Practica folosirii lemnului de foc drept combustibil în vremea noastră, chiar și în legătură cu echipamentele cazanelor, pare depășită. Și totuși, acest principiu de funcționare a sistemelor energetice are avantaje incontestabile, care, în consecință, se reflectă în apariția de noi concepte tehnologice. În acest caz, se ia în considerare o instalație generatoare de gaz, ale cărei caracteristici operaționale au atras de multă vreme atenția designerilor din industria auto. Desigur, nu se vorbește despre arderea tradițională a lemnului sub capotă, dar energia generată de astfel de unități este direct legată de arderea combustibililor solizi.
Design de echipamente de generare a gazelor
Echipamentul constă dintr-un convertor, un ventilator, un epurator, o admisie în conductăinfrastructură, camere de ardere și fitinguri de legătură. Proiectarea este ghidată de condițiile de prelucrare termică a combustibilului solid pentru a genera energie termică sau electrică. Poate fi o instalație monobloc sau modulară cu posibilitatea de a înlocui elemente individuale. Carcasele componentelor sunt realizate din metal (tabla de otel) prin ansamblu de sudura. În partea inferioară este montată o platformă metalică, care poate fi completată cu un tren de rulare, în funcție de soluția de proiectare specifică. În partea superioară este de obicei organizat un sistem de încărcare cu buncăr, la care sunt conectate canale de alimentare cu oxigen. În instalațiile industriale de generare a gazelor pentru generarea de energie electrică sunt prevăzute uneori elemente mecanice de încărcare a combustibilului cu reglare automată. Dar în acest caz, camera de ardere trebuie să fie prevăzută și cu indicatoare speciale care să dea o comandă de a adăuga următoarea porție de combustibil.
Zone funcționale ale generatorului de gaz
Întregul spațiu intern al unității poate fi împărțit condiționat în patru departamente:
- Zonă de uscare. Un fel de cameră de preparare a combustibilului, în care același lemn de foc dobândește temperatura optimă fără exces de umiditate. De obicei, regimul de temperatură în această zonă este de 150-200 ° С.
- Zonă de distilare uscată. O altă etapă în prepararea combustibilului solid, dar în condițiile unui regim de temperatură mai ridicat până la 500 °C. În această etapă, generatorul de gaz carbonizează lemnul pentru a îndepărta gudronul, acizii și alte substanțe nedorite din acesta.
- Zonăardere. Această secțiune este situată la nivelul de conectare al conductelor de aer, prin care aerul este direcționat pentru a menține stabilitatea combustiei. Din punct de vedere structural, aceasta este o cameră de ardere convențională, care este prezentă în toate cazanele cu combustibil solid. Temperatura medie variază de la 1100 la 1300 °C.
- Zonă de recuperare. Zona dintre grătar și camera de ardere. Prin analogie cu cazanele moderne de piroliză, această secțiune poate fi imaginată ca un loc de recombustie. Cărbunele fierbinte intră aici din zona de ardere, care poate fi îndepărtat sau eliminat imediat.
Principiul de funcționare al grupului generator de gaz
Procesul de lucru al acestui echipament se bazează pe procesarea incompletă a carbonului eliberat în timpul arderii combustibilului. Atât lemnul de foc cu cărbune, cât și biomaterialele precum brichete de turbă, peleți sau granule din deșeurile din industria de prelucrare a lemnului pot acționa ca elemente de combustibil solid. Carbonul rezultat, atunci când interacționează cu fluxurile de aer furnizate, poate atașa atomii de oxigen la sine. Gazul rezultat poate livra potențial o cantitate de energie corespunzătoare doar 30% din combustibilul încărcat inițial din care a fost produs. Pe de altă parte, sunt necesare mult mai puține resurse pentru a procesa carbonul - cel puțin oxigenul este necesar într-o cantitate minimă. Și deja în procesul de ardere secundară, unitatea generatoare de gaz generează energie țintită adecvată pentru utilizare. În această etapă, diverseconvertoare și baterii - în funcție de tipul de energie care este planificat a fi obținut din amestecul gaz-aer.
