Практиката да се използват дърва за огрев като гориво в наше време, дори по отношение на котелното оборудване, изглежда остаряла. И все пак този принцип на работа на енергийните системи има неоспорими предимства, което съответно се отразява в появата на нови технологични концепции. В този случай се разглежда газогенераторна инсталация, чиито експлоатационни характеристики отдавна привличат вниманието на дизайнери от автомобилната индустрия. Разбира се, не се говори за традиционно изгаряне на дърва под капака, но енергията, генерирана от такива агрегати, е пряко свързана с изгарянето на твърди горива.
Проектиране на оборудване за генериране на газ
Оборудването се състои от преобразувател, вентилатор, скрубер, вход за тръбопроводинфраструктура, горивни камери и свързващи фитинги. Проектирането се ръководи от условията на термична обработка на твърдо гориво с цел генериране на топлинна или електрическа енергия. Може да бъде моноблок или модулен монтаж с възможност за подмяна на отделни елементи. Корпусите на компонентите са изработени от метал (листова стомана) чрез заваряване. В долната част е монтирана метална платформа, която може да бъде допълнена с ходова част, в зависимост от конкретното дизайнерско решение. В горната част обикновено се организира система за зареждане с бункер, към която са свързани канали за подаване на кислород. В промишлените газогенериращи инсталации за генериране на електроенергия понякога се предвиждат механични елементи за зареждане на гориво с автоматично регулиране. Но в този случай горивната камера трябва да бъде снабдена и със специални индикатори, които ще дадат команда за добавяне на следващата порция гориво.
Функционални зони на газовия генератор
Цялото вътрешно пространство на блока може условно да бъде разделено на четири отдела:
- Зона за сушене. Един вид камера за приготвяне на гориво, в която същите дърва за огрев придобиват оптимална температура без излишна влага. Обикновено температурният режим в тази зона е 150-200 ° С.
- Зона за суха дестилация. Друг етап от приготвянето на твърдо гориво, но при условия на по-висок температурен режим до 500 °C. На този етап газогенераторът овъглява дървото, за да отстрани катран, киселини и други нежелани вещества от него.
- Зонаизгаряне. Тази секция се намира на нивото на свързване на въздуховодите, през които въздухът се насочва за поддържане на стабилността на горене. Конструктивно това е конвенционална горивна камера, която присъства във всички котли на твърдо гориво. Средната температура в него варира от 1100 до 1300 °C.
- Зона за възстановяване. Площта между решетката и горивната камера. По аналогия със съвременните пиролизни котли, този участък може да се представи като място за повторно изгаряне. Тук от горивната зона влизат горещи въглища, които могат да бъдат отстранени или незабавно изхвърлени.
Принципът на работа на газогенераторния комплект
Работният процес на това оборудване се основава на непълната обработка на въглерода, освободен при изгарянето на горивото. Както дърва за огрев с въглища, така и биоматериали като торфени брикети, пелети или гранули от отпадъци от дървопреработващата промишленост могат да действат като твърди горивни елементи. Полученият въглерод, когато взаимодейства с подаваните въздушни потоци, може да прикрепи кислородни атоми към себе си. Полученият газ може потенциално да достави количество енергия, съответстващо само на 30% от първоначално зареденото гориво, от което е произведен. От друга страна, за преработката на въглерода са необходими много по-малко ресурси - най-малкото е необходим кислород в минимално количество. И вече в процеса на вторично изгаряне, газогенераторният блок генерира целева енергия, подходяща за използване. На този етап различнипреобразуватели и батерии - в зависимост от вида на енергията, която се планира да се получи от сместа газ-въздух.
