Генератор древесного газа
Генератор древесного газа — это установка газификации , которая преобразует древесину или древесный уголь в древесный газ , генераторный газ, состоящий из атмосферного азота , угарного газа , водорода , следов метана и других газов, который — после охлаждения и фильтрации — может затем использоваться для для питания двигателя внутреннего сгорания или для других целей. Исторически генераторы древесного газа часто устанавливались на транспортных средствах , но нынешние исследования и разработки сосредоточены в основном на стационарных установках.
История
[ редактировать ]Происхождение
[ редактировать ]Газификация была важной и распространенной технологией в 19 и начале 20 века. городской газ Широко использовался , добываемый из угля, главным образом для освещения. Когда в 1870-х годах стали доступны стационарные двигатели внутреннего сгорания, основанные на цикле Отто , они начали вытеснять паровые двигатели в качестве первичных двигателей во многих работах, требующих стационарной движущей силы. на двигатель Отто Внедрение ускорилось после истечения срока действия патента в 1886 году. Потенциальная и практическая применимость газификации двигателей внутреннего сгорания была хорошо понята с самых первых дней их разработки.
В 1873 году Таддеус С.К. Лоу разработал и запатентовал процесс получения водяного газа, с помощью которого . можно было генерировать большие количества газообразного водорода для использования в жилых и коммерческих целях для отопления и освещения В отличие от обычного угольного газа или коксового газа, который использовался в муниципальном 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, получаемого из кокса , который был значительно дешевле, чем городской газ, основанный на перегонке (пиролизе) более дорогой уголь.
Во время мировой войны Второй бензин был нормирован и в дефиците. Из-за нехватки бензина из нефти пожилые люди вспоминали, как строить газификаторы как для древесины, так и для угля, и как переоборудовать двигатели внутреннего сгорания для работы на газообразном топливе, а генераторы древесного газа находились в активном производстве. 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 бедствующих экономиках . Некоторые генераторы древесного газа времен Второй мировой войны относились к нисходящему типу «Имберта», разработанному примерно в 1920 году французским изобретателем Жоржем Имбером .
Германия производила газогенные агрегаты для транспортных средств, включая легковые, грузовые автомобили, артиллерийские тягачи и даже танки, чтобы сохранить ограниченные запасы топлива. [1] Даже в мирных странах, таких как Швеция , Бразилия или Испания , газоген был популярен, поскольку нефть стало трудно добывать. В Бразилии гонщик по имени Чико Ланди одержал победу на в Сан-Паулу в трассе Интерлагос 1944 году за рулем Alfa Romeo, работающего на древесном газе. [2]
Производство городского газа на основе угля в целом было вытеснено газом на основе нефти и природным газом. Однако Великобритания продолжала использовать городской газ, полученный из угля, до открытия природного газа в Северном море в 1960-х и 1970-х годах.
Адлерский дипломат времен ВОВ с древесным газогенератором
Газификатор Имберта на грузовике Ford , переоборудованном в трактор, Музей старинных тракторов Пера Ларссона, Швеция, 2003 г.
Демонстрация работающей «газогенной» системы Гоэна-Пуленка на Citroën Traction Avant 1956 года выпуска.
После Второй мировой войны
[ редактировать ]
Когда цены на нефть выросли, интерес к генераторам древесного газа возобновился. США Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) опубликовало в марте 1989 года книгу, описывающую, как построить газогенератор в чрезвычайной ситуации, когда нефть недоступна. [3] В нем описывалась конструкция под названием «газификатор со стратифицированной нисходящей тягой», которая устраняет несколько недостатков более ранних типов.
Европейский Союз спонсировал проект по производству древесного газа в Гюссинге , Австрия, начиная с 2005 года. Этот проект представлял собой электростанцию с генератором древесного газа и газовым двигателем для преобразования древесного газа в 2 МВт электроэнергию мощностью и тепло в 4,5 МВт. Существовало также экспериментальное устройство для использования процесса Фишера-Тропша для преобразования древесного газа в дизельное топливо . К октябрю 2005 года можно было переработать 5 кг древесины в 1 литр топлива.
