Používanie palivového dreva ako paliva v našej dobe, dokonca aj v súvislosti so zariadením kotlov, sa zdá byť zastarané. A napriek tomu má tento princíp fungovania energetických systémov nepopierateľné výhody, čo sa teda odráža vo vzniku nových technologických konceptov. V tomto prípade sa uvažuje o zariadení na výrobu plynu, ktorého prevádzkové vlastnosti už dlho priťahujú pozornosť dizajnérov z automobilového priemyslu. Samozrejme, nehovorí sa o tradičnom spaľovaní dreva pod kapotou, ale energia generovaná takýmito jednotkami priamo súvisí so spaľovaním tuhých palív.
Návrhy zariadení na výrobu plynu
Zariadenie pozostáva z konvertora, ventilátora, práčky, vstupu do potrubiainfraštruktúra, spaľovacie komory a spojovacie armatúry. Návrh sa riadi podmienkami tepelného spracovania tuhého paliva za účelom výroby tepelnej alebo elektrickej energie. Môže ísť o monoblok alebo modulárnu inštaláciu s možnosťou výmeny jednotlivých prvkov. Kryty komponentov sú vyrobené z kovu (oceľového plechu) zváraním. V spodnej časti je namontovaná kovová plošina, ktorú je možné podľa konkrétneho konštrukčného riešenia doplniť o pojazd. V hornej časti je zvyčajne usporiadaný nakladací systém s bunkrom, ku ktorému sú pripojené kanály na prívod kyslíka. V priemyselných zariadeniach na výrobu plynu na výrobu elektriny sa niekedy používajú mechanické palivové plniace prvky s automatickým nastavovaním. V tomto prípade však musí byť spaľovacia komora vybavená aj špeciálnymi indikátormi, ktoré vydajú príkaz na pridanie ďalšej dávky paliva.
Funkčné oblasti generátora plynu
Celý vnútorný priestor jednotky je možné podmienečne rozdeliť do štyroch oddelení:
- Sušiaca zóna. Druh komory na prípravu paliva, v ktorej rovnaké palivové drevo získava optimálnu teplotu bez nadmernej vlhkosti. Zvyčajne je teplotný režim v tejto oblasti 150-200 ° С.
- Zóna suchej destilácie. Ďalší stupeň prípravy tuhého paliva, ale v podmienkach vyššieho teplotného režimu do 500 °C. V tejto fáze generátor plynu drevo zuhoľnieva, aby z neho odstránil decht, kyseliny a iné nežiaduce látky.
- Zónapálenie. Táto sekcia sa nachádza na úrovni pripojenia vzduchovodov, cez ktoré je nasmerovaný vzduch pre udržanie stability spaľovania. Štrukturálne ide o konvenčnú spaľovaciu komoru, ktorá je prítomná vo všetkých kotloch na tuhé palivá. Priemerná teplota v ňom kolíše od 1100 do 1300 °C.
- Zóna obnovenia. Priestor medzi roštom a spaľovacou komorou. Analogicky s modernými pyrolýznymi kotlami si túto časť možno predstaviť ako miesto opätovného spaľovania. Zo spaľovacej zóny sem vstupuje horúce uhlie, ktoré je možné odobrať alebo okamžite zlikvidovať.
Princíp činnosti plynového generátora
Pracovný proces tohto zariadenia je založený na neúplnom spracovaní uhlíka uvoľneného pri spaľovaní paliva. Palivové drevo s uhlím a biomateriály ako rašelinové brikety, pelety alebo granule z odpadu drevospracujúceho priemyslu môžu pôsobiť ako tuhé palivové prvky. Výsledný uhlík pri interakcii s prúdmi privádzaného vzduchu môže na seba viazať atómy kyslíka. Výsledný plyn môže potenciálne dodať množstvo energie zodpovedajúce iba 30 % pôvodne naloženého paliva, z ktorého bol vyrobený. Na druhej strane, na spracovanie uhlíka je potrebných oveľa menej zdrojov – aspoň kyslík je potrebný v minimálnom množstve. A už v procese sekundárneho spaľovania jednotka generátora plynu generuje cielenú energiu vhodnú na použitie. V tejto fáze rôznekonvertory a batérie - v závislosti od typu energie, ktorá sa plánuje získať zo zmesi plynu a vzduchu.
