Генератор древесного газа - Wood gas generator - Wikipedia

Dodge V10, тянущий сено с древесный газ. Система газификатора Кита
Санта-Гоу, Kanagawa Chuo Kotsu Co., Ltd.

А генератор древесного газа это газификация агрегат, перерабатывающий древесину или уголь в древесный газ, а синтез-газ состоящий из атмосферный азот, монооксид углерода, водород, следы от метан, и другие газы, которые после охлаждения и фильтрации могут затем использоваться для питания двигатель внутреннего сгорания или для других целей. Исторически генераторы древесного газа часто устанавливались на автомобили, но текущие исследования и разработки в основном сосредоточены на стационарных установках.

История

Происхождение

Адлер Дипломат во Вторую мировую с генератором древесного газа

Газификация была важной и распространенной технологией в 19 и начале 20 века. Городской газ добыча из угля широко использовалась, в основном, для освещения. Когда неподвижен двигатель внутреннего сгорания на основе Цикл Отто стали доступными в 1870-х годах, они начали заменять паровые машины в качестве первичных двигателей на многих работах, требующих стационарной движущей силы. Принятие ускорилось после того, как двигатель Отто патент истек в 1886 году. Возможности и практическая применимость газификации к двигатель внутреннего сгорания были хорошо изучены с самых первых дней их разработки.

В 1873 г. Таддеус С. К. Лоу разработал и запатентовал процесс водяного газа, с помощью которого большое количество водород газ может быть произведен для бытового и коммерческого использования для отопления и освещения. В отличие от обычного угольного или коксового газа, который использовался в коммунальном хозяйстве, этот газ служил более эффективным топливом для отопления.

В конце 19 века двигатели внутреннего сгорания обычно работали на городском газе, а в начале 20 века многие стационарные двигатели перешли на использование производитель газа создан из кокс который был существенно дешевле городского газа, основанного на перегонке (пиролизе) более дорогого угля.

Газификатор Имберта на Форд грузовик, переоборудованный в трактор, Музей старинных тракторов Пера Ларссона, Швеция, 2003 г.

В течение Вторая Мировая Война бензин был нормирован и в дефиците. Из-за нехватки бензина из нефти пожилые люди вспомнили, как строить газификаторы как для древесины, так и для угля, и как переводить двигатели внутреннего сгорания для работы на газовом топливе, а также активно производились генераторы древесного газа. В Великобритании, Франции, Соединенных Штатах и ​​Германии большое количество таких генераторов было построено или импровизировано для преобразования древесины и угля в топливо для транспортных средств. Коммерческие генераторы производились до и после войны для использования в особых обстоятельствах или в проблемные экономики. Некоторые генераторы древесного газа времен Второй мировой войны были типа "Имбер" с нисходящим потоком, разработанные французским изобретателем примерно в 1920 году. Жорж Имбер.

Германия производила блоки Газогена для транспортных средств, включая легковые автомобили, грузовики, артиллерийские тягачи и даже танки, чтобы сохранить ограниченные запасы топлива.[1] Даже в странах, не участвующих в боевых действиях, таких как Швеция или же Бразилия Газоген был популярен, так как добыча нефти становилась все труднее. В Бразилии гонщик по имени Чико Ланди выиграл на Сан-Паулу с Интерлагос в 1944 году, управляя автомобилем Alfa Romeo с дровяным газом.[2]

Угольная добыча городского газа в основном была вытеснена нефтяным и природным газом. Однако Великобритания продолжала использовать городской угольный газ до Северное море открытия природного газа в 1960-х и 1970-х годах.

После Второй мировой войны

Saab 99 работает на древесный газ в Финляндии. Газогенератор находится на прицепе.

Когда цены на нефть выросли, интерес к генераторам древесного газа возобновился. Соединенные штаты Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) опубликовало книгу в марте 1989 года, в которой описывалось, как построить газовый генератор в чрезвычайной ситуации, когда не было нефти.[3] В нем описана конструкция, называемая «газогенератор с нисходящим потоком с расслоением», которая решает несколько недостатков более ранних типов.

В Евросоюз спонсировал проект по древесному газу в Гюссинг, Австрия, начиная с 2005 г. Этот проект представлял собой электростанцию ​​с генератором древесного газа и газовым двигателем для преобразования древесного газа в 2МВт электрическая мощность и 4,5 МВт тепла. Также было экспериментальное устройство для использования Процесс Фишера-Тропша преобразовать древесный газ в дизельное топливо. К октябрю 2005 года 5 кг древесины можно было превратить в 1 литр топлива.

