Praksa korištenja ogrjevnog drveta kao goriva u naše vrijeme, čak iu odnosu na kotlovsku opremu, izgleda zastarjela. Pa ipak, ovaj princip rada energetskih sistema ima neosporne prednosti, što se, shodno tome, ogleda u nastanku novih tehnoloških koncepata. U ovom slučaju se razmatra plinsko-generatorsko postrojenje, čije su operativne karakteristike dugo privlačile pažnju dizajnera iz automobilske industrije. Naravno, nema govora o tradicionalnom sagorevanju drva ispod haube, ali energija koju proizvode takve jedinice direktno je povezana sa sagorevanjem čvrstih goriva.
Dizajn opreme za proizvodnju gasa
Oprema se sastoji od pretvarača, ventilatora, prečistača, ulaza za cjevovodinfrastrukturu, komore za sagorevanje i priključne armature. Dizajn je vođen uslovima termičke obrade čvrstog goriva u cilju generisanja toplotne ili električne energije. Može biti monoblok ili modularna instalacija sa mogućnošću zamjene pojedinačnih elemenata. Kućišta komponenti su izrađena od metala (čelični lim) zavarivanjem. U donjem dijelu je montirana metalna platforma, koja se može dopuniti voznim dijelom, ovisno o specifičnom dizajnerskom rješenju. U gornjem dijelu obično je organiziran utovarni sistem sa bunkerom, na koji su spojeni kanali za dovod kisika. U industrijskim instalacijama za generiranje plina za proizvodnju električne energije, ponekad su predviđeni mehanički elementi za punjenje goriva sa automatskim podešavanjem. Ali u ovom slučaju, komora za sagorijevanje također mora biti opremljena posebnim indikatorima koji će dati komandu za dodavanje sljedeće porcije goriva.
Funkcionalne oblasti generatora gasa
Cijeli unutrašnji prostor jedinice može se uslovno podijeliti u četiri odjela:
- Zona sušenja. Neka vrsta komore za pripremu goriva, u kojoj isto drvo za ogrjev postiže optimalnu temperaturu bez viška vlage. Obično je temperaturni režim u ovom području 150-200 ° C.
- Zona suve destilacije. Druga faza u pripremi čvrstog goriva, ali u uslovima višeg temperaturnog režima do 500 °C. U ovoj fazi, generator gasa ugljeniše drvo kako bi uklonio katran, kiseline i druge neželjene supstance iz njega.
- Zonagori. Ova sekcija se nalazi na nivou priključka vazdušnih kanala, kroz koje se vazduh usmerava da bi se održala stabilnost sagorevanja. Strukturno, ovo je konvencionalna komora za sagorevanje, koja je prisutna u svim kotlovima na čvrsto gorivo. Prosječna temperatura u njemu varira od 1100 do 1300 °C.
- Zona oporavka. Područje između rešetke i komore za sagorijevanje. Po analogiji sa modernim kotlovima za pirolizu, ovaj dio se može zamisliti kao mjesto ponovnog sagorijevanja. Iz zone sagorevanja ovde ulazi vruć ugalj, koji se može ukloniti ili odmah odložiti.
Princip rada agregata za gas
Proces rada ove opreme zasniva se na nepotpunoj preradi ugljenika koji se oslobađa tokom sagorevanja goriva. Ogrevno drvo sa ugljem i biomaterijali poput tresetnih briketa, peleta ili granula iz otpada drvoprerađivačke industrije mogu biti elementi čvrstog goriva. Rezultirajući ugljik, kada je u interakciji s dovedenim tokovima zraka, može za sebe vezati atome kisika. Nastali plin potencijalno može isporučiti količinu energije koja odgovara samo 30% prvobitno napunjenog goriva iz kojeg je proizveden. S druge strane, za preradu ugljika potrebno je mnogo manje resursa – barem je potreban kisik u minimalnoj količini. A već u procesu sekundarnog sagorijevanja, jedinica generatora plina stvara ciljanu energiju prikladnu za upotrebu. U ovoj fazi, raznepretvarači i baterije - u zavisnosti od vrste energije koja se planira dobiti iz mešavine gas-vazduh.