Schopnosť zariadení na výrobu plynu
Spojenie princípov spaľovania fosílnych palív s výrobou plynu sa uvažovalo už na začiatku 20. storočia. Navyše v tomto smere došlo k úspešnému praktickému vývoju, ktorý nahradil v tom čase bežnejšie generátory na spracovanie obnoviteľných zdrojov energie. Dnes, na pozadí popularizácie princípov racionálneho využívania zdrojov s dôrazom na úsporu energie, sa pojem termochemická premena odpadov a rastlinnej biomasy opäť stáva aktuálnym. A dokonca aj malokapacitné plynové generátory 70-80 kW môžu byť použité vo verejných službách alebo v poľnohospodárstve, kde sa ako palivo využijú miestne odpadové produkty. Napríklad, existuje prax prevádzkovania takýchto zariadení v zavlažovacích systémoch fariem v plnej autonómii po dobu 4-5 hodín. Zariadenia od 150 kW nachádzajú svoje miesto vo veľkých priemyselných odvetviach, v servisných oblastiach a veľkých energeticky závislých zariadeniach.
Aplikácia technológií výroby plynu v priemysle
Technológie na výrobu plynu sa prvýkrát začali využívať v sklárskom a hutníckom priemysle v Európe a v ZSSR si našli svoje miesto v národnom hospodárstve. Napríklad v polovici 20. storočia boli po celej krajine distribuované plynové stanice, ktoré vyrábali až 3 MW zrastlinná biomasa a rašelina. Moderné vybavenie výrazne prispelo k technologickému rozvoju. Dnes sú to celé komplexy vybavené prostriedkami automatického až robotického riadenia pod kontrolou počítača. Výkon plynových generátorov na výrobu elektriny v priemyselnom sektore je v priemere 300-350 kW. V niektorých prípadoch ide o celé chemické závody s prísnymi požiadavkami na palivové materiály. Takéto jednotky sa používajú vo veľkých priemyselných komplexoch na obsluhu niekoľkých odberných systémov naraz - pohonné jednotky (obrábacie stroje, montážne linky, dynamá, kompresory), osvetľovacie zariadenia, ventilačná infraštruktúra atď.
Generátory plynu v dopravnom inžinierstve
Prax upravovania automobilov na inštaláciu plynových generátorov sa začala v predvojnových rokoch. Na mnohých strojoch bol v rámci tejto modernizácie inštalovaný vysokovýkonný elektrický generátor, keďže bolo potrebné zabezpečiť dostatočne výkonný prietok tlakovania kyslíkom. Na tento účel bol použitý elektrický ventilátor. K najvýznamnejším vývojom tohto typu patria nákladné autá GAZ-AA a trojtonové ZIS-5, ktorých plynové generátory poskytovali na jednej čerpacej stanici dojazd až 80 - 90 km. Nie je to veľa, ale v podmienkach nedostatku tekutého paliva v lesnom hospodárstve sa toto rozhodnutie plne ekonomicky odôvodnilo. V súčasnosti je aj prestavba konvenčných automobilov ICE motivovaná najmä záujmami úspory energie. Existujú úspešné príklady konverzie automobilov GAZ-24 aAZLK-2141, ktoré na jednej čerpacej stanici prejdú až 120 km pri dodržaní rýchlostného limitu v rozsahu 80-90 km/h.
Ako vyrobiť plynový generátor pre auto vlastnými rukami?
Tento princíp môžete implementovať bez toho, aby ste doma a sami kontaktovali špecialistov. Všeobecné pokyny pre takýto upgrade možno znázorniť takto:
- Organizuje sa nakladací bunker. Zvyčajne používajte plynovú fľašu s objemom 40-50 litrov. V ňom je vyrezané dno a v hrdle je vytvorený otvor alebo okienko na plnenie paliva. Oplatí sa zamerať na použitie jemnozrnného uhlia alebo peliet.
- Rošt je namontovaný tak, aby prebral hlavnú záťaž.
- Vyrába sa cyklónový filter a dýza, aby prevzali tepelnú záťaž. Bez ohľadu na druh použitého tuhého paliva bude uvoľňovať produkty spaľovania vo forme popola a prachu. Tento odpad by mal byť zachytený ihneď po uvoľnení filtrom.
- Montáž radiátora. Tento komponent bude vykonávať funkciu chladenia zmesi plynov. Pre inštaláciu plynového generátora vlastnými rukami môžete vytvoriť konštrukciu chladiča z vodovodných potrubí. Dôležité je len správne vypočítať prierez pre optimálnu prípravu uhlíka.
- Vytvorenie jemného filtra. Z moderných membránových materiálov je možné vyrobiť klapku pre viacúrovňové čistenie zmesi plynu a vzduchu, ktorá zvýši výkon elektrocentrály.