Capacitatea echipamentelor de generare a gazelor
Combinarea principiilor arderii combustibililor fosili cu generarea de gaz a fost luată în considerare încă de la începutul secolului al XX-lea. Mai mult, au existat dezvoltări practice de succes în această direcție, care au înlocuit generatoarele mai comune la acea vreme pentru procesarea surselor regenerabile de energie. Astăzi, pe fundalul popularizării principiilor utilizării raționale a resurselor, cu accent pe economisirea energiei, conceptul de conversie termochimică a deșeurilor și a biomasei vegetale devine din nou relevant. Și chiar și generatoarele de gaz de mică capacitate de 70-80 kW pot fi folosite în utilitățile publice sau în agricultură, unde deșeurile locale vor fi folosite drept combustibil. De exemplu, există practica de a exploata astfel de instalații în sistemele de irigare ale fermelor în deplină autonomie timp de 4-5 ore. Echipamentele de la 150 kW își găsesc locul în industriile mari, în zonele de deservire și instalațiile mari dependente de energie.
Aplicarea tehnologiilor de generare a gazelor în industrie
Pentru prima dată, tehnologiile de generare a gazelor au început să fie folosite în industria sticlei și metalurgică din Europa, iar în URSS și-au găsit locul în economia națională. De exemplu, la mijlocul secolului al XX-lea, centralele de gaze naturale erau distribuite în toată țara, generând până la 3 MW dinbiomasă vegetală și turbă. Echipamentele moderne s-au adăugat considerabil la dezvoltarea tehnologică. Astăzi, acestea sunt complexe întregi prevăzute cu mijloace de control automat și chiar robotizat sub controlul unui computer. Puterea generatoarelor de gaz pentru generarea de energie electrică în sectorul industrial este în medie de 300-350 kW. În unele cazuri, acestea sunt fabrici chimice întregi cu cerințe stricte pentru materialele combustibile. Astfel de unități sunt folosite la marile complexe industriale pentru a deservi mai multe sisteme de consum simultan - unități de alimentare (mașini-unelte, linii de asamblare, dinamo, compresoare), dispozitive de iluminat, infrastructură de ventilație etc.
Generatoare de gaz în ingineria transporturilor
Practica modificării mașinilor pentru instalarea generatoarelor de gaz a început în anii de dinainte de război. Pe multe mașini, ca parte a acestei modernizări, a fost instalat un generator electric de în altă performanță, deoarece era necesar să se asigure un flux suficient de puternic de presurizare a oxigenului. Pentru aceasta s-a folosit un ventilator electric. Cele mai notabile dezvoltări de acest tip includ camioanele GAZ-AA și ZIS-5 de trei tone, ale căror generatoare de gaz asigurau un kilometraj de până la 80-90 km la o benzinărie. Nu este mult, dar în condițiile unei penurii de combustibil lichid în silvicultură, această decizie s-a justificat pe deplin din punct de vedere economic. Ca și astăzi, conversia mașinilor convenționale ICE este motivată în principal de interesele economisirii energiei. Există exemple de succes de conversie a mașinilor GAZ-24 șiAZLK-2141, care parcurg până la 120 km pe o benzinărie, menținând limita de viteză în intervalul 80-90 km/h.
Cum să faci un grup electrogen pe gaz pentru o mașină cu propriile mâini?
Puteți implementa acest principiu fără a contacta specialiști acasă și pe cont propriu. Instrucțiunile generale pentru o astfel de actualizare pot fi reprezentate după cum urmează:
- Se organizează un buncăr de încărcare. Utilizați de obicei o butelie de gaz cu o capacitate de 40-50 de litri. Fundul este tăiat în el și se face o gaură sau o fereastră în gât pentru umplerea combustibilului. Merită să vă concentrați pe utilizarea cărbunelui cu granulație fină sau a peletelor.
- Grătarul este montat pentru a prelua sarcina principală.
- Se construiesc un filtru ciclon și o lance pentru a suporta sarcina termică. Indiferent de tipul de combustibil solid folosit, acesta va emite produse de ardere sub formă de cenușă și praf. Aceste deșeuri ar trebui captate imediat după ce au fost eliberate de filtru.
- Montarea radiatorului. Această componentă va îndeplini funcția de răcire a amestecului de gaze. Pentru o instalație de generator de gaz cu propriile mâini, puteți realiza o structură de radiator din conducte sanitare. Este important doar să calculați corect secțiunea transversală pentru prepararea optimă a carbonului.
- Crearea unui filtru fin. Din materiale moderne cu membrană, este posibil să se fabrice un amortizor pentru purificarea pe mai multe niveluri a amestecului gaz-aer, care va crește puterea generatorului de energie.
- Conexiune la motor. Etapa finală, în timpul căreia, cu ajutorul naveteițevile sunt conectate la motor pentru a direcționa amestecul de gaz purificat către acesta.
