Käytäntö polttopuun käyttämisestä polttoaineena meidän aikanamme, jopa kattilalaitteiden suhteen, vaikuttaa vanhentuneelta. Ja silti tällä energiajärjestelmien toimintaperiaatteella on kiistattomia etuja, jotka vastaavasti heijastuu uusien teknisten käsitteiden syntymiseen. Tässä tapauksessa harkitaan kaasugeneraattorilaitosta, jonka toimintaominaisuudet ovat jo pitkään herättäneet autoteollisuuden suunnittelijoiden huomion. Perinteisestä konepellin alla polttamisesta ei tietenkään puhuta, mutta tällaisten yksiköiden tuottama energia liittyy suoraan kiinteiden polttoaineiden palamiseen.
Kaasuntuotantolaitteiden suunnittelu
Laitteisto koostuu muuntimesta, tuulettimesta, pesurista, putkistojen tuloaukostainfrastruktuuri, polttokammiot ja liitososat. Suunnittelua ohjaavat kiinteän polttoaineen lämpökäsittelyn olosuhteet lämpö- tai sähköenergian tuottamiseksi. Se voi olla yksiosainen tai modulaarinen asennus, jossa on mahdollisuus vaihtaa yksittäisiä elementtejä. Komponenttikotelot valmistetaan metallista (teräslevystä) hitsaamalla. Alaosaan on asennettu metallitaso, jota voidaan täydentää kulkukoneistolla, riippuen tietystä suunnitteluratkaisusta. Yläosaan on yleensä järjestetty lastausjärjestelmä, jossa on bunkkeri, johon on liitetty hapensyöttökanavat. Teollisissa kaasuntuotantolaitoksissa sähkön tuottamiseen on joskus järjestetty mekaanisia polttoaineen latauselementtejä, joissa on automaattinen säätö. Mutta tässä tapauksessa polttokammio on varustettava myös erityisillä osoittimilla, jotka antavat komennon lisätä seuraava annos polttoainetta.
Kaasugeneraattorin toiminnalliset alueet
Yksikön koko sisätila voidaan jakaa ehdollisesti neljään osastoon:
- Kuivausvyöhyke. Eräänlainen polttoaineen valmistuskammio, jossa sama polttopuu saavuttaa optimaalisen lämpötilan ilman ylimääräistä kosteutta. Yleensä tämän alueen lämpötila on 150-200 ° С.
- Kuivatislausvyöhyke. Toinen vaihe kiinteän polttoaineen valmistuksessa, mutta korkeamman lämpötilan olosuhteissa jopa 500 °C. Tässä vaiheessa kaasugeneraattori hiiltää puun poistaakseen siitä tervan, hapot ja muut ei-toivotut aineet.
- Vyöhykepalaa. Tämä osa sijaitsee ilmakanavien liitäntätasolla, jonka kautta ilma johdetaan palamisvakauden ylläpitämiseksi. Rakenteellisesti tämä on tavanomainen polttokammio, joka on läsnä kaikissa kiinteän polttoaineen kattiloissa. Keskilämpötila siinä vaihtelee 1100 - 1300 °C.
- Palautumisvyöhyke. Arinan ja polttokammion välinen alue. Analogisesti nykyaikaisten pyrolyysikattiloiden kanssa tämä osa voidaan kuvitella uudelleenpolttopaikkana. Täällä tulee polttovyöhykkeeltä kuumaa hiiltä, joka voidaan poistaa tai hävittää välittömästi.
Kaasugeneraattorisarjan toimintaperiaate
Tämän laitteen työprosessi perustuu polttoaineen palamisen aikana vapautuvan hiilen epätäydelliseen käsittelyyn. Kiinteinä polttoaine-elementteinä voivat toimia sekä hiilen polttopuu että biomateriaalit, kuten turvebriketit, pelletit tai puunjalostusteollisuuden jätteestä peräisin olevat rakeet. Tuloksena oleva hiili voi vuorovaikutuksessa syötettyjen ilmavirtojen kanssa kiinnittää happiatomeja itseensä. Tuloksena oleva kaasu voi mahdollisesti toimittaa energiamäärän, joka vastaa vain 30 % alun perin ladatusta polttoaineesta, josta se tuotettiin. Toisa alta hiilen käsittelyyn tarvitaan paljon vähemmän resursseja - ainakin happea tarvitaan minimaalisessa määrin. Ja jo toisiopolttoprosessissa kaasugeneraattoriyksikkö tuottaa kohdennettua käyttöön sopivaa energiaa. Tässä vaiheessa erilaisiamuuntimet ja akut - riippuen energiatyypistä, joka on tarkoitus saada kaasu-ilmaseoksesta.