В Корейская Народно-Демократическая Республика (Северная Корея) также известны грузовики, работающие на древесных газогенераторах. Грузовики распространены за пределами Пхеньян и находятся в сельской местности и небольших городах. Эти грузовики используются из-за санкций, наложенных на Северную Корею в отношении импорта нефти и газа. [4] [5] [6] [7]

Дизайн

Схема газогенератора

Существует обширная литература по газовым заводам, городскому газу, производству газа, древесному газу и производственному газу, которая теперь стала общественным достоянием из-за своего возраста.[8]

Наиболее успешные генераторы древесного газа, используемые в Европе и Соединенных Штатах, представляют собой некоторые вариации более ранней конструкции Имберта. В генераторах древесного газа часто используется древесина; тем не мение, уголь также может использоваться в качестве топлива. Он более плотный и производит более чистый газ без смолистых летучих веществ и чрезмерного содержания воды в древесине.

Генератор древесного газа FEMA является (по определению руководства FEMA) аварийным газификатором. Он разработан для быстрой сборки в условиях настоящего топливного кризиса. Эта упрощенная конструкция имеет явные преимущества по сравнению с более ранними европейскими установками, такими как более легкая дозаправка и конструкция, но она менее популярна, чем более ранняя конструкция Имберта из-за значительных новых проблем, которые включают отсутствие фиксированной зоны окисления и позволяют зоне окисления постепенно увеличиваться до большая площадь, вызывающая понижение температуры; более низкий Рабочая Температура приводит к деготь производства, и в нем отсутствует зона истинного восстановления, что еще больше увеличивает склонность этой конструкции к образованию гудрона. Смола в потоке древесного газа считается грязным газом, и смола быстро склеивает двигатель, что может привести к заклиниванию клапанов и колец.

Новая конструкция, известная как газификатор Кейта, улучшает установку FEMA, обеспечивая значительную рекуперацию тепла и устраняя проблему смол. Тестирование в Обернском университете показало, что он на 37% эффективнее бензинового.[9] Эта система установила мировой рекорд скорости для транспортных средств, работающих на биомассе.[10] и совершил несколько туров по пересеченной местности.[11][12]

Организация Объединенных Наций выпустила документ FOA 72.[13] с подробностями о конструкции и конструкции их генераторов древесного газа, а также в техническом документе 296 Всемирного банка.[14]

Преимущества

Генераторы древесного газа имеют ряд преимуществ перед использованием нефть топливо:

Недостатки

Недостатками древесных газогенераторов являются:

  • большой конкретный размер
  • относительно низкая стартовая скорость; время, чтобы нагреть первоначально холодную партию древесины до необходимого уровня температуры, может занять несколько минут, а на более крупных предприятиях даже часы, пока не будет достигнута проектная мощность.
  • периодическое сжигание, которое есть в некоторых конструкциях и которое регулярно прерывает процесс производства газа.
  • операция останова из-за высокого уровня нагрузки затруднена (например, остановка двигателя, работающего на газе): остаточное тепло все еще производит газ, который на определенное время покидает газогенератор либо без контроля, либо должен использоваться в горелка
  • первичный горючий топливный газ, образующийся при газификации, монооксид углерода: это преднамеренный топливный продукт, который впоследствии сжигается до безопасного углекислый газ в двигателе (или другом приложении) вместе с другими топливными газами; однако постоянное воздействие окиси углерода может быть смертельным для человека даже в малых и средних концентрациях.
  • то влажность древесины (обычно от 15 до 20%) и водяной пар образованный атомами O и H самой сухой древесины (около 0,4 литра воды, содержащей органические вещества на кг сухой древесины), конденсируется во время процедуры охлаждения и фильтрации газа с образованием жидкости (см. также древесная смола ), что требует специфических Сточные Воды лечение. Для такой обработки требуется от 25 до 35% энергии производимого древесного газа.

