Газогенератор представляет собой газификацию блок , который преобразует древесину или древесный угль в древесный газ , а синтез - газ , состоящий из атмосферного азота , окиси углерода , водород , следы метана и других газов, который - после охлаждения и фильтрации - может быть затем использован для власти двигатель 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.
История [ править ]
Истоки [ править ]
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 двигатели в качестве первичных двигателей на многих работах, требующих стационарной движущей силы. Внедрение ускорилось после того, как в 1886 году истек срок действия патента на двигатель 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 генерировать большие количества газообразного водорода для бытового и коммерческого использования в отоплении и освещении. В отличие от обычного угольного или коксового газа, который использовался в коммунальном хозяйстве, этот газ служил 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 значительно дешевле, чем городской газ, основанный на перегонке (пиролизе) большего количества газа. дорогой уголь.
Во время Второй мировой войны бензин был нормирован и его не хватало. Из-за нехватки бензина из нефти пожилые люди вспомнили, как строить газификаторы как для древесины, так и для 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 странах с тяжелой экономикой . 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 блоки Газогена для транспортных средств, включая легковые автомобили, грузовики, артиллерийские тягачи и даже танки, чтобы сохранить ограниченные запасы топлива. [1] 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 в Сан - Паулу «ы Интерлагос цепи в 1944 году, за рулем древесины , работающих на газе Alfa Romeo. [2]
Угольная добыча городского газа в основном была вытеснена нефтяным и природным газом. Однако Великобритания продолжала использовать городской газ из угля до открытия природного газа в Северном море в 1960-х и 1970-х годах.
После Второй мировой войны [ править ]
Когда цены на нефть выросли, интерес к генераторам древесного газа возобновился. США Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) опубликовала книгу , в марте 1989 года , описывающий , как построить генератор газа в аварийной ситуации , когда нефть была недоступна. [3] В нем описана конструкция, называемая «газогенератор с нисходящим слоем», которая устраняет несколько недостатков более ранних типов.
Европейский Союз спонсор проекта газа древесины в Гюссинге , Австрия, начиная с 2005 Этим проектом был электростанцией с газовым генератором древесины и газовый двигателем , чтобы преобразовать древесины газа в 2 МВт электроэнергии и тепла 4,5 МВт. Также было экспериментальное устройство для использования процесса Фишера-Тропша для преобразования древесного газа в дизельное топливо . К октябрю 2005 г. можно было преобразовать 5 кг древесины в 1 литр топлива.
Известно, что в Корейской Народно-Демократической Республике (Северная Корея) есть грузовики, работающие от древесных газовых генераторов. Грузовики распространены за пределами Пхеньяна , в 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 [ править ]
Существует обширная литература по газовым заводам, городскому газу, производству газа, древесному газу и производственному газу, которая теперь стала общественным достоянием из-за своего возраста. [8]
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 можно использовать 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 менее популярна, чем более ранняя конструкция Имберта из-за значительных новых проблем, которые включают отсутствие фиксированной зоны окисления и позволяют зоне окисления постепенно увеличиваться до большая площадь, вызывающая понижение температуры; более низкая рабочая температура приводит к образованию гудрона, и в нем отсутствует зона истинного восстановления, что еще больше 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, обеспечивая значительную рекуперацию тепла и устраняя проблему смол. Тестирование в Обернском университете показало, что он на 37% эффективнее бензинового. [9] Эта система установила мировой рекорд скорости для транспортных средств, работающих на биомассе [10], и совершила несколько поездок по пересеченной местности. [11] [12]
Организация Объединенных Наций выпустила документ FOA 72 [13] с подробной информацией о конструкции и конструкции их генератора древесного газа, а также технический документ 296 Всемирного банка [14].
Преимущества [ править ]
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 , и в отсутствие нефти или природного газа , например, во время нехватки топлива.
- Они имеют замкнутый углеродный цикл , меньше способствуют глобальному потеплению и являются экологически устойчивыми по своей природе.
- Их относительно легко изготовить в условиях кризиса из подручных материалов.
- Они горят намного чище, чем дровяной камин или бензиновый двигатель (без контроля выбросов ), и при этом практически не производят сажи.
- При использовании в стационарной конструкции они достигают своего истинного потенциала, 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. Более крупные установки могут повысить эффективность и полезны также для централизованного теплоснабжения .
Недостатки [ править ]
Недостатками древесных газогенераторов являются:
- большой конкретный размер
- относительно низкая стартовая скорость; нагрев первоначально холодной партии древесины до необходимого уровня температуры может занять несколько минут, а на более крупных предприятиях даже часы, пока не будет достигнута проектная мощность.
- периодическое сжигание, которое есть в некоторых конструкциях и которое регулярно прерывает процесс производства газа.
- операция останова из-за высокого уровня нагрузки затруднена (например, остановка двигателя, работающего на газе): остаточное тепло все еще производит газ, который на определенное время покидает газогенератор либо без контроля, либо должен использоваться в горелка
- основным горючим топливным газом, образующимся во время газификации, является монооксид углерода : это преднамеренный топливный продукт, который впоследствии сжигается для обеспечения безопасности диоксида углерода 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.
