Dodge V10, тянущий сено с древесным газом. Система газификатора Keith. Santa-Go, Kanagawa Chuo Kotsu Co., Ltd.

A генератор древесного газа - это установка газификации, которая преобразует древесину или древесный уголь в древесный газ, синтез-газ, состоящий из атмосферного азота, окиси углерода, водород, следы метана и другие газы, которые после охлаждения и фильтрации могут затем использоваться для питания двигателя внутреннего сгорания или для других целей. Исторически генераторы древесного газа часто устанавливались на транспортных средствах, но современные исследования и разработки сосредоточены в основном на стационарных установках.

Содержание

  • 1 История
    • 1.1 Истоки
    • 1.2 После Второй мировой войны
  • 2 Дизайн
    • 2.1 Преимущества
    • 2.2 Недостатки
    • 2.3 Соображения безопасности
  • 3 Освещение в СМИ
  • 4 Список коммерчески доступных систем
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Дополнительная литература
  • 8 Внешние ссылки

История

Истоки

Adler Diplomat во время Второй мировой войны с генератором древесного газа

Газификация была важной и распространенной технологией в XIX и начале XX века. Городской газ, полученный из угля, широко использовался, в основном, для освещения. Когда в 1870-х годах стали доступны стационарные двигатели внутреннего сгорания, основанные на цикле Отто, они начали вытеснять паровые машины в качестве первичных двигателей на многих работах, требующих стационарной движущей силы. Внедрение ускорилось после того, как в 1886 году истек срок действия патента двигателя Отто. Потенциал и практическая применимость газификации к двигателям внутреннего сгорания были хорошо поняты с первых дней их разработки.

В 1873 году Thaddeus SC Lowe разработал и запатентовал процесс водяного газа, с помощью которого можно было получать большие количества водорода для бытового и коммерческого использования в отоплении и освещении.. В отличие от обычного угольного газа или коксового газа, который использовался в коммунальном хозяйстве, этот газ был более эффективным топливом для отопления.

В конце 19 века двигатели внутреннего сгорания обычно работали на городском газе, а в начале 20 века многие стационарные двигатели перешли на использование генераторного газа, созданного из кокса который был существенно дешевле городского газа, основанного на перегонке (пиролизе) более дорогого угля.

Газогенератор Imbert на грузовике Ford, переоборудованный в трактор, Музей старинных тракторов Пера Ларссона, Швеция, 2003

Во время Второй мировой войны бензин был по карточкам и в дефиците. Из-за нехватки бензина из нефти пожилые люди вспоминали, как строить газификаторы для древесины и угля, и как переводить двигатели внутреннего сгорания для работы на газообразном топливе, а также активно производились генераторы древесного газа. В Великобритании, Франции, США и Германии было построено или импровизировано большое количество таких генераторов для преобразования древесины и угля в топливо для транспортных средств. Коммерческие генераторы производились до и после войны для использования в особых обстоятельствах или в проблемных странах. Некоторые древесные газовые генераторы времен Второй мировой войны были типа «Имбер» с нисходящим потоком, разработанные примерно в 1920 году французским изобретателем Жоржем Имбером.

Германия производила газогенные агрегаты для транспортных средств, включая легковые автомобили, грузовики, артиллерийские тягачи и даже танки, чтобы сохранить ограниченные запасы топлива. Даже в странах, не участвующих в боевых действиях, таких как Швеция или Бразилия, газоген был популярен, поскольку добывать нефть стало трудно. В Бразилии гонщик по имени Чико Ланди выиграл гонку Сан-Паулу в Интерлагос в 1944 году, управляя автомобилем Alfa Romeo с деревянным газовым двигателем.

Угольная добыча городского газа в основном была вытеснена нефтяным и природным газом. Однако Великобритания продолжала использовать городской газ на основе угля до тех пор, пока в 1960-х и 1970-х годах не было обнаружено в Северном море природного газа.

После Второй мировой войны

Saab 99 работает на древесном газе в Финляндии. Газогенератор находится в трейлере.

Когда цены на нефть выросли, интерес к генераторам древесного газа возобновился. Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям США (FEMA) в марте 1989 г. опубликовало книгу, в которой описывалось, как построить газовый генератор в чрезвычайной ситуации, когда не было нефти. В нем описана конструкция, называемая «газогенератор с нисходящим слоем», которая устраняет несколько недостатков более ранних типов.

Европейский Союз спонсировал проект по производству древесного газа в Гюссинг, Австрия, начиная с 2005 года. Этот проект представлял собой электростанцию ​​с генератором древесного газа и газом. двигатель для преобразования древесного газа в электрическую мощность 2 МВт и 4,5 МВт тепла. Также было экспериментальное устройство для использования процесса Фишера-Тропша для преобразования древесного газа в дизельное топливо. К октябрю 2005 года 5 кг древесины можно было превратить в 1 литр топлива.

Известно, что в Корейской Народно-Демократической Республике (Северная Корея) также есть грузовики, которые едут с генераторами древесного газа. Грузовики распространены за пределами Пхеньяна, в деревнях и небольших городах. Эти грузовики используются из-за санкций, наложенных на Северную Корею в отношении импорта нефти и газа.