Соображения безопасности

При неправильном проектировании и использовании существует значительная вероятность травм или смерти из-за древесного газа, содержащего большой процент ядовитых веществ. монооксид углерода (CO) газ. Газификаторы древесины проверенной конструкции и тщательно протестированной конструкции считаются безопасными для использования на открытом воздухе или в частично замкнутом пространстве, например, под навесом, открытым для воздуха с двух сторон; они также могут считаться относительно безопасными для использования в очень хорошо вентилируемых (например, отрицательное давление ) внутреннее пространство, не связанное с каким-либо внутренним помещением, используемым для сна, оборудованное резервными (более 1), полностью независимыми, с батарейным питанием, регулярно проверяемыми на содержание окиси углерода детекторы газа. Тем не менее, благоразумие должно диктовать, что любая экспериментальная конструкция газогенератора для древесины или новая конструкция должны быть тщательно протестированы на открытом воздухе, и только на открытом воздухе, всегда с «приятелем» и с постоянной бдительностью на предмет любых признаков головной боли, сонливости или тошноты, поскольку это первые симптомы отравления угарным газом.

Кроме того, следует избегать смешения чрезмерных количеств воздуха и газа, поскольку это может привести к горению (взрыву) рассматриваемого газа, если присутствует источник горения. Долгосрочное хранение древесного газа, за исключением использования газгольдер Аппарат вытесняющего воду типа, не следует пытаться использовать из-за присутствующих в газе летучих элементов, которые, если дать возможность чрезмерно осаждаться, будут конденсироваться в емкости для хранения. Ни при каких обстоятельствах древесный газ не должен сжиматься до давления более чем на 1 бар (15 фунтов на кв. Дюйм) выше температуры окружающей среды, поскольку это может вызвать конденсацию летучих веществ, а также привести к серьезным травмам или смерти из-за окиси углерода или дефлаграции сосуд протекает или выходит из строя.[нужна цитата ]

Освещение в СМИ

В 2008 году на канале National Geographic Channel был показан пример проектирования и изготовления работающего грузовика, работающего на древесном газе. Планетная механика в восьмом эпизоде ​​«Автомобиль на дереве».[15]

В 2009 году еще один пример проектирования и изготовления работающего двигателя генератора на древесном газе был в сериале. Колония во втором эпизоде ​​первого сезона «Борьба за власть». Также используется в десятом эпизоде ​​«Исход» для приведения в действие машины для побега.

Этот грузовик установил рекорд скорости на суше для транспортных средств, работающих на биомассе, в сентябре 2011 г.

2010 г. Новости Матери-Земли В статье обсуждались и показывались фотографии двигателя, работающего на древесном газе, установленного на пикап.[16]В рамках научного сериала BBC "Bang Goes The Theory" Volkswagen Scirocco был преобразован в дизайн Мартина Бэкона для работы на использованная кофейная гуща, а после постройки в 2010 году он успешно переправлялся исключительно на кофе из Лондона в Манчестер. Часть команды сейчас работает над более продвинутым дизайном, ориентированным на максимальную скорость, а не на дальность.

14 сентября 2011 г. Bonneville Salt Flats грузовик, модифицированный двигателем, работающим на древесном газе, установил новый мировой рекорд скорости для транспортных средств, работающих на древесном газе, со скоростью 73 миль в час.[17]

В популярной радиопрограмме США Автомобильный разговор, звонивший в эпизоде ​​1201 (который вышел в эфир 7 января 2012 г. и впоследствии был назван «20 миль на древесную щепу»), описал автомобиль, работающий на древесном газе, в котором он ехал мальчиком во время Вторая Мировая Война в Германии. Хозяева не были знакомы с технологией, вероятно, потому, что она никогда не была широко распространена в США.

12 марта 2012 г. в эпизоде ​​2 сезона телесериала Выжившие Судного Дня, генератор древесного газа показан работающим на грузовике Ford и домашним электрогенератором преппер Скотт Хант на его многоакровом лесном участке в Южной Каролине.

Сербский телевизионный ситком "Водители грузовиков 2" (= "Камиондзие II") с 1983 года. В рамках сюжета рассказывается о газогенераторе, прикрепленном к шасси грузовика.

Статья появилась в Новости Матери-Земли в апреле 2012 года с участием газификатора Кейта, демонстрацией изображений и беседой с изобретателем Уэйном Кейтом.[18]

В документальном фильме BBC Ферма военного времени, Эпизод 5 (эфир октябрь 2012 г.) они построили машину скорой помощи, работающую на угле, в соответствии со спецификациями машины 1943 года, работающей на газе.[19]

В 3 сезоне Горные Мужчины На канале History Channel показано, как Юстис Конвей управляет пикапом Toyota с газовым топливом для перевозки грузов.