Mogućnost opreme za proizvodnju gasa
Kombinovanje principa sagorevanja fosilnih goriva sa proizvodnjom gasa razmatrano je još početkom 20. veka. Štaviše, bilo je uspješnih praktičnih pomaka u ovom pravcu, koji su zamijenili u to vrijeme uobičajenije generatore za preradu obnovljivih izvora energije. Danas, u pozadini popularizacije principa racionalnog korišćenja resursa sa naglaskom na uštedi energije, ponovo postaje aktuelan koncept termohemijske konverzije otpada i biljne biomase. Čak i plinski generatori malog kapaciteta od 70-80 kW mogu se koristiti u javnim komunalnim djelatnostima ili poljoprivredi, gdje će se lokalni otpadni proizvodi koristiti kao gorivo. Na primjer, postoji praksa da se ovakve instalacije u sistemima za navodnjavanje farmi rade u punoj autonomiji 4-5 sati. Oprema od 150 kW nalazi svoje mjesto u velikim industrijama, u servisnim područjima i velikim energetski zavisnim objektima.
Primjena tehnologija proizvodnje plina u industriji
Po prvi put su tehnologije za proizvodnju gasa počele da se koriste u staklarskoj i metalurškoj industriji u Evropi, au SSSR-u su našle svoje mesto u nacionalnoj ekonomiji. Na primer, sredinom 20. veka, gasne stanice su bile raspoređene po celoj zemlji, koje su proizvodile do 3 MW odbiljna biomasa i treset. Savremena oprema je značajno doprinijela tehnološkom razvoju. Danas su to čitavi kompleksi opremljeni sredstvima automatskog, pa čak i robotskog upravljanja pod kontrolom kompjutera. Snaga gasnih generatora za proizvodnju električne energije u industrijskom sektoru je u prosjeku 300-350 kW. U nekim slučajevima, to su čitava hemijska postrojenja sa strogim zahtjevima za gorivom. Ovakve jedinice se koriste u velikim industrijskim kompleksima za servisiranje nekoliko sistema potrošnje odjednom - agregata (alatnih mašina, montažnih linija, dinamo, kompresora), rasvjetnih uređaja, ventilacijske infrastrukture, itd.
Gasni generatori u transportnom inženjerstvu
Praksa modifikacije automobila za ugradnju plinskih agregata počela je u prijeratnim godinama. Na mnogim strojevima, kao dio ove modernizacije, ugrađen je električni generator visokih performansi, jer je bilo potrebno osigurati dovoljno snažan protok kisika pod pritiskom. Za to je korišten električni ventilator. Najznačajniji razvoj ovog tipa su kamioni GAZ-AA i ZIS-5 od tri tone, čiji su gasni generatori omogućavali kilometražu do 80-90 km na jednoj benzinskoj pumpi. Ovo nije mnogo, ali u uslovima nestašice tečnog goriva u šumarstvu ova odluka se ekonomski u potpunosti opravdala. Što se danas tiče, konverzija konvencionalnih ICE automobila također je motivirana uglavnom interesima uštede energije. Postoje uspješni primjeri konverzije automobila GAZ-24 iAZLK-2141, koji putuju do 120 km na jednoj benzinskoj pumpi, održavajući ograničenje brzine u rasponu od 80-90 km/h.
Kako napraviti plinski agregat za auto vlastitim rukama?
Ovaj princip možete implementirati bez kontaktiranja stručnjaka kod kuće i sami. Općenite upute za takvu nadogradnju mogu se predstaviti na sljedeći način:
- Organizuje se bunker za utovar. Obično koristite plinski cilindar kapaciteta 40-50 litara. U njemu je izrezano dno, a na vratu se napravi rupa ili prozor za punjenje goriva. Vrijedi se fokusirati na upotrebu ili sitnozrnastog uglja ili peleta.
- Rešetka je montirana da preuzme glavno opterećenje.
- Ciklonski filter i koplje se prave da preuzmu toplinsko opterećenje. Bez obzira na vrstu čvrstog goriva koje se koristi, ono će emitovati produkte izgaranja u obliku pepela i prašine. Ovaj otpad treba zahvatiti odmah nakon što ga filter ispusti.
- Montaža radijatora. Ova komponenta će obavljati funkciju hlađenja mješavine plina. Za instalaciju plinskog generatora vlastitim rukama možete napraviti konstrukciju radijatora od vodovodnih cijevi. Važno je samo pravilno izračunati poprečni presjek za optimalnu pripremu ugljika.
- Kreiranje finog filtera. Od savremenih membranskih materijala moguće je izraditi klapnu za višestepeno prečišćavanje gasno-vazduh mešavine, što će povećati snagu generatora.
