Het gebruik van brandhout als brandstof in onze tijd, zelfs met betrekking tot ketelapparatuur, lijkt achterhaald. En toch heeft dit werkingsprincipe van energiesystemen onmiskenbare voordelen, wat dienovereenkomstig wordt weerspiegeld in de opkomst van nieuwe technologische concepten. In dit geval wordt een gasgeneratorinstallatie overwogen, waarvan de operationele kenmerken al lang de aandacht trekken van ontwerpers uit de auto-industrie. Natuurlijk is er geen sprake van traditionele houtverbranding onder de motorkap, maar de energie die door dergelijke units wordt opgewekt, houdt rechtstreeks verband met de verbranding van vaste brandstoffen.
Ontwerpen van gasopwekkingsapparatuur
De apparatuur bestaat uit een omvormer, een ventilator, een scrubber, een pijpleidinginlaatinfrastructuur, verbrandingskamers en verbindingsstukken. Het ontwerp wordt geleid door de omstandigheden van thermische verwerking van vaste brandstof om thermische of elektrische energie op te wekken. Het kan een monoblock of modulaire installatie zijn met de mogelijkheid om individuele elementen te vervangen. De componentbehuizingen zijn gemaakt van metaal (plaatstaal) door middel van lasmontage. In het onderste deel is een metalen platform gemonteerd, dat kan worden aangevuld met een onderstel, afhankelijk van de specifieke ontwerpoplossing. In het bovenste deel is meestal een laadsysteem met een bunker georganiseerd, waarop zuurstoftoevoerkanalen zijn aangesloten. In industriële gasopwekkingsinstallaties voor het opwekken van elektriciteit zijn soms mechanische brandstoflaadelementen met automatische instelling aanwezig. Maar in dit geval moet de verbrandingskamer ook worden voorzien van speciale indicatoren die een commando geven om de volgende portie brandstof toe te voegen.
Functiegebieden van de gasgenerator
De gehele interne ruimte van de unit kan voorwaardelijk worden verdeeld in vier afdelingen:
- Droogzone. Een soort brandstofvoorbereidingskamer, waarin hetzelfde brandhout de optimale temperatuur verkrijgt zonder overmatig vocht. Gewoonlijk is het temperatuurregime in dit gebied 150-200 ° С.
- Droge destillatiezone. Een andere fase in de bereiding van vaste brandstof, maar onder omstandigheden van een hoger temperatuurregime tot 500 °C. In dit stadium verkoolt de gasgenerator het hout om teer, zuren en andere ongewenste stoffen eruit te verwijderen.
- Zonebrandend. Dit gedeelte bevindt zich op het aansluitniveau van de luchtkanalen, waardoor lucht wordt geleid om de verbrandingsstabiliteit te behouden. Structureel is dit een conventionele verbrandingskamer, die aanwezig is in alle ketels voor vaste brandstoffen. De gemiddelde temperatuur daarin varieert van 1100 tot 1300 °C.
- Herstelzone. Het gebied tussen het rooster en de verbrandingskamer. Naar analogie met moderne pyrolyseketels kan dit gedeelte worden voorgesteld als een herverbrandingsplaats. Hete kolen komen hier uit de verbrandingszone binnen, die kunnen worden verwijderd of onmiddellijk kunnen worden verwijderd.
Het werkingsprincipe van de gasgeneratorset
Het werkproces van deze apparatuur is gebaseerd op de onvolledige verwerking van koolstof die vrijkomt bij de verbranding van brandstof. Zowel brandhout met kolen als biomaterialen zoals turfbriketten, pellets of korrels uit afval van de houtverwerkende industrie kunnen fungeren als vaste brandstofelementen. De resulterende koolstof kan, bij interactie met de toegevoerde luchtstromen, zuurstofatomen aan zichzelf hechten. Het resulterende gas kan potentieel een hoeveelheid energie leveren die overeenkomt met slechts 30% van de aanvankelijk geladen brandstof waaruit het is geproduceerd. Aan de andere kant zijn er veel minder middelen nodig om koolstof te verwerken - er is in ieder geval zuurstof nodig in een minimale hoeveelheid. En al in het proces van secundaire verbranding genereert de gasgeneratoreenheid gerichte energie die geschikt is voor gebruik. In dit stadium zijn verschillendeconverters en batterijen - afhankelijk van het type energie dat naar verwachting zal worden verkregen uit het gas-luchtmengsel.