Конструкция

Схема газогенератора

Существует обширная литература по газовым заводам, городскому газу, производству газа, древесному газу и генераторному газу, которые сейчас доступны общественности.

Наиболее успешные генераторы древесного газа, используемые в Европе и США, представляют собой некоторые вариации более ранней конструкции Имберта. В генераторах древесного газа часто используется древесина; однако древесный уголь также может использоваться в качестве топлива. Он более плотный и производит более чистый газ без смолистых летучих веществ и чрезмерного содержания воды в древесине.

Генератор древесного газа FEMA является (по определению руководства FEMA) аварийным газификатором. Он разработан для быстрой сборки в условиях настоящего топливного кризиса. Эта упрощенная конструкция имеет явные преимущества по сравнению с более ранними европейскими установками, такими как более легкая дозаправка и конструкция, но она менее популярна, чем более ранняя конструкция Имберта, из-за серьезных новых проблем, которые включают отсутствие фиксированной зоны окисления и позволяют зоне окисления постепенно увеличиваться до минимума. большая площадь, вызывающая понижение температуры; более низкая рабочая температура приводит к образованию гудрона, и в нем отсутствует зона истинного восстановления, что дополнительно увеличивает склонность данной конструкции к образованию гудрона. Смола в потоке древесного газа считается грязным газом, и смола быстро склеивает двигатель, что может привести к заклиниванию клапанов и колец.

Новая конструкция, известная как газификатор Кейта, улучшает установку FEMA, включает в себя обширную рекуперацию тепла и устраняет проблему смол. Тестирование в Обернском университете показало, что он на 37% эффективнее бензинового. Эта система установила мировой рекорд скорости для транспортных средств, работающих на биомассе, и совершила несколько поездок по пересеченной местности.

Организация Объединенных Наций подготовила документ FOA 72 с подробной информацией о конструкции и конструкции их генератора древесного газа, а также технический документ Всемирного банка. 296.

Преимущества

Генераторы древесного газа имеют ряд преимуществ перед использованием нефтяного топлива:

Недостатки

Недостатки древесных газогенераторов:

  • большой удельный размер
  • относительно низкая начальная скорость; время, необходимое для нагрева первоначально холодной партии древесины до необходимого уровня температуры, может занять много минут, а на более крупных предприятиях даже часы, пока не будет достигнута проектная мощность.
  • операция периодического сжигания, которая присутствует в некоторых конструкциях и которая регулярно прерывает процесс производства газа.
  • операция остановки при высоком уровне нагрузки затруднена (например, остановка двигателя, работающего на газе): остаточное тепло все еще производит газ, который в течение определенного времени уходит газификатор либо без управления, либо должен использоваться в горелке
  • , первичный горючий топливный газ, образующийся во время газификации, - это окись углерода : это преднамеренный топливный продукт, который впоследствии сгорел до безопасного углекислого газа в двигателе (или другом применении) вместе с другими топливными газами; однако постоянное воздействие окиси углерода может быть фатальным для человека даже в малых и средних концентрациях.
  • влажность древесины (обычно от 15 до 20%) и водяной пар, образованный атомами O и H самой сухой древесины (около 0,4 литра воды, содержащей органические вещества на кг сухой древесины), конденсируется во время процедуры охлаждения и фильтрации газа с образованием жидкости (см. Также древесная смола ), которая требует специальной очистки сточных вод. Эта обработка требует от 25 до 35% энергии производимого древесного газа.

Соображения безопасности

При неправильном проектировании и использовании существует значительная вероятность травм или смерти из-за древесного газа, содержащего большой процент ядовитый угарный газ (CO). Газификаторы древесины проверенной конструкции и тщательно протестированной конструкции считаются безопасными для использования на открытом воздухе или в частично замкнутом пространстве, например, под навесом, открытым для воздуха с двух сторон; они также могут считаться относительно безопасными для использования в очень хорошо вентилируемых (например, отрицательное давление ) закрытых помещениях, не связанных с какими-либо внутренними помещениями, используемыми для сна, оборудованных резервными (более 1), полностью независимыми батареями. -питательные, регулярно проверяемые детекторы угарного газа газоанализаторы. Тем не менее, благоразумие должно диктовать, что любая экспериментальная конструкция газогенератора для древесины или новая конструкция должны быть тщательно протестированы на открытом воздухе и только на открытом воздухе, всегда с «приятелем» и с постоянной бдительностью в отношении любых признаков головной боли, сонливости или тошноты, поскольку это первые симптомы отравления угарным газом.

Кроме того, следует избегать смешения чрезмерных количеств воздуха и газа, поскольку это может привести к горению (взрыву) рассматриваемого газа, если присутствует источник горения. Не следует предпринимать попыток длительного хранения древесного газа, за исключением использования водовытесняющего устройства типа газгольдера, из-за присутствующих в газе летучих элементов, которые, если позволят осадок, будет конденсироваться в емкости для хранения. Ни при каких обстоятельствах древесный газ не должен сжиматься до давления более чем на 1 бар (15 фунтов на кв. Дюйм) выше температуры окружающей среды, так как это может вызвать конденсацию летучих веществ, а также привести к серьезным травмам или смерти из-за окиси углерода или дефлаграции, если судно протекает или выходит из строя.