Финский премьер-министр Юха Сипиля Некоторое внимание СМИ привлекла также машина, работающая на древесном газе, которую он построил в качестве хобби перед своей политической карьерой.[20]"Эль Камина", 1987 модельный год Шевроле Эль Камино, это самый быстрый автомобиль, работающий на древесном газе, 140 км / ч, 87 миль / ч. Видеть http://www.ekoautoilijat.fi/tekstit/kuvatekstit/ElCamina.htm.

Список имеющихся в продаже систем

Лишь несколько компаний производят системы газификации древесины на коммерческой основе. Список можно найти здесь ниже. Поскольку системы древесного газа имеют тенденцию быть довольно большими, большинство из них сосредоточено на стационарных применениях (производство электроэнергии). Некоторые из них могут подходить для встраивания в автомобили.[21][22]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Форум дю Фронт де л'Эст". Восточный фронт.
  2. ^ Вулф, Джоэл (2010), Автомобили и прогресс: бразильские поиски современности, Нью-Йорк: Oxford UP, стр. 108, ISBN  978-0-19-517456-4
  3. ^ Х. Лафонтен, Ф. П. Циммерман (1989) Конструкция упрощенного генератора древесного газа для заправки двигателей внутреннего сгорания в нефтяной аварийной ситуации, Публикация FEMA
  4. ^ https://grist.org/article/2011-07-18-north-korea-runs-on-wood-burning-trucks/
  5. ^ https://www.flickr.com/photos/tpeddle/4956353820
  6. ^ https://nautilus.org/napsnet/napsnet-special-reports/sanctions-on-north-korean-oil-imports-impacts-and-efficacy/
  7. ^ http://china-defense.blogspot.com/2013/11/north-koreas-wood-burning-m military.html
  8. ^ Литературу по истории и производству древесных и угольных газовых генераторов можно найти с помощью проектов по оцифровке онлайн-книг, таких как Google Книги, и у них часто есть такие материалы, которые можно загрузить полностью, поскольку они перешли в всеобщее достояние из-за их возраста. Например, если вы введете поисковый запрос "Промышленный газ", "Производство и производство газа" или "Газовые генераторы" на Google Книги даст много полных книг по этому предмету, которые могут удовлетворить аппетит того, кто интересуется история техники или хорошо послужить экспериментатору-любителю, даже если они устарели.
  9. ^ Д-р Дэвид Брансби (10 июля 2010 г.). "Результаты теста Обернского университета". Драйв по дереву. Получено 2012-04-12.
  10. ^ Д-р Дэвид Брансби (28 декабря 2011 г.). «Уэйн Кейт устанавливает новый мировой рекорд скорости древесного газа». Biofuels Digest. Архивировано из оригинал на 2016-11-06. Получено 2012-04-12.
  11. ^ Д-р Дэвид Брансби (сентябрь 2008 г.). «Био-грузовик: от побережья до побережья и обратно». Обернский университет. Получено 2012-04-12.
  12. ^ Майкл Болтон (15 сентября 2011 г.). «Изобретатель из Спрингвилля, штат Алабама, побил рекорд в своем дровяном пикапе». Бирмингем Новости. Получено 2012-04-12.
  13. ^ Организация Объединенных Наций FOA 72
  14. ^ Технический документ Всемирного банка 296
  15. ^ [1] поиск Гугл
  16. ^ Рик Бейтс (февраль – март 2010 г.). «Используйте генератор древесного газа для питания вашего грузовика». Новости Матери-Земли. Получено 2010-05-11.
  17. ^ Джон Рокхолд. "73 миль в час на древесном газе устанавливает новый рекорд". Новости Матери-Земли. Дата обращения 9.10.2011. Проверить значения даты в: | accessdate = (помощь)
  18. ^ Ричард Фройденбергер (апрель – май 2012 г.). "Мастер древесного газа". Новости Матери-Земли. Получено 2012-04-12.
  19. ^ "Сайт BBC's Wartime Farm". BBC. Получено 2012-10-06.
  20. ^ Камино-драйв, крутой избранный лидер Финляндии, одобренный Ялопником. Jalopnik 20 апреля 2015. Дата обращения 7 июля 2015
  21. ^ GEK встраивается в автомобиль
  22. ^ Foutch Manufacturing превращает LEAF в школьный автобус
  23. ^ Список дополнительных поставщиков генераторов древесного газа
  24. ^ Анимация двигателя Стирлинга
  25. ^ Пример двигателя Стирлинга с горячим воздухом

дальнейшее чтение

внешняя ссылка