Capaciteit van gasopwekkingsapparatuur
Het combineren van de principes van het verbranden van fossiele brandstoffen met gasopwekking werd al in het begin van de 20e eeuw overwogen. Bovendien waren er succesvolle praktische ontwikkelingen in deze richting, die in de plaats kwamen van de meer gebruikelijke generatoren voor de verwerking van hernieuwbare energiebronnen. Vandaag, tegen de achtergrond van de popularisering van de principes van rationeel gebruik van hulpbronnen met de nadruk op energiebesparing, wordt het concept van thermochemische conversie van afval en plantaardige biomassa opnieuw relevant. En zelfs gasgeneratoren met een kleine capaciteit van 70-80 kW kunnen worden gebruikt in openbare nutsbedrijven of in de landbouw, waar lokale afvalproducten als brandstof zullen worden gebruikt. Het is bijvoorbeeld gebruikelijk om dergelijke installaties in de irrigatiesystemen van boerderijen gedurende 4-5 uur volledig autonoom te laten werken. Apparatuur vanaf 150 kW vindt zijn plaats in grote industrieën, in onderhoudsgebieden en grote energieafhankelijke voorzieningen.
Toepassing van gasopwekkingstechnologieën in de industrie
Voor het eerst werden gasgenererende technologieën gebruikt in de glas- en metallurgische industrie in Europa, en in de USSR vonden ze hun plaats in de nationale economie. Zo werden in het midden van de 20e eeuw gascentrales verspreid over het hele land, die tot 3 MW opwekten uitplantaardige biomassa en veen. Moderne apparatuur heeft merkbaar bijgedragen aan de technologische ontwikkeling. Tegenwoordig zijn dit hele complexen voorzien van automatische en zelfs robotbesturing onder besturing van een computer. Het vermogen van gasgeneratoren voor de opwekking van elektriciteit in de industriële sector is gemiddeld 300-350 kW. In sommige gevallen zijn dit hele chemische fabrieken met hoge eisen aan brandstofmaterialen. Dergelijke units worden gebruikt in grote industriële complexen om verschillende verbruikssystemen tegelijk te onderhouden - power units (werktuigmachines, assemblagelijnen, dynamo's, compressoren), verlichtingsapparatuur, ventilatie-infrastructuur, enz.
Gasgeneratoren in de transporttechniek
De praktijk van het aanpassen van auto's voor de installatie van gasgeneratoren begon in de vooroorlogse jaren. Op veel machines werd als onderdeel van deze modernisering een krachtige elektrische generator geïnstalleerd, omdat het nodig was om een voldoende krachtige stroom van zuurstofdruk te leveren. Hiervoor werd een elektrische ventilator gebruikt. De meest opvallende ontwikkelingen van dit type zijn de GAZ-AA-vrachtwagens en de ZIS-5 drie-tons, waarvan de gasgeneratoren een kilometerstand van maximaal 80-90 km bij één tankstation leverden. Dit is niet veel, maar in de omstandigheden van een tekort aan vloeibare brandstof in de bosbouw rechtvaardigde deze beslissing zich economisch volledig. Ook vandaag wordt de ombouw van conventionele ICE-auto's vooral ingegeven door het belang van energiebesparing. Er zijn succesvolle voorbeelden van de conversie van GAZ-24-auto's enAZLK-2141, die tot 120 km rijden bij één tankstation, waarbij de snelheidslimiet binnen het bereik van 80-90 km/u wordt gehandhaafd.
Hoe maak je met je eigen handen een gasgeneratorset voor een auto?
U kunt dit principe implementeren zonder thuis en alleen met specialisten in contact te komen. De algemene instructies voor een dergelijke upgrade kunnen als volgt worden weergegeven:
- Er wordt een laadbunker georganiseerd. Gebruik meestal een gasfles met een inhoud van 40-50 liter. De bodem wordt erin uitgesneden en in de nek wordt een gat of venster gemaakt voor het vullen van brandstof. Het is de moeite waard om je te concentreren op het gebruik van fijnkorrelige steenkool of pellets.
- Het rooster is gemonteerd om de hoofdbelasting op zich te nemen.
- Er wordt een cycloonfilter en een lans gemaakt om de warmtebelasting op te vangen. Ongeacht het type vaste brandstof dat wordt gebruikt, stoot het verbrandingsproducten uit in de vorm van as en stof. Dit afval moet onmiddellijk worden opgevangen nadat het door het filter is vrijgegeven.
- De radiator monteren. Dit onderdeel zal de functie vervullen van het koelen van het gasmengsel. Voor een installatie van een gasgenerator met uw eigen handen, kunt u een radiatorstructuur maken van sanitaire leidingen. Het is alleen belangrijk om de doorsnede correct te berekenen voor een optimale koolstofvoorbereiding.
- Een fijn filter maken. Van moderne membraanmaterialen is het mogelijk om een demper te vervaardigen voor meervoudige zuivering van het gas-luchtmengsel, waardoor het vermogen van de stroomgenerator zal toenemen.
- Aansluiting op de motor. De laatste fase, waarin, met behulp van woon-werkverkeerleidingen zijn aangesloten op de motor om het gezuiverde gasmengsel ernaartoe te leiden.