( Известно, что в Корейской Народно-Демократической Республике Северная Корея) также есть грузовики, работающие на генераторах древесного газа. Грузовики распространены за пределами Пхеньяна , в сельских деревнях и небольших городах. Эти грузовики используются из-за санкций, введенных против Северной Кореи в отношении импорта нефти и газа. [4] [5] [6] [7]
Дизайн
[ редактировать ]
Существует богатая литература по газовым заводам, городскому газу, производству газа, древесному газу и производственному газу, которая в настоящее время находится в свободном доступе из-за своего возраста. [8]
Наиболее успешные генераторы древесного газа, используемые в Европе и США, представляют собой разновидность более ранней конструкции Имберта. В генераторах древесного газа часто используется древесина; однако древесный уголь также можно использовать в качестве топлива. Он плотнее и производит более чистый газ без смолистых летучих веществ и чрезмерного содержания воды, как в древесине.
Генератор древесного газа FEMA (по определению руководства FEMA) является аварийным газификатором. Он спроектирован так, чтобы его можно было быстро собрать в случае настоящего топливного кризиса. Эта упрощенная конструкция имеет явные преимущества по сравнению с более ранними европейскими установками, такие как более простая заправка топливом и конструкция, но менее популярна, чем более ранняя конструкция Имберта, из-за существенных новых проблем, которые включают отсутствие фиксированной зоны окисления и позволяют зоне окисления сползать до более низкой. большая площадь, вызывающая понижение температуры; более низкая рабочая температура приводит к образованию смолы , и в ней отсутствует настоящая зона восстановления, что еще больше увеличивает склонность этой конструкции к образованию смолы. Деготь в потоке древесного газа считается грязным газом и быстро засоряет двигатель, что может привести к заклиниванию клапанов и колец.
Новая конструкция, известная как газификатор Кейта, является усовершенствованием установки FEMA, включая обширную рекуперацию тепла и устраняя проблему смолы. Испытания в Обернском университете показали, что он на 37% более эффективен, чем бензиновый. [9] Эта система установила мировой рекорд скорости для транспортных средств, работающих на биомассе. [10] и совершил несколько туров по стране. [11] [12]
Организация Объединенных Наций подготовила документ FOA 72. [13] с подробной информацией о конструкции и конструкции генераторов древесного газа, а также в техническом документе Всемирного банка 296. [14]
Преимущества
[ редактировать ]Генераторы древесного газа имеют ряд преимуществ перед использованием нефтяного топлива:
- Их можно использовать для запуска двигателей внутреннего сгорания (или газовых турбин , для максимальной эффективности) с использованием древесины, возобновляемого ресурса , а также при отсутствии нефти или природного газа , например, во время нехватки топлива.
- Они имеют замкнутый углеродный цикл , меньше способствуют глобальному потеплению и являются устойчивыми по своей природе.
- Их можно относительно легко изготовить в условиях кризиса, используя подручные материалы.
- Они горят гораздо чище, чем дровяной костер или бензиновый двигатель (без контроля выбросов ), и производят мало сажи, если вообще ее производят.
- При использовании в стационарной конструкции они раскрывают свой истинный потенциал, поскольку их можно использовать в небольших сценариях комбинированного производства тепла и электроэнергии (с рекуперацией тепла от производителя древесного газа и, возможно, двигателя/генератора, например, для нагрева воды для водяное отопление ), даже в промышленно развитых странах, даже в хорошие экономические времена, при условии наличия достаточного количества древесины. Крупномасштабные установки могут обеспечить еще большую эффективность, а полезны для централизованного теплоснабжения . также
Недостатки
[ редактировать ]Недостатками генераторов древесного газа являются:
- большой конкретный размер
- относительно медленная стартовая скорость; время 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.
- периодическое сжигание, которое предусмотрено некоторыми конструкциями и которое регулярно прерывает процесс производства газа.
- операция остановки из-за высокого уровня нагрузки затруднена (например, остановка двигателя, использующего газ): остаточное тепло все равно выделяет газ, который на определенное время оставляет газификатор либо без контроля, либо его приходится использовать в горелка
- основным горючим топливным газом, образующимся во время газификации, является окись углерода : это преднамеренный топливный продукт, который впоследствии сжигается до безопасного углекислого газа в двигателе (или другом устройстве) вместе с другими топливными газами; однако постоянное воздействие угарного газа может быть смертельным для человека даже в малых и умеренных концентрациях.
- влажность . древесины (обычно от 15 до 20%), а водяной пар , создаваемый атомами О и Н самой сухой древесины (около 0,4 литра воды, насыщенной органическими веществами на кг сухой древесины), конденсируется во время газообразования Процедура охлаждения и фильтрации и дает жидкость (см. также древесную смолу ), которая требует специальной очистки сточных вод . Для этой обработки требуется от 25 до 35% энергии вырабатываемого древесного газа.
Соображения безопасности
[ редактировать ]При неправильном проектировании и использовании существует значительная вероятность травм или смерти из-за древесного газа, содержащего большой процент ядовитого газа угарного газа (CO). Газификаторы древесины проверенной конструкции и тщательно проверенной конструкции считаются безопасными для использования на открытом воздухе или в частично закрытом помещении, например, под навесом, открытым воздуху с двух сторон; их также можно считать относительно безопасными для использования в очень хорошо вентилируемых (например, с отрицательным давлением ) помещениях, не соединенных с каким-либо внутренним помещением, используемым для сна, оборудованных резервными (более 1), полностью независимыми, работающими от батарей, регулярно проверяемыми угольными устройствами. -детекторы угарного газа . Однако благоразумие должно требовать, чтобы любая экспериментальная конструкция газификатора древесины или новая конструкция подвергались тщательным испытаниям на открытом воздухе и только на открытом воздухе, всегда с «напарником» и с постоянным наблюдением за любыми признаками головной боли, сонливости или тошноты, например это первые симптомы отравления угарным газом.
Кроме того, следует избегать смешивания чрезмерных количеств воздуха и газа, поскольку это может привести к дефлаграции (взрыву) рассматриваемого газа при наличии источника горения. Не следует предпринимать попытки длительного хранения древесного газа, за исключением использования водовытесняющего аппарата газгольдерного типа, поскольку в газе присутствуют летучие элементы, которые, если позволить им чрезмерно осаждаться, будут конденсироваться в сосуд для хранения. Ни при каких обстоятельствах нельзя сжимать древесный газ до давления более 1 бар (15 фунтов на квадратный дюйм) выше температуры окружающей среды, так как это может вызвать конденсацию летучих веществ, а также привести к вероятности серьезной травмы или смерти из-за угарного газа или воспламенения, если сосуд протекает или выходит из строя. [ нужна ссылка ]
Освещение в СМИ
[ редактировать ]В 2008 году пример проектирования и изготовления работающего грузовика с приводом от древесного газогенератора был показан на канале National Geographic Channel Mechanics в восьмом эпизоде «Машина с двигателем на дереве». [15] [16]
В 2009 году еще один пример проектирования и изготовления работающего генераторного двигателя, работающего на древесном газе, был в сериале « Колония» во втором эпизоде первого сезона «Борьба за власть». Также используется в десятом эпизоде «Исход» для привода спасательной машины.
за 2010 год В статье Mother Earth News обсуждался и были показаны фотографии двигателя, работающего на древесном газе, установленного в пикапе. [17] В рамках научного сериала BBC «Теория взрыва идет» Volkswagen Scirocco был переоборудован по проекту Мартина Бэкона для работы на использованной кофейной гуще , а после его постройки в 2010 году успешно передвигался исключительно на кофе из Лондона в Манчестер. Часть команды сейчас работает над более продвинутой конструкцией, ориентированной на максимальную скорость, а не на дальность полета.
14 сентября 2011 года на солончаках Бонневиль грузовик, модифицированный двигателем, работающим на древесном газе, установил новый мировой рекорд скорости для транспортных средств, работающих на древесном газе, со скоростью 73 мили в час. [18]
В популярной американской радиопрограмме Car Talk абонент в эпизоде 1201 (который вышел в эфир 7 января 2012 года и впоследствии был назван «20 миль на щепу») описал автомобиль, работающий на древесном газе, на котором он ездил мальчиком во время мировой войны. II в Германии. Хозяева не были знакомы с этой технологией, вероятно, потому, что она никогда не получила широкого распространения в США.
12 марта 2012 года во втором сезоне сериала « Выживальщики Судного дня» выживальщик Скотт Хант на своем лесном участке площадью несколько акров в Южной Каролине показывает генератор древесного газа, работающий на грузовике «Форд», и домашний электрогенератор.
В ситкоме сербского телевидения "Дальнобойщики 2" ("Kamiondzije II") 1983 года в рамках сюжета рассказывается о газогенераторе, прикрепленном к шасси грузовика.
появилась статья, В апреле 2012 года в журнале Mother Earth News в которой рассказывалось о газификаторе Кейта, были показаны фотографии и беседы с изобретателем Уэйном Китом. [19]
В документальном фильме BBC « Ферма военного времени» , эпизод 5 (вышедший в эфир в октябре 2012 года) они построили машину скорой помощи, работающую на угольном газе, в соответствии со спецификациями автомобиля, работающего на газе 1943 года. [20]
В третьем сезоне сериала « Горцы на историческом канале» Юстис Конвей управляет пикапом Toyota, работающим на газе, для перевозки грузов.
Премьер-министр Финляндии Юха Сипиля также привлек внимание средств массовой информации из-за автомобиля, работающего на древесном газе, который он построил в качестве хобби до своей политической карьеры. [21] «Эль Камина», Chevrolet El Camino 1987 модельного года , является самым быстрым автомобилем, работающим на древесном газе, со скоростью 140 км/ч (87 миль в час). [22]
Список коммерчески доступных систем
[ редактировать ]Лишь несколько компаний производят системы газификации древесины на коммерческой основе. Список можно найти здесь ниже. Поскольку системы древесного газа имеют тенденцию быть довольно большими, большинство из них ориентированы на стационарное применение (производство электроэнергии). Однако некоторые из них могут подойти для встраивания в транспортные средства. [23] [24]
- Анкур Научные энергетические технологии [25]
- ГАЗЫ [26]
- Хольценерги Вегшайд ГмбХ
- ООО «Вулкан Газификатор»
- Газовый завод Победы
- Газификатор Гарринджера
- ВСЕ энергетические лаборатории
- Хаск Энергетические Системы
- ООО «СТАК Пропертиз»
- Производство Футча
- Газогенос ГАДА
- РЭП Реньюабл Энерджи Продактс ГмбХ
- Газификация Australia Pty Ltd.
- Международный бизнес поставок
- Бореалис Вуд Пауэр Корп
- Чжэнчжоу Шулий Машиностроение, ООО
- Вольтер
- Буркхардт ГмбХ
- Шпаннер Ре² ГмбХ
- МРЦ Грин
- Сопутствующие инженерные работы
- Национальный инновационный фонд – Индия,
- Триллион газификаторов
- Северная самообеспеченность
- Превосходная газификация
- Creeco (Pvt) Ltd., Пакистан
- Тактический Вуд Газ Инк [27]
- СинКрафт Инжиниринг ГмбХ [28]
См. также
[ редактировать ]- Двигатель-генератор ; может быть подключен к газификатору на автомобиле, работающем на древесном газе, через шланг для древесного газа, что позволяет также производить электроэнергию, когда двигатель автомобиля не работает, фактически образуя «автомобиль-сеть». систему
- Теплообменник выхлопных газов : может использоваться для обогрева газификатора древесины, увеличивая выход газа из газификатора древесины.
- Двигатель горячего воздуха : аналогично двигателю Стирлинга, может напрямую использовать тепло и работать на дровах. [29]
- Двигатель Стирлинга : еще один двигатель, который может использовать тепло древесины вместо необходимости сначала преобразовывать его в древесный газ. [30]
- Угольный грузовик
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Форум Восточного фронта» . Восточный фронт.
- ^ Вулф, Джоэл (2010), Автомобили и прогресс: Бразильский поиск современности , Нью-Йорк: Oxford UP, стр. 108, ISBN 978-0-19-517456-4
- ^ Х. Лафонтен, Ф. П. Циммерман (1989) Строительство упрощенного генератора древесного газа для заправки двигателей внутреннего сгорания в аварийной нефтяной ситуации , публикация FEMA
- ^ «Северная Корея ездит на дровяных грузовиках» . 18 июля 2011 г.