- Pripojenie k motoru. Záverečná etapa, počas ktorej za pomoci dochádzaniak motoru sú pripojené potrubia, ktoré doň nasmerujú vyčistenú zmes plynov.
Generátory plynu pre domácnosť
Zariadenia domácich kotlov sa tiež zlepšujú, pridávajú nové funkcie a prevádzkové možnosti. Pre túto oblasť sú ponúkané plynové generátorové zostavy do 150 kW na LPG (skvapalnený uhlíkový plyn) doplnené o kvapalinový chladiaci systém, nabíjačku batérií a ochranné zariadenia. Toto je kompletný pohotovostný generátor, ktorý možno použiť v prípade výpadku prúdu.
Výpočet zariadenia na výrobu plynu podľa kapacity
Bez ohľadu na účel pohonnej jednotky je potrebné pred kúpou vypočítať jej technické a prevádzkové ukazovatele. Nižšie je uvedený typický príklad výpočtu pre plynový generátor nastavený pre domáci vykurovací systém.
Výkon jednotky by sa mal spriemerovať vzhľadom na plochu cieľovej operačnej sály, pričom treba mať na pamäti nasledujúci vzťah: 1 kW potenciálu výkonu z vytvorenej zmesi plynov na 10 m2. Takže pre pozemok s rozlohou 50 m2 bude potrebná inštalácia najmenej 5 kW, a ak je plocha výrobného zariadenia 1 000 m2, bude potrebný vykurovací systém s výkonom najmenej 100 kW. To však nie je všetko. Na každý otvor v stene sa pripočíta približne 1 kW, nepočítajúc úpravy pre klimatické podmienky. Výsledkom je, že objekt s celkovou plochou 1000 m2 s 10 oknami a 5 dverami bude vyžadovať použitie jednotky s výkonom najmenej 1015 kW.
Výhodytechnológia
Generátory plynu sú skvelé pre základné úlohy výroby energie. Takže, ak konvenčné jednotky na tuhé palivá majú účinnosť 60%, potom plynové náprotivky - viac ako 80%. Existujú aj pozitívne nuansy služby. Pretože úplné spaľovanie prebieha v komore s odstránením zmesi oxidu uhličitého, nie je potrebné ďalšie špeciálne čistenie stien zariadenia. Samozrejme, existujú aj ekonomické výhody. Najjednoduchší plynový generátor na drevo môže ušetriť až 30 – 40 % v porovnaní s elektrickými ohrievačmi a kotlami, ktoré poskytujú podobný tepelný efekt.
Nevýhody technológie
Výhody plynových generátorov by z nich mohli urobiť hlavný prostriedok na výrobu elektrickej a tepelnej energie, ak nie pre slabé stránky. V prvom rade zahŕňajú viaczložkový charakter funkčných častí. Napriek jednoduchému princípu činnosti obsahuje súprava plynového generátora mnoho vzájomne závislých prvkov, čo komplikuje montáž a ovládanie systému. Tiež stojí za to zdôrazniť potrebu neustáleho udržiavania spaľovania nakladaním palivových surovín. V fungujúcej výrobe sa to musí robiť pravidelne, takže bez automatizácie riadenia sa to nezaobíde.
Budúcnosť technológií výroby plynu
Neustály vývoj jednotiek na výrobu plynu je podporovaný ich organickou kombináciou s biopalivovými článkami, ktoré sú bezpodmienečne jedným z najsľubnejších zdrojov paliva. ATv smere optimalizácie štruktúr pre pelety a brikety sa tento koncept bude presadzovať skôr. Pokiaľ ide o generátory plynu pre automobily, na priemyselnej úrovni sa ich vývoj môže ospravedlniť aj ekonomicky. Mimochodom, asi 2 kg lacných palivových materiálov vyrobí toľko energie pre auto ako 1 liter benzínu. Proces vývoja v tomto smere však stále brzdí potreba komplikovať dizajn áut a vznik nových konkurenčných generátorov, ktoré nahrádzajú aj klasické spaľovacie motory.
Záver
Systémy na výrobu elektrickej a kvapalnej energie sú dnes čoraz viac proti technológiám alternatívnej energie. Pre rovnaké prostredie domácnosti sa už dlho vyrábajú kompletné solárne panely a geotermálne batérie. Aké miesto môže v tomto konkurenčnom boji zaujať moderný generátor plynu? Toto nie je najpraktickejšie riešenie pre domáce použitie kvôli veľkým rozmerom zariadenia a problematickej údržbe. Priemysel však má o takéto inštalácie veľký záujem, pretože vám umožňujú počítať s pôsobivými úsporami bez zníženia výkonu.