Kaasuntuotantolaitteiden kyky
Fossiilisten polttoaineiden polton periaatteiden yhdistämistä kaasuntuotantoon harkittiin jo 1900-luvun alussa. Lisäksi tähän suuntaan tapahtui menestyksellistä käytännön kehitystä, joka korvasi tuolloin yleisemmät generaattorit uusiutuvien energialähteiden käsittelyssä. Nykyään resurssien järkevän käytön periaatteiden popularisoinnin taustalla, painottaen energiansäästöä, jätteiden ja kasvien biomassan termokemiallisen muuntamisen käsite on jälleen ajankohtainen. Ja jopa pienitehoisia 70-80 kW:n kaasunkehittäjiä voidaan käyttää julkisissa laitoksissa tai maataloudessa, jossa paikallisia jätetuotteita käytetään polttoaineena. Esimerkiksi maatilojen kastelujärjestelmissä tällaisia laitteita käytetään täysin itsenäisesti 4-5 tunnin ajan.150 kW:n laitteet löytävät paikkansa suurilla teollisuudenaloilla, huoltoalueilla ja suurissa energiariippuvaisissa tiloissa.
Kaasuntuotantoteknologian soveltaminen teollisuudessa
Ensimmäistä kertaa kaasua tuottavia tekniikoita alettiin käyttää lasi- ja metallurgisessa teollisuudessa Euroopassa, ja Neuvostoliitossa ne löysivät paikkansa kansantaloudessa. Esimerkiksi 1900-luvun puolivälissä ympäri maata levitettiin kaasuntuotantoasemia, jotka tuottivat jopa 3 MWkasvibiomassaa ja turvetta. Nykyaikaiset laitteet ovat merkittävästi lisänneet teknologista kehitystä. Nykyään nämä ovat kokonaisia komplekseja, jotka on varustettu automaattisella ja jopa robottiohjauksella tietokoneen ohjauksessa. Teollisuuden sähköntuotantoon tarkoitettujen kaasugeneraattoreiden teho on keskimäärin 300-350 kW. Joissakin tapauksissa nämä ovat kokonaisia kemiantehtaita, joilla on tiukat vaatimukset polttoainemateriaaleille. Tällaisia yksiköitä käytetään suurissa teollisuuskomplekseissa useiden kulutusjärjestelmien samanaikaiseen huoltoon - voimayksiköt (työstökoneet, kokoonpanolinjat, dynamot, kompressorit), valaistuslaitteet, ilmanvaihtoinfrastruktuuri jne.
Kaasugeneraattorit liikennetekniikassa
Autojen muuntaminen kaasugeneraattoreiden asentamista varten alkoi sotaa edeltävinä vuosina. Moniin koneisiin osana tätä modernisointia asennettiin korkean suorituskyvyn sähkögeneraattori, koska oli tarpeen tarjota riittävän tehokas happipaineen virtaus. Tätä varten käytettiin sähkötuuletinta. Merkittävimpiä tämän tyyppisiä kehityssuuntia ovat GAZ-AA-kuorma-autot ja kolmen tonnin ZIS-5, joiden kaasugeneraattorit tuottivat jopa 80-90 km ajomatkan yhdellä huoltoasemalla. Tämä ei ole paljon, mutta metsätalouden nestemäisen polttoaineen puutteen olosuhteissa tämä päätös oli täysin taloudellisesti perusteltu. Nykyään myös perinteisten ICE-autojen muuntamista motivoi pääasiassa energiansäästö. On onnistuneita esimerkkejä GAZ-24-autojen muuntamisesta jaAZLK-2141, jotka kulkevat jopa 120 km yhdellä huoltoasemalla pitäen nopeusrajoituksen välillä 80-90 km/h.
Kuinka tehdä kaasugeneraattorisarja autoon omin käsin?
Voit toteuttaa tämän periaatteen ilman, että otat yhteyttä asiantuntijoihin kotona ja yksin. Tällaisen päivityksen yleiset ohjeet voidaan esittää seuraavasti:
- Lastausbunkkeri järjestetään. Käytä yleensä kaasupulloa, jonka tilavuus on 40-50 litraa. Siihen leikataan pohja ja kaulaan tehdään reikä tai ikkuna polttoaineen täyttöä varten. Kannattaa keskittyä joko hienorakeisen hiilen tai pellettien käyttöön.
- Arina on asennettu kestämään pääkuormituksen.
- Syklonisuodatin ja lansetti valmistetaan kestämään lämpökuormitusta. Käytetyn kiinteän polttoaineen tyypistä riippumatta siitä vapautuu palamistuotteita tuhkan ja pölyn muodossa. Tämä jäte tulee ottaa t alteen välittömästi sen jälkeen, kun suodatin on vapauttanut sen.
- Jäätimen asennus. Tämä komponentti suorittaa kaasuseoksen jäähdytystoiminnon. Kaasugeneraattorin asennukseen omilla käsillä voit tehdä jäähdyttimen rakenteen vesiputkista. On tärkeää vain laskea poikkileikkaus oikein optimaalista hiilen valmistelua varten.
- Hienon suodattimen luominen. Nykyaikaisista kalvomateriaaleista on mahdollista valmistaa pelti kaasu-ilmaseoksen monitasoiseen puhdistukseen, mikä lisää generaattorin tehoa.