Възможност на оборудване за генериране на газ
Съчетаването на принципите на изгаряне на изкопаеми горива с генериране на газ се смяташе още в началото на 20-ти век. Освен това има успешни практически разработки в тази посока, които заменят по-разпространените по това време генератори за преработка на възобновяеми енергийни източници. Днес, на фона на популяризирането на принципите за рационално използване на ресурсите с акцент върху енергоспестяването, концепцията за термохимично преобразуване на отпадъци и растителна биомаса отново става актуална. И дори газогенератори с малък капацитет от 70-80 kW могат да се използват в комунални услуги или селско стопанство, където местните отпадъчни продукти ще се използват като гориво. Така например има практика такива инсталации да се експлоатират в поливните системи на стопанствата при пълна автономност за 4-5 ч. Оборудването от 150 kW намира своето място в големи индустрии, в обслужващи зони и големи енергозависими съоръжения.
Прилагане на технологии за генериране на газ в индустрията
За първи път технологиите за генериране на газ започнаха да се използват в стъкларската и металургичната промишленост в Европа, а в СССР те намериха своето място в националната икономика. Например в средата на 20-ти век газогенераторните станции бяха разпределени в цялата страна, генерирайки до 3 MW отрастителна биомаса и торф. Съвременното оборудване забележимо добави към технологичното развитие. Днес това са цели комплекси, снабдени със средства за автоматично и дори роботизирано управление под управлението на компютър. Мощността на газогенераторите за производство на електроенергия в промишления сектор е средно 300-350 kW. В някои случаи това са цели химически заводи със строги изисквания към горивните материали. Такива агрегати се използват в големи индустриални комплекси за обслужване на няколко системи за потребление наведнъж - захранващи агрегати (машини, поточни линии, динамо, компресори), осветителни устройства, вентилационна инфраструктура и др.
Газогенератори в транспортното инженерство
Практиката за модифициране на автомобили за монтаж на газови генератори започва още през предвоенните години. На много машини, като част от тази модернизация, беше инсталиран високопроизводителен електрически генератор, тъй като беше необходимо да се осигури достатъчно мощен поток от кислородно налягане. За това е използван електрически вентилатор. Най-забележителните разработки от този тип включват камионите GAZ-AA и тритонните ZIS-5, чиито газови генератори осигуряват пробег до 80-90 км на една бензиностанция. Това не е много, но в условията на недостиг на течно гориво в горското стопанство това решение се оправда напълно икономически. Що се отнася до днес, преобразуването на конвенционалните ICE автомобили също е мотивирано главно от интересите за пестене на енергия. Има успешни примери за преобразуване на автомобили GAZ-24 иAZLK-2141, които изминават до 120 км на една бензиностанция, поддържайки ограничението на скоростта в диапазона 80-90 км/ч.
Как да си направим газов генератор за кола със собствените си ръце?
Можете да приложите този принцип, без да се свързвате със специалисти у дома и сами. Общите инструкции за такъв ъпгрейд могат да бъдат представени по следния начин:
- Организира се бункер за зареждане. Обикновено се използва газов цилиндър с вместимост 40-50 литра. В него се изрязва дъното, а в гърлото се прави отвор или прозорец за пълнене на гориво. Струва си да се съсредоточите върху използването или на дребнозърнести въглища, или на пелети.
- Решетката е монтирана, за да поеме основния товар.
- Изработват се циклонен филтър и копие, които да поемат топлинния товар. Независимо от вида на използваното твърдо гориво, то ще отделя продукти от горенето под формата на пепел и прах. Тези отпадъци трябва да бъдат уловени веднага след като бъдат изпуснати от филтъра.
- Монтаж на радиатора. Този компонент ще изпълнява функцията за охлаждане на газовата смес. За инсталация на газов генератор със собствените си ръце можете да направите радиаторна конструкция от водопроводни тръби. Важно е само правилно да се изчисли напречното сечение за оптимална подготовка на въглерода.
- Създаване на фин филтър. От съвременни мембранни материали е възможно да се изработи амортисьор за многостепенно пречистване на сместа газ-въздух, което ще увеличи мощността на генератора.
- Връзка към двигателя. Последният етап, по време на който, с помощта на пътуване до работното мястотръбите са свързани към двигателя, за да насочват пречистената газова смес към него.
Домакински газови генератори
Оборудването за домашен котел също се подобрява, добавяйки нова функционалност и оперативни възможности. За тази зона се предлагат газогенераторни комплекти до 150 kW за LPG (втечнен въглероден газ), в комплект със система за течно охлаждане, зарядно устройство и защитни устройства. Това е пълен резервен генератор, който може да се използва в случай на прекъсване на тока.
Изчисляване на оборудване за генериране на газ по капацитет
Независимо от предназначението на захранващия блок, неговите технически и експлоатационни показатели трябва да бъдат изчислени преди покупка. По-долу е даден типичен пример за изчисление за газогенераторен комплект за домашна отоплителна система.
Мощността на уреда трябва да бъде осреднена спрямо площта на целевата операционна зала, като се има предвид следната зависимост: 1 kW мощностен потенциал от генерираната газова смес на 10 m2. Така че за обект от 50 m2 ще е необходима инсталация от най-малко 5 kW, а ако площта на производственото съоръжение е 1000 m2, тогава ще е необходима отоплителна система от най-малко 100 kW. Но това не е всичко. За всеки отвор в стената се добавя приблизително 1 kW, без да се броят измененията за климатичните условия. В резултат на това обект с обща площ от 1000 m2 с 10 прозореца и 5 врати ще изисква използването на блок с мощност най-малко 1015 kW.
Професионалиститехнология
Газовите генератори са чудесни за основни задачи за производство на електроенергия. Така че, ако конвенционалните агрегати за твърдо гориво имат ефективност от 60%, тогава газовите колеги - повече от 80%. Има и положителни нюанси на обслужването. Тъй като в камерата се извършва пълно изгаряне с отстраняване на сместа от въглероден диоксид, не е необходимо допълнително специално почистване на стените на оборудването. Разбира се, има и икономически ползи. Най-простият газов генератор на дърва може да спести до 30-40% в сравнение с електрически нагреватели и котли, които осигуряват подобен топлинен ефект.
Недостатъци на технологията
Предимствата на газовите генератори биха могли да ги превърнат в основно средство за генериране на електрическа и топлинна енергия, ако не и слабости. На първо място, те включват многокомпонентния характер на функционалните части. Въпреки простия принцип на работа, газогенераторният комплект съдържа много взаимозависими елементи, което усложнява сглобяването и управлението на системата. Също така си струва да се подчертае необходимостта от постоянно поддържане на горенето чрез зареждане на горивни суровини. В работещо производство това трябва да се прави редовно, така че няма да е възможно без автоматизация на управлението.
Бъдещето на технологиите за производство на газ
Продължаващото развитие на газогенераторните агрегати се подкрепя от тяхната органична комбинация с биогоривни клетки, които безусловно са един от най-обещаващите източници на гориво. ATв посока на оптимизиране на конструкциите за пелети и брикети, тази концепция е по-вероятно да бъде популяризирана. Що се отнася до газовите генератори за автомобили, на индустриално ниво тяхното развитие може да се оправдае и икономически. Между другото, около 2 кг евтини горивни материали произвеждат толкова енергия за автомобил, колкото 1 литър бензин. Процесът на развитие в тази посока обаче все още е възпрепятстван от необходимостта от усложняване на дизайна на автомобилите и появата на нови конкурентоспособни генератори, които също заменят конвенционалните двигатели с вътрешно горене.
Заключение
Електрическите и течни системи за производство на енергия днес все повече се противопоставят на алтернативни енергийни технологии. За една и съща битова среда отдавна се произвеждат цялостни слънчеви панели и геотермални батерии. Какво място може да заеме модерен генератор на газ в тази конкурентна борба? Това не е най-практичното решение за домашна употреба поради големия размер на оборудването и трудната поддръжка. Въпреки това индустрията е доста заинтересована от подобни инсталации, тъй като те ви позволяват да разчитате на впечатляващи спестявания, без да намалявате мощността.