- влажности древесины ( как правило , от 15 до 20%) и водяного пара , создаваемого атомами H O- и самой сухой древесины (около 0,4 л воды загружают с органическими веществами на кг сухой древесины) , конденсируется , в течение газа Процесс охлаждения и фильтрации дает жидкость (см. также древесную смолу ), которая требует специальной очистки сточных вод. Для такой обработки требуется от 25 до 35% энергии производимого древесного газа.
Соображения безопасности [ править ]
При неправильном проектировании и использовании существует значительная вероятность травм или смерти из-за древесного газа, содержащего большой процент ядовитого газа окиси углерода (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; их также можно считать относительно безопасными для использования в очень хорошо вентилируемых (например, с отрицательным давлением ) помещениях, не связанных с какими-либо внутренними помещениями, используемыми для сна, оборудованных резервными (более 1), полностью независимыми, с батарейным питанием, регулярно проверяемыми углем -детекторы оксидного газа. Тем не менее, благоразумие должно диктовать, что любая экспериментальная конструкция газогенератора для древесины или новая конструкция должны быть тщательно проверены 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 воспламенению (взрыву) рассматриваемого газа, если присутствует источник горения. Не следует пытаться длительное хранение древесного газа, за исключением использования водовытесняющего устройства газгольдерного типа, из-за присутствующих в газе летучих элементов, которые, если дать им возможность чрезмерно выпадать в осадок, будут конденсироваться в газе. емкость 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 угарного газа или дефлаграции, если сосуд протекает или выходит из строя. [ необходима цитата ]
Освещение в СМИ [ править ]
В 2008 году пример проектирования и строительства работающего грузовика, работающего на древесном газе, был показан на канале « Механика планеты» канала National Geographic в восьмом эпизоде «Автомобиль на дереве». [15]
В 2009 году еще один пример проектирования и изготовления работающего двигателя генератора, работающего 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.
В статье « Новости Матери-Земли» за 2010 год обсуждались и были показаны фотографии двигателя, работающего на древесном газе, установленного в пикапе. [16] В рамках научного сериала BBC «Bang Goes Theory» Volkswagen Scirocco был преобразован в дизайн Мартина Бэкона для работы на использованной кофейной гуще , а после сборки в 2010 году он ездил исключительно на кофе из Лондона в Манчестер. успешно. Часть команды сейчас работает над более продвинутым дизайном, ориентированным на максимальную скорость, а не на дальность полета.
14 сентября 2011 года на соляных равнинах Бонневиль 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. [17]
В популярной американской радиопрограмме Car Talk участник эпизода 1201 (который вышел в эфир 7 января 2012 года и впоследствии был назван «20 миль на древесную щепу») описал автомобиль, работающий на древесном газе, на котором он ехал мальчиком во время мировой войны. II в Германии. Хозяева не были знакомы с технологией, вероятно, потому, что она никогда не была широко распространена в США.
12 марта 2012 года в эпизоде 2 сезона Doomsday Preppers на его лесном участке площадью несколько акров в Южной Каролине показан генератор древесного газа, работающий на грузовике Ford, и домашний электрогенератор.
Сербский телесериал "Водители грузовиков 2" (= "Камиондзие II") 1983 года. В рамках сюжета рассказывается о газогенераторе, прикрепленном к шасси грузовика.
В апреле 2012 года в газете Mother Earth News появилась статья о газогенераторе Кита, где показаны изображения и беседа с изобретателем Уэйном Кейтом. [18]
В документальном фильме BBC Wartime Farm , Episode 5 (вышедшем в эфир в октябре 2012 года) они построили машину скорой помощи, работающую на угле, в соответствии со спецификациями газовой машины 1943 года. [19]
В третьем сезоне сериала « Горные люди» на историческом канале Юстис Конвей изображена управляющей пикапом Toyota, газифицированным на древесине, для перевозки грузов.
Премьер-министр Финляндии Юха Сипиля получил некоторое внимание средств массовой информации также из-за автомобиля, работающего на древесном газе, который он построил в качестве хобби до своей политической карьеры. [20] El Kamina, Chevrolet El Camino 1987 модельного года , является самым быстрым автомобилем, работающим на древесном газе, со скоростью 140 км / ч, 87 миль в час. См. Http://www.ekoautoilijat.fi/tekstit/kuvatekstit/ElCamina.htm .
Список коммерчески доступных систем [ править ]
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 сосредоточено на стационарных применениях (производство электроэнергии). Некоторые из них могут подходить для встраивания в автомобили. [21] [22]
- Анкур Научные Энергетические Технологии
- ГАЗЕК
- Holzenergie Wegscheid GmbH
- Entrade Energiesysteme AG
- ООО «Вулкан Газификатор»
- Победа Газовый Завод
- Газификатор Garringer
- ВСЕ Power Labs
- Системы питания шелухи
- ООО «СТАК Пропертис»
- Футч Производство
- Сообщество Power Corporation
- Gasógenos GADA
- REP Renewable Energy Products GmbH
- Газификация Australia Pty Ltd
- Международный коммерческий бизнес
- Borealis Wood Power Corp.