- ^ «Сунгри-58/ГАЗ-51 — Дровяной грузовик» . 9 августа 2010 г.
- ^ «САНКЦИИ НА ИМПОРТ НЕФТИ СЕВЕРНОЙ КОРЕЙКИ: ПОСЛЕДСТВИЯ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ | Институт безопасности и устойчивого развития Наутилус» . 5 сентября 2017 г.
- ^ «Блог обороны Китая: дровяные военные грузовики Северной Кореи» . 8 ноября 2013 г.
- ^ Литературу по истории и производству генераторов древесного и угольного газа можно найти с помощью онлайн-проектов оцифровки книг, таких как Google Книги, и в них часто такие материалы можно загрузить полностью, поскольку они стали общественным достоянием из-за их возраста . Например, поиск по запросам «Производитель газа», «Производство газа и работы» или «Газовые генераторы» в Google Книгах даст множество полных книг по этой теме, которые могут насытить аппетит человека, интересующегося историей техники , или послужить любителям. экспериментатор ну, даже устаревший, какой бы он ни был.
- ^ Доктор Дэвид Брэнсби (10 июля 2010 г.). «Результаты тестов Обернского университета» . Поездка по лесу . Проверено 12 апреля 2012 г.
- ^ Доктор Дэвид Брэнсби (28 декабря 2011 г.). «Уэйн Кейт устанавливает новый мировой рекорд скорости на древесном газе» . Дайджест биотоплива. Архивировано из оригинала 6 ноября 2016 г. Проверено 12 апреля 2012 г.
- ^ Доктор Дэвид Брэнсби (сентябрь 2008 г.). «Био-грузовик: от побережья до побережья и обратно» . Обернский университет. Архивировано из оригинала 28 октября 2013 г. Проверено 12 апреля 2012 г.
- ^ Майкл С. Болтон (15 сентября 2011 г.). «Изобретатель из Спрингвилля, Алабама, побил рекорд на своем дровяном пикапе» . Новости Бирмингема . Проверено 12 апреля 2012 г.
- ^ Организация Объединенных Наций FOA 72
- ^ Технический документ Всемирного банка 296
- ^ https://www.google.com/#sclient=psy&hl=en&q=tree+powered+car&aq=f&aqi=g1g-o1&aql=&oq=&gs_rfai=&pbx=1&fp=9a951961ff9ba31d Поиск в Google .
- ^ «Забудьте о лошадиных силах, мы говорим о мощности дерева | Механика планеты | National Geographic UK» . Ютуб .
- ^ Рик Бейтс (февраль – март 2010 г.). «Используйте генератор древесного газа для питания вашего грузовика» . Новости Матери-Земли . Проверено 11 мая 2010 г.
- ^ Джон Рокхолд. «73 мили в час на древесном газе устанавливают новый рекорд» . Новости Матери-Земли . Проверено 10 сентября 2011 г.
- ^ Рихард Фройденбергер (апрель – май 2012 г.). «Мастер древесного газа» . Новости Матери-Земли . Проверено 12 апреля 2012 г.
- ^ «Сайт BBC Wartime Farm» . Би-би-си . Проверено 6 октября 2012 г.
- ^ Camino-Driving, крутой парень, поддержанный Ялопником, избран лидером Финляндии . Ялопник 20 апреля 2015 г. Проверено 7 июля 2015 г.
- ^ См . http://www.ekoautoilijat.fi/tekstit/kuvatekstit/ElCamina.htm.
- ^ БЕЗУМНАЯ сборка в машине
- ^ Foutch Manufacturing превращает LEAF в школьный автобус
- ^ Анкур Научные энергетические технологии
- ^ ГАЗЫ
- ^ Список дополнительных поставщиков генераторов древесного газа.
- ^ SynCraft Engineering GmbH
- ^ Пример двигателя Стирлинга с горячим воздухом
- ^ Анимация двигателя Стирлинга
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- «Сила Хольцбреннера через Joy Wagon» ( Volkswagen Beetle , 1940–1945)
Внешние ссылки
[ редактировать ]- 2 схемы наиболее распространенных систем генераторов с нисходящей тягой
- р93; система генератора с полной нисходящей тягой
- Грузовики и легковые автомобили с двигателем Woodgas в США
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