Generatoare de gaz de uz casnic
Echipamentul cazanelor de acasă se îmbunătățește, de asemenea, adăugând noi funcționalități și capacități operaționale. Pentru aceasta zona sunt oferite seturi generatoare pe gaz de pana la 150 kW pentru GPL (gaz de carbon lichefiat), completate cu sistem de racire cu lichid, incarcator de baterii si dispozitive de protectie. Acesta este un generator complet de așteptare care poate fi utilizat în cazul unei pene de curent.
Calculul echipamentului de generare a gazelor în funcție de capacitate
Indiferent de scopul unității de alimentare, indicatorii ei tehnici și operaționali trebuie calculați înainte de cumpărare. Mai jos este un exemplu tipic de calcul pentru un grup electrogen pe gaz pentru un sistem de încălzire a casei.
Puterea unității trebuie să fie mediată în raport cu suprafața sălii de operație țintă, ținând cont de următoarea relație: 1 kW de potențial de putere din amestecul de gaze generat la 10 m2. Deci, pentru un șantier de 50 m2, va fi necesară o instalație de cel puțin 5 kW, iar dacă suprafața unității de producție este de 1000 m2, atunci va fi necesar un sistem de încălzire de cel puțin 100 kW. Dar asta nu este tot. Pentru fiecare deschidere din perete se face un adaos de aproximativ 1 kW, fara a lua in calcul modificarile pentru conditiile climatice. Ca urmare, un obiect cu o suprafață totală de 1000 m2 cu 10 ferestre și 5 uși va necesita utilizarea unei unități cu o capacitate de cel puțin 1015 kW.
Protehnologie
Generatoarele de gaz sunt excelente pentru sarcinile de bază de generare a energiei. Deci, dacă unitățile convenționale cu combustibil solid au o eficiență de 60%, atunci omologii cu gaz - mai mult de 80%. Există, de asemenea, nuanțe pozitive de serviciu. Deoarece arderea completă are loc în cameră cu îndepărtarea amestecului de dioxid de carbon, nu este necesară curățarea specială suplimentară a pereților echipamentului. Desigur, există și beneficii economice. Cel mai simplu generator de gaz pe lemne poate economisi până la 30-40% în comparație cu încălzitoarele electrice și cazanele care oferă un efect termic similar.
Dezavantaje ale tehnologiei
Avantajele generatoarelor de gaz ar putea face din ele principalele mijloace de generare a energiei electrice și termice, dacă nu pentru punctele slabe. În primul rând, ele includ natura multicomponentă a părților funcționale. În ciuda principiului simplu de funcționare, setul generator de gaz conține multe elemente interdependente, ceea ce complică asamblarea și controlul sistemului. De asemenea, merită subliniată necesitatea de a menține constant arderea prin încărcarea materiilor prime combustibile. Într-o producție funcțională, acest lucru trebuie făcut în mod regulat, astfel încât nu se va putea face fără automatizarea controlului.
Viitorul tehnologiilor de generare a gazelor
Dezvoltarea continuă a unităților generatoare de gaz este susținută de combinația lor organică cu celulele cu biocombustibil, care sunt necondiționat una dintre cele mai promițătoare surse de combustibil. LAîn direcția optimizării structurilor pentru pelete și brichete, acest concept este mai probabil să fie promovat. Cât despre generatoarele de gaz pentru autoturisme, la nivel industrial, dezvoltarea acestora se poate justifica și economic. Apropo, aproximativ 2 kg de combustibil ieftin produc la fel de multă energie pentru o mașină ca și 1 litru de benzină. Cu toate acestea, procesul de dezvoltare în această direcție este încă îngreunat de necesitatea de a complica proiectarea mașinilor și de apariția unor noi generatoare competitive, care înlocuiesc și motoarele convenționale cu ardere internă.
Concluzie
Sistemele de generare a energiei electrice și lichide de astăzi se opun din ce în ce mai mult tehnologiilor de energie alternativă. Pentru același mediu gospodăresc, au fost produse de multă vreme panouri solare complete și baterii geotermale. Ce loc poate ocupa un generator modern de gaz în această luptă competitivă? Aceasta nu este soluția cea mai practică pentru uz casnic din cauza dimensiunilor mari ale echipamentului și a întreținerii grele. Cu toate acestea, industria este destul de interesată de astfel de instalații, deoarece vă permit să contați pe economii impresionante fără a reduce puterea.