Huishoudelijke gasgeneratoren
De uitrusting van de verwarmingsketel voor thuis wordt ook verbeterd en voegt nieuwe functionaliteit en operationele mogelijkheden toe. Voor dit gebied worden gasgeneratorsets tot 150 kW voor LPG (liquefied carbon gas) aangeboden, compleet met een vloeistofkoelsysteem, een acculader en beveiligingsapparatuur. Dit is een complete stand-by generator die ingezet kan worden bij stroomuitval.
Berekening van gasopwekkingsapparatuur naar capaciteit
Ongeacht het doel van de voedingseenheid, moeten de technische en operationele indicatoren vóór aankoop worden berekend. Hieronder ziet u een typisch rekenvoorbeeld voor een gasgeneratorset voor een verwarmingssysteem in huis.
Het vermogen van de unit moet worden gemiddeld ten opzichte van de oppervlakte van de beoogde operatiekamer, rekening houdend met de volgende relatie: 1 kW vermogenspotentieel uit het gegenereerde gasmengsel per 10 m2. Dus voor een site van 50 m2 is een installatie van minimaal 5 kW vereist en als de oppervlakte van de productiefaciliteit 1000 m2 is, is een verwarmingssysteem van minimaal 100 kW nodig. Maar dat is niet alles. Voor elke opening in de muur wordt een toevoeging van ongeveer 1 kW gedaan, wijzigingen voor klimatologische omstandigheden niet meegerekend. Hierdoor zal voor een object met een totale oppervlakte van 1000 m2 met 10 ramen en 5 deuropeningen het gebruik van een unit met een vermogen van minimaal 1015 kW nodig zijn.
Prostechnologie
Gasgeneratoren zijn geweldig voor basistaken voor stroomopwekking. Dus als conventionele vastebrandstofeenheden een efficiëntie van 60% hebben, dan gastegenhangers - meer dan 80%. Er zijn ook positieve nuances van service. Aangezien de volledige verbranding in de kamer plaatsvindt met de verwijdering van het kooldioxidemengsel, is een verdere speciale reiniging van de wanden van de apparatuur niet nodig. Natuurlijk zijn er ook economische voordelen. De eenvoudigste houtgestookte gasgenerator kan tot 30-40% besparen in vergelijking met elektrische kachels en boilers die een vergelijkbaar thermisch effect hebben.
Nadelen van technologie
De voordelen van gasgeneratoren zouden ze tot het belangrijkste middel kunnen maken voor het opwekken van elektrische en thermische energie, zo niet vanwege zwakke punten. Allereerst omvatten ze de multicomponent-aard van functionele onderdelen. Ondanks het eenvoudige werkingsprincipe bevat de gasgeneratorset veel onderling afhankelijke elementen, wat de montage en besturing van het systeem bemoeilijkt. Het is ook de moeite waard om de noodzaak te benadrukken om de verbranding constant in stand te houden door brandstofgrondstoffen te laden. In een werkende productie moet dit regelmatig gebeuren, dus het kan niet zonder controleautomatisering.
De toekomst van gasopwekkingstechnologieën
De verdere ontwikkeling van gasproductie-eenheden wordt ondersteund door hun organische combinatie met biobrandstofcellen, die onvoorwaardelijk een van de meest veelbelovende brandstofbronnen zijn. BIJin de richting van het optimaliseren van structuren voor pellets en briketten, zal dit concept waarschijnlijker worden gepromoot. Wat betreft gasgeneratoren voor auto's, op industrieel niveau, kan hun ontwikkeling zichzelf ook economisch rechtvaardigen. Trouwens, ongeveer 2 kg goedkope brandstofmaterialen produceren voor een auto evenveel energie als 1 liter benzine. Het ontwikkelingsproces in deze richting wordt echter nog steeds belemmerd door de noodzaak om het ontwerp van auto's te compliceren en de opkomst van nieuwe concurrerende generatoren, die ook conventionele verbrandingsmotoren vervangen.
Conclusie
Elektrische en vloeibare energieopwekkingssystemen worden tegenwoordig steeds meer tegengewerkt door alternatieve energietechnologieën. Voor dezelfde huishoudelijke omgeving worden al lang complete zonnepanelen en aardwarmtebatterijen geproduceerd. Welke plaats kan een moderne gasgenerator innemen in deze concurrentiestrijd? Dit is niet de meest praktische oplossing voor huishoudelijk gebruik vanwege de grote omvang van de apparatuur en het lastige onderhoud. De industrie is echter behoorlijk geïnteresseerd in dergelijke installaties, omdat ze u in staat stellen om op indrukwekkende besparingen te rekenen zonder het vermogen te verminderen.