- Priključak na motor. Završna faza, tokom koje se uz pomoć putovanjacijevi su spojene na motor da usmjere pročišćenu mješavinu plina ka njemu.
Generatori za domaćinstvo
Oprema za kućne kotlove se također poboljšava, dodajući nove funkcionalnosti i operativne mogućnosti. Za ovu oblast su u ponudi gas generatorski setovi do 150 kW za TNG (tečni ugljenični gas), u kompletu sa sistemom za tečno hlađenje, punjačem baterija i zaštitnim uređajima. Ovo je kompletan standby generator koji se može koristiti u slučaju nestanka struje.
Proračun opreme za proizvodnju gasa po kapacitetu
Bez obzira na namjenu agregata, njegovi tehnički i operativni pokazatelji moraju biti izračunati prije kupovine. Ispod je tipičan primjer proračuna za plinski generatorski set za kućni sistem grijanja.
Snagu jedinice treba usredsrediti u odnosu na površinu ciljne operacione sale, imajući u vidu sledeći odnos: 1 kW potencijala snage iz generisane gasne mešavine na 10 m2. Dakle, za lokaciju od 50 m2 bit će potrebna instalacija od najmanje 5 kW, a ako je površina proizvodnog objekta 1000 m2, tada će biti potreban sustav grijanja od najmanje 100 kW. Ali to nije sve. Za svaki otvor u zidu dodaje se otprilike 1 kW, ne računajući izmjene klimatskih uslova. Kao rezultat toga, objekat ukupne površine 1000 m2 sa 10 prozora i 5 vrata će zahtijevati korištenje jedinice kapaciteta najmanje 1015 kW.
Prostehnologija
Gasni generatori su odlični za osnovne zadatke proizvodnje električne energije. Dakle, ako konvencionalne jedinice na čvrsto gorivo imaju efikasnost od 60%, onda plinske kolege - više od 80%. Postoje i pozitivne nijanse usluge. Budući da se potpuno sagorijevanje odvija u komori uz uklanjanje smjese ugljičnog dioksida, nije potrebno dalje posebno čišćenje zidova opreme. Naravno, postoje i ekonomske koristi. Najjednostavniji generator plina na drva može uštedjeti do 30-40% u poređenju sa električnim grijačima i bojlerima koji daju sličan termički efekat.
Nedostaci tehnologije
Prednosti gasnih generatora mogle bi ih učiniti glavnim sredstvom za proizvodnju električne i toplotne energije, ako ne i slabosti. Prije svega, oni uključuju višekomponentnu prirodu funkcionalnih dijelova. Uprkos jednostavnom principu rada, gasni generatorski set sadrži mnogo međusobno zavisnih elemenata, što otežava montažu i kontrolu sistema. Također je vrijedno naglasiti potrebu za stalnim održavanjem izgaranja punjenjem sirovina za gorivo. U radnoj proizvodnji to se mora raditi redovno, tako da neće biti moguće bez automatizacije upravljanja.
Budućnost tehnologija proizvodnje gasa
Nastavak razvoja agregata za proizvodnju gasa podržan je njihovom organskom kombinacijom sa biogorivim ćelijama, koje su bezuslovno jedan od najperspektivnijih izvora goriva. ATu pravcu optimizacije struktura za pelet i brikete, ovaj koncept će se vjerojatnije promovirati. Što se tiče plinskih generatora za automobile, na industrijskom nivou, njihov razvoj se može opravdati i ekonomski. Inače, oko 2 kg jeftinog goriva proizvodi toliko energije za automobil kao 1 litar benzina. Međutim, proces razvoja u ovom pravcu i dalje je otežan potrebom da se zakomplikuje dizajn automobila i pojavom novih konkurentnih generatora, koji takođe zamenjuju konvencionalne motore sa unutrašnjim sagorevanjem.
Zaključak
Sistema za proizvodnju električne i tekuće energije danas se sve više suprotstavljaju alternativnim energetskim tehnologijama. Za isto okruženje u domaćinstvu odavno se proizvode kompletni solarni paneli i geotermalne baterije. Koje mjesto moderni generator gasa može zauzeti u ovoj konkurentskoj borbi? Ovo nije najpraktičnije rješenje za kućnu upotrebu zbog velike veličine opreme i problematičnog održavanja. Međutim, industrija je prilično zainteresirana za takve instalacije, jer vam omogućavaju da računate na impresivne uštede bez smanjenja snage.