- Liitäntä moottoriin. Viimeinen vaihe, jonka aikana työmatkan avullaputket liitetään moottoriin puhdistetun kaasuseoksen ohjaamiseksi siihen.
Kotitalouksien kaasugeneraattorit
Kodin kattilavarustus paranee myös lisäämällä uusia toimintoja ja toimintavalmiuksia. Tälle alueelle tarjotaan jopa 150 kW:n kaasugeneraattoreita nestekaasulle (nesteytetty hiilikaasu), joissa on nestejäähdytysjärjestelmä, akkulaturi ja suojalaitteet. Tämä on täydellinen valmiustilageneraattori, jota voidaan käyttää sähkökatkon sattuessa.
Kaasuntuotantolaitteiden laskenta kapasiteetin mukaan
Voiman käyttötarkoituksesta riippumatta sen tekniset ja toiminnalliset indikaattorit on laskettava ennen ostoa. Alla on tyypillinen laskentaesimerkki kodin lämmitysjärjestelmän kaasugeneraattorisarjasta.
Yksikön teho tulee laskea keskiarvona suhteessa kohdeleikkaussalin pinta-alaan, pitäen mielessä seuraava suhde: 1 kW tehopotentiaalia syntyvästä kaasuseoksesta 10 m2 kohti. Joten 50 m2:n tontille vaaditaan vähintään 5 kW:n asennus, ja jos tuotantolaitoksen pinta-ala on 1000 m2, tarvitaan vähintään 100 kW:n lämmitysjärjestelmä. Mutta siinä ei vielä kaikki. Jokaiselle seinän aukolle tehdään noin 1 kW lisäys ilman ilmasto-olosuhteiden muutoksia. Tämän seurauksena kohde, jonka kokonaispinta-ala on 1000 m2, jossa on 10 ikkunaa ja 5 oviaukkoa, vaatii vähintään 1015 kW:n tehoisen yksikön käyttöä.
Ammattilaisettekniikka
Kaasugeneraattorit sopivat erinomaisesti perussähköntuotannon tehtäviin. Joten, jos tavanomaisten kiinteän polttoaineen yksiköiden hyötysuhde on 60%, niin kaasuvastineiden - yli 80%. Palvelussa on myös myönteisiä vivahteita. Koska kammiossa tapahtuu täydellinen palaminen hiilidioksidiseoksen poistamisen myötä, laitteiston seinien lisäpuhdistusta ei tarvita. Toki siitä on myös taloudellista hyötyä. Yksinkertaisin puulämmitteinen kaasugeneraattori voi säästää jopa 30-40 % verrattuna sähkölämmittimiin ja -kattiloihin, jotka tarjoavat samanlaisen lämpövaikutuksen.
Teknologian haitat
Kaasugeneraattoreiden edut voivat tehdä niistä pääasiallisen sähkö- ja lämpöenergian tuotantotavan, jos ei heikkouksia. Ensinnäkin ne sisältävät toiminnallisten osien monikomponenttisen luonteen. Yksinkertaisesta toimintaperiaatteesta huolimatta kaasugeneraattorisarja sisältää monia toisistaan riippuvaisia elementtejä, mikä vaikeuttaa järjestelmän kokoamista ja ohjausta. On myös syytä korostaa tarvetta ylläpitää jatkuvasti palamista polttoaineen raaka-aineita lastaamalla. Toimivassa tuotannossa tämä on tehtävä säännöllisesti, joten ilman ohjausautomaatiota ei tule toimeen.
Kaasuntuotantoteknologian tulevaisuus
Kaasuntuotantoyksiköiden jatkuvaa kehittämistä tukee niiden orgaaninen yhdistelmä biopolttokennojen kanssa, jotka ovat ehdottomasti yksi lupaavimpia polttoaineen lähteitä. ATPellettien ja brikettien rakenteiden optimoinnissa tätä konseptia tullaan todennäköisemmin edistämään. Mitä tulee autojen kaasugeneraattoreihin, niin teollisella tasolla niiden kehittäminen voi perustella itsensä myös taloudellisesti. Muuten, noin 2 kg halpoja polttoaineita tuottaa yhtä paljon energiaa autolle kuin 1 litra bensiiniä. Tämänsuuntaista kehitysprosessia vaikeuttaa kuitenkin edelleen tarve monimutkaistaa autojen suunnittelua ja uusien kilpailukykyisten generaattoreiden ilmaantuminen, jotka myös korvaavat perinteiset polttomoottorit.
Johtopäätös
Sähköisiä ja nestemäisiä sähköntuotantojärjestelmiä vastustavat nykyään yhä enemmän vaihtoehtoiset energiatekniikat. Samaa kotitalousympäristöä varten on tuotettu täydellisiä aurinkopaneeleja ja geotermisiä akkuja jo pitkään. Minkä paikan nykyaikainen kaasugeneraattori voi ottaa tässä kilpailutaistelussa? Tämä ei ole käytännöllisin ratkaisu kotikäyttöön laitteiden suuren koon ja hankalan huollon vuoksi. Teollisuus on kuitenkin erittäin kiinