A tűzifa tüzelőanyagként való felhasználásának gyakorlata korunkban, még a kazánberendezésekkel kapcsolatban is, elavultnak tűnik. És mégis, az energiarendszerek ezen működési elvének tagadhatatlan előnyei vannak, ami ennek megfelelően az új technológiai koncepciók megjelenésében is megmutatkozik. Ebben az esetben egy gázgenerátor üzemet vesznek figyelembe, amelynek működési jellemzői már régóta felkeltették az autóipar tervezőinek figyelmét. Természetesen szó sincs hagyományos faégetésről a motorháztető alatt, de az ilyen egységek által termelt energia közvetlenül kapcsolódik a szilárd tüzelőanyagok elégetéséhez.
Gáztermelő berendezések tervezése
A berendezés egy átalakítóból, egy ventilátorból, egy gázmosóból és egy csővezeték-bemenetből állinfrastruktúra, égésterek és csatlakozó szerelvények. A tervezést a szilárd tüzelőanyag termikus feldolgozásának feltételei vezérlik a hő- vagy elektromos energia előállítására. Lehet monoblokk vagy moduláris telepítés, egyedi elemek cseréjének lehetőségével. Az alkatrészházak hegesztéssel fémből (acéllemezből) készülnek. Az alsó részbe egy fém platform van szerelve, amely a konkrét tervezési megoldástól függően futóművel is kiegészíthető. A felső részen általában bunkeres rakodási rendszert szerveznek, amelyhez oxigénellátó csatornák csatlakoznak. A villamosenergia-termelésre szolgáló ipari gáztermelő berendezésekben időnként automatikus beállítású mechanikus tüzelőanyag-betöltő elemeket is biztosítanak. De ebben az esetben az égésteret speciális jelzőkkel is el kell látni, amelyek parancsot adnak a következő üzemanyag adag hozzáadására.
A gázgenerátor funkcionális területei
Az egység teljes belső tere feltételesen négy részlegre osztható:
- Szárítási zóna. Egyfajta tüzelőanyag-előkészítő kamra, amelyben ugyanaz a tűzifa éri el az optimális hőmérsékletet felesleges nedvesség nélkül. Általában a hőmérséklet ezen a területen 150-200 ° С.
- Száraz desztillációs zóna. A szilárd tüzelőanyag előállításának egy másik szakasza, de magasabb hőmérsékleti feltételek mellett, 500 ° C-ig. Ebben a szakaszban a gázgenerátor elszenesíti a fát, hogy eltávolítsa belőle a kátrányt, savakat és egyéb nem kívánt anyagokat.
- Zónaégő. Ez a szakasz a légcsatornák csatlakozási szintjén található, amelyen keresztül a levegőt irányítják az égés stabilitásának fenntartása érdekében. Szerkezetileg ez egy hagyományos égéstér, amely minden szilárd tüzelésű kazánban megtalálható. Az átlagos hőmérséklet 1100 és 1300 °C között változik.
- Helyreállítási zóna. A rostély és az égéstér közötti terület. A modern pirolízis kazánokhoz hasonlóan ez a szakasz az újraégetés helyeként képzelhető el. Az égési zónából itt jut be a forró szén, amely eltávolítható vagy azonnal ártalmatlanítható.
A gázgenerátor-készlet működési elve
Ennek a berendezésnek a működési folyamata az üzemanyag elégetése során felszabaduló szén nem teljes feldolgozásán alapul. Mind a szénnel ellátott tűzifa, mind a bioanyagok, mint a tőzegbrikett, pellet vagy fafeldolgozó ipari hulladékból származó granulátum egyaránt használható szilárd tüzelőanyagként. A keletkező szén, amikor kölcsönhatásba lép a szállított levegőáramokkal, oxigénatomokat köthet magához. A keletkező gáz potenciálisan az eredetileg betöltött üzemanyag 30%-ának megfelelő mennyiségű energiát képes leadni, amelyből előállították. Másrészt sokkal kevesebb erőforrásra van szükség a szén feldolgozásához – legalább oxigénre van szükség minimális mennyiségben. És már a másodlagos égés folyamatában a gázgenerátor egység célzott, használatra alkalmas energiát állít elő. Ebben a szakaszban különfélekonverterek és akkumulátorok – attól függően, hogy a gáz-levegő keverékből milyen energiaforrást terveznek nyerni.
Gáztermelő berendezés képessége
A fosszilis tüzelőanyagok égetésének elveinek a gáztermeléssel való összekapcsolását már a 20. század elején fontolgatták. Sőt, ebben az irányban voltak sikeres gyakorlati fejlesztések, amelyek felváltották az akkoriban elterjedtebb generátorokat a megújuló energiaforrások feldolgozására. Napjainkban a racionális erőforrás-felhasználás elveinek népszerűsítése, az energiatakarékosság előtérbe helyezésével a hulladék és a növényi biomassza termokémiai átalakításának koncepciója ismét aktuálissá válik. És még a kis teljesítményű, 70-80 kW-os gáztermelők is használhatók a közművekben vagy a mezőgazdaságban, ahol a helyi hulladéktermékek tüzelőanyagként kerülnek felhasználásra. Például a gazdaságok öntözőrendszerében 4-5 órán keresztül teljesen önállóan üzemelnek ilyen berendezések. A 150 kW-tól kezdődő berendezések megtalálják a helyüket a nagy iparágakban, a szervizterületeken és a nagy energiafüggő létesítményekben.
Gáztermelési technológiák alkalmazása az iparban
A gáztermelő technológiákat először Európában kezdték el alkalmazni az üveg- és kohászati iparban, és a Szovjetunióban megtalálták a helyüket a nemzetgazdaságban. Például a 20. század közepén országszerte szétosztották a gáztermelő állomásokat, amelyek akár 3 MW-ot is termeltek.növényi biomassza és tőzeg. A modern berendezések érezhetően hozzájárultak a technológiai fejlődéshez. Ma már egész komplexumokról van szó, amelyek automata, sőt robotvezérlésű eszközökkel vannak ellátva számítógép vezérlése mellett. Az ipari szektorban villamosenergia-termelésre szolgáló gázgenerátorok teljesítménye átlagosan 300-350 kW. Bizonyos esetekben ezek teljes vegyi üzemek, amelyek szigorú követelményeket támasztanak az üzemanyagokra vonatkozóan. Az ilyen egységeket nagy ipari komplexumokban használják több fogyasztási rendszer egyidejű kiszolgálására - erőgépek (szerszámgépek, szerelősorok, dinamók, kompresszorok), világítóberendezések, szellőztető infrastruktúra stb.
Gázgenerátorok a közlekedéstechnikában
Az autók gázgenerátorok beépítésére történő módosításának gyakorlata a háború előtti években kezdődött. A modernizáció részeként sok gépen nagy teljesítményű elektromos generátort telepítettek, mivel az oxigénnyomás kellően erős áramlását kellett biztosítani. Ehhez elektromos ventilátort használtak. Az ilyen típusú fejlesztések közül a GAZ-AA teherautók és a háromtonnás ZIS-5 a legjelentősebbek, amelyek gázgenerátorai akár 80-90 km-es futásteljesítményt biztosítottak egy benzinkútnál. Ez nem sok, de az erdőgazdálkodás folyékony tüzelőanyag-hiánya közepette ez a döntés gazdaságilag teljes mértékben indokolt volt. A hagyományos ICE-autók átalakítását ma is elsősorban az energiatakarékosság motiválja. Sikeres példák vannak a GAZ-24 autók átalakítására ésAZLK-2141, amelyek egy benzinkúton akár 120 km-t is megtesznek, miközben a sebességkorlátozást 80-90 km/h tartományban tartják.
Hogyan készítsünk saját kezűleg gázgenerátor-készletet autóhoz?
Ezt az elvet anélkül is megvalósíthatja, hogy otthon és önállóan forduljon szakemberhez. Az ilyen frissítésekre vonatkozó általános utasítások a következők:
- Rakodóbunkert szerveznek. Általában 40-50 literes gázpalackot használjon. Az alját kivágják benne, a nyakba pedig lyukat vagy ablakot készítenek az üzemanyag betöltéséhez. Érdemes akár a finomszemcsés szén, akár a pellet felhasználására koncentrálni.
- A rács úgy van felszerelve, hogy viselje a fő terhelést.
- Ciklonszűrő és lándzsa készül a hőterhelés felvételére. A használt szilárd tüzelőanyag típusától függetlenül égéstermékeket bocsát ki hamu és por formájában. Ezt a hulladékot azonnal fel kell fogni, miután a szűrő kiengedi.
- A radiátor felszerelése. Ez az alkatrész a gázkeverék hűtésére szolgál. A gázgenerátor saját kezű telepítéséhez radiátorszerkezetet készíthet vízvezetékekből. Csak az optimális szén-előkészítés érdekében fontos a keresztmetszet helyes kiszámítása.
- Finom szűrő létrehozása. A modern membránanyagokból a gáz-levegő keverék többszintű tisztítására szolgáló csappantyú gyártható, ami növeli az áramfejlesztő teljesítményét.
- Csatlakozás a motorhoz. Az utolsó szakasz, melynek során az ingázás segítségévelcsövek vannak csatlakoztatva a motorhoz, hogy a tisztított gázkeveréket oda irányítsák.
Háztartási gázgenerátorok
Az otthoni kazán felszerelése is javul, új funkciókkal és működési képességekkel bővült. Erre a területre 150 kW-ig LPG (folyékony széngáz) gázgenerátor-készleteket kínálnak, kiegészítve folyadékhűtő rendszerrel, akkumulátortöltővel és védőberendezésekkel. Ez egy komplett készenléti generátor, amely áramszünet esetén használható.
Gáztermelő berendezések számítása kapacitás szerint
A tápegység rendeltetésétől függetlenül műszaki és működési mutatóit vásárlás előtt ki kell számítani. Az alábbiakban egy tipikus számítási példa látható egy lakásfűtési rendszer gázgenerátor-készletére.
Az egység teljesítményét a célműtő területéhez viszonyítva kell átlagolni, szem előtt tartva a következő összefüggést: 1 kW teljesítménypotenciál a keletkező gázkeverékből 10 m2-enként. Tehát egy 50 m2-es telephelyhez legalább 5 kW-os telepítésre van szükség, és ha a termelő létesítmény területe 1000 m2, akkor legalább 100 kW-os fűtési rendszerre lesz szükség. De ez még nem minden. A falban lévő minden egyes nyíláshoz körülbelül 1 kW-ot kell hozzáadni, nem számítva az éghajlati viszonyok miatti módosításokat. Ennek eredményeként egy 1000 m2 összterületű, 10 ablakkal és 5 ajtóval rendelkező objektumhoz legalább 1015 kW teljesítményű egységet kell használni.
Profiktechnológia
A gázgenerátorok nagyszerűek az alapvető energiatermelési feladatokhoz. Tehát, ha a hagyományos szilárd tüzelőanyag-egységek hatásfoka 60%, akkor a gázzal működő társaik több mint 80%. A szolgáltatásnak vannak pozitív árnyalatai is. Mivel a kamrában a teljes égés a szén-dioxid keverék eltávolításával megy végbe, a berendezés falainak további speciális tisztítása nem szükséges. Természetesen ennek gazdasági előnyei is vannak. A legegyszerűbb fatüzelésű gázgenerátor akár 30-40%-ot is megtakaríthat a hasonló hőhatást biztosító elektromos fűtőtestekhez és kazánokhoz képest.
A technológia hátrányai
A gázgenerátorok előnyei az elektromos és hőenergia előállításának fő eszközeivé tehetik őket, ha nem hiányoznak. Mindenekelőtt a funkcionális részek többkomponensű jellegét foglalják magukban. Az egyszerű működési elv ellenére a gázgenerátor-készlet sok egymástól függő elemet tartalmaz, ami megnehezíti a rendszer összeszerelését és vezérlését. Érdemes hangsúlyozni az égés folyamatos fenntartásának szükségességét is az üzemanyag-alapanyagok betöltésével. Egy működő gyártásban ezt rendszeresen meg kell tenni, így nem lesz lehetőség vezérlési automatizálás nélkül.
A gáztermelési technológiák jövője
A gáztermelő egységek folyamatos fejlesztését a bioüzemanyag-cellákkal való szerves kombináció támogatja, amelyek feltétel nélkül az egyik legígéretesebb üzemanyagforrás. NÁL NÉLa pellet és brikett szerkezetek optimalizálása irányában nagyobb valószínűséggel népszerűsítik ezt a koncepciót. Ami az autók gázgenerátorait illeti, ipari szinten ezek fejlesztése gazdaságilag is indokolttá teheti magát. Egyébként körülbelül 2 kg olcsó üzemanyag annyi energiát termel egy autó számára, mint 1 liter benzin. Az ilyen irányú fejlesztési folyamatot azonban továbbra is hátráltatja az autók tervezésének bonyolításának szükségessége és az új versenyképes generátorok megjelenése, amelyek a hagyományos belső égésű motorokat is felváltják.
Következtetés
Az elektromos és folyékony energiatermelő rendszereket manapság egyre inkább ellenzik az alternatív energiatechnológiák. Ugyanerre a háztartási környezetre már régóta gyártanak komplett napelemeket és geotermikus akkumulátorokat. Milyen helyet foglalhat el ebben a versenyharcban egy modern gázgenerátor? Ez nem a legpraktikusabb megoldás otthoni használatra a berendezések nagy mérete és a fáradságos karbantartás miatt. Az ipar azonban nagyon érdeklődik az ilyen telepítések iránt, mivel ezek lehetővé teszik, hogy lenyűgöző megtakarításokkal számoljon anélkül, hogy csökkentené a teljesítményt.