- КО.машинного оборудования Чжэнчжоу Шулий, Лтд.
- Volter
- Burkhardt GmbH
- Spanner Re² GmbH
- MRC Green
- Сопутствующие инженерные работы
- Национальный инновационный фонд - Индия,
- Триллион газификаторов
- Самостоятельность Севера
- Превосходная газификация
- Тактикал Вуд Газ Инк [23]
- SynCraft Engineering GmbH
См. Также [ править ]
- Газовый двигатель
- Двигатель-генератор ; может быть подключен к газогенератора на древесный газ автомобиля через лес газовый шланг, тем самым также возможность производить энергию , когда двигатель автомобиля не работает, по сути формирования транспортного средства к сетке системы
- Выхлопной теплообменник : может использоваться для нагрева газификатора древесины, увеличивая выход газа газификатора древесины.
- Двигатель Стирлинга : еще один двигатель, который может использовать тепло древесины вместо того, чтобы сначала преобразовывать его в древесный газ [24]
- Двигатель горячего воздуха : аналогично двигателю Стирлинга, может напрямую использовать тепло и работать на дереве [25]
Ссылки [ править ]
- ^ "Форум дю Фронт де л'Эст" . Восточный фронт.
- Перейти ↑ Wolfe, Joel (2010), Autos and Progress: The Brazilian search for Modernity , New York City: Oxford UP, p. 108, ISBN 978-0-19-517456-4
- ^ H. LaFontaine, FP Zimmerman (1989) Строительство упрощенного генератора древесного газа для заправки двигателей внутреннего сгорания в нефтяной аварийной ситуации , публикация FEMA
- ^ https://grist.org/article/2011-07-18-north-korea-runs-on-wood-burning-trucks/
- ^ https://www.flickr.com/photos/tpeddle/4956353820
- ^ https://nautilus.org/napsnet/napsnet-special-reports/sanctions-on-north-korean-oil-imports-impacts-and-efficacy/
- ^ http://china-defense.blogspot.com/2013/11/north-koreas-wood-burning-m military.html
- ^ Литературу по истории и производству древесных и угольных газовых генераторов можно найти с помощью проектов по оцифровке онлайн-книг, таких как Google Книги, и у них часто есть такие материалы, которые можно загрузить полностью, поскольку они перешли в общественное достояние из-за своего возраста. Например, поиск в Google Книгах по запросам «Производящий газ», «Производство газа и его работы» или «Газогенераторы»даст множество полных книг по этой теме, которые могут удовлетворить аппетит того, кто интересуется историей технологий, или послужить любителям. экспериментатор ну даже устаревшие как они есть.
- ↑ Доктор Дэвид Брансби (10 июля 2010 г.). "Результаты теста Обернского университета" . Диск по дереву . Проверено 12 апреля 2012 .
- ↑ Д-р Дэвид Брансби (28 декабря 2011 г.). «Уэйн Кейт устанавливает новый мировой рекорд скорости древесного газа» . Дайджест биотоплива. Архивировано из оригинала на 2016-11-06 . Проверено 12 апреля 2012 .
- ^ Д-р Дэвид Брансби (сентябрь 2008 г.). «Био-грузовик: от побережья до побережья и обратно» . Обернский университет . Проверено 12 апреля 2012 .
- ↑ Майкл Болтон (15 сентября 2011 г.). «Спрингвилл AL изобретатель брейки запись в его дровяной пикап» . Бирмингемские новости . Проверено 12 апреля 2012 .
- ^ Организация Объединенных Наций FOA 72
- ^ Технический документ Всемирного банка 296
- ^ [1] поиск в Google
- ↑ Рик Бейтс (февраль – март 2010 г.). «Используйте генератор древесного газа для питания вашего грузовика» . Новости Матери-Земли . Проверено 11 мая 2010 .
- ^ Джон Рокхолд. "73 миль в час на древесном газе устанавливает новый рекорд" . Новости Матери-Земли . Проверено 9.10.2011 . Проверить значения даты в:
|access-date=( помощь ) - ^ Ричард Фройденбергер (апрель – май 2012 г.). "Мастер древесного газа" . Новости Матери-Земли . Проверено 12 апреля 2012 .
- ^ "Сайт BBC's Wartime Farm" . BBC . Проверено 6 октября 2012 .
- ^ Camino-Driving, Jalopnik-Одобренный Badass избран лидером Финляндии . Ялопник 20 апреля 2015. Дата обращения 7 июля 2015.
- ^ GEK встроить в машину
- ^ Foutch Manufacturing превращает LEAF в школьный автобус
- ^ Список дополнительных поставщиков генераторов древесного газа
- ^ Анимация двигателя Стирлинга
- ^ Пример двигателя Стирлинга с горячим воздухом
Дальнейшее чтение [ править ]
- "Сила Хольцбреннера через радость фургон" ( Volkswagen Beetle , 1940–1945)
Внешние ссылки [ править ]
- 2 схемы наиболее распространенных систем генераторов нисходящего потока
- p93; система генератора полной нисходящей тяги
- Грузовики и легковые автомобили с приводом от Woodgas в США