Освещение в СМИ

В 2008 году на канале National Geographic Channel Planet Mechanics был показан пример проектирования и строительства работающего грузовика, работающего на древесном газе. в восьмом эпизоде ​​«Автомобиль на дереве».

В 2009 году еще один пример проектирования и создания работающего двигателя на древесном газе был в сериале Колония во втором эпизоде первого сезона «Борьба за власть». Также используется в десятом эпизоде ​​«Исход» для приведения в действие машины для побега.

Этот грузовик установил рекорд наземной скорости для транспортных средств, работающих на биомассе в сентябре 2011 года

В статье Mother Earth News 2010 года обсуждались и были показаны фотографии двигателя, работающего на древесном газе, установленного в пикап. В рамках научного сериала BBC "Bang Goes The Theory" Volkswagen Scirocco был преобразован в конструкцию Мартина Бэкона для работы на использованной кофейной гуще, а после постройки в 2010 году он ездил исключительно на кофе из Лондон - Манчестер успешно. Часть команды сейчас работает над более продвинутым дизайном, ориентированным на максимальную скорость, а не на дальность.

14 сентября 2011 года на соляных равнинах Бонневилля грузовик, оснащенный двигателем, работающим на древесном газе, установил новый мировой рекорд скорости для транспортных средств, работающих на древесном газе, со скоростью 73 миль в час.

В популярной американской радиопрограмме Car Talk звонивший в эпизоде ​​1201 (который вышел в эфир 7 января 2012 г. и впоследствии был назван «20 миль на древесную щепу») описал Автомобиль, работающий на древесном газе, на котором он ехал мальчиком во время Второй мировой войны в Германии. Хозяева не были знакомы с технологией, вероятно, потому, что она никогда не была широко распространена в США.

12 марта 2012 г., во 2-м сезоне сериала Preppers, дровяной газовый генератор показан на грузовике Ford и домашний электрогенератор преппер Скотт Хант на его мульти- акровая лесная собственность в Южной Каролине.

сербский телесериал «Водители грузовиков 2» (= «Kamiondzije II») 1983 года. В рамках сюжета рассказывается о газогенераторе, прикрепленном к шасси грузовика.

В апреле 2012 года в Mother Earth News появилась статья, в которой газификатор Кита, фотографии и беседа с изобретателем Уэйном Кейтом.

В документальном фильме BBC Wartime Ферма, Эпизод 5 (вышла в эфир в октябре 2012 года) они построили машину скорой помощи, работающую на угольном газе, в соответствии со спецификациями газовой машины 1943 года.

В третьем сезоне Mountain Men On The History Channel, Юстис Конвей показан управляющим пикапом Toyota с газовым топливом для перевозки грузов

. Премьер-министр Финляндии Юха Сипиля привлек внимание средств массовой информации также к автомобилю, работающему на древесном газе, который он построил как хобби до политической карьеры. «Эль Камина» 1987 года выпуска Chevrolet El Camino - самый быстрый автомобиль, работающий на древесном газе, со скоростью 140 км / ч, 87 миль / ч. См. http://www.ekoautoilijat.fi/tekstit/kuvatekstit/ElCamina.htm.

Список коммерчески доступных систем

Есть лишь несколько компаний, которые производят системы газификации древесины на коммерческой основе. Список можно найти здесь ниже. Поскольку системы древесного газа имеют тенденцию быть довольно большими, большинство из них сосредоточено на стационарных применениях (производство электроэнергии). Некоторые из них могут подходить для встраивания в транспортные средства.

  • Ankur Scientific Energy Technologies
  • GASEK
  • Holzenergie Wegscheid GmbH
  • Husk Power Systems
  • Gasógenos GADA
  • REP Renewable Energy Products GmbH
  • Gasification Australia Pty Ltd
  • International Supply Biz
  • Borealis Wood Power Corp
  • Zhengzhou Shuliy Machinery Co., Ltd
  • Volter
  • Burkhardt GmbH
  • Spanner Re² GmbH
  • MRC Green
  • Associated Engineering Works
  • Национальный инновационный фонд - Индия,
  • Газификаторы Trillion
  • Northern Self Reliance
  • Superior Gasification
  • Tactical Wood Gas Inc
  • SynCraft Engineering GmbH

См. Также

  • Газовый двигатель
  • Двигатель- генератор ; может быть подключен к газификатору на автомобиле, работающем на древесном газе, через шланг для древесного газа, таким образом, он также может вырабатывать энергию, когда двигатель транспортного средства не работает, фактически образуя систему автомобиль-сеть
  • Выхлопной теплообменник : может использоваться для нагрева газификатора древесины, увеличивая выход газа газификатора древесины
  • Двигатель Стирлинга : другой двигатель, который может использовать тепло древесины, а не преобразовывать его. сначала на древесный газ
  • Двигатель горячего воздуха : аналогично двигателю Стерлинга может использовать тепло напрямую и работать на древесине

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

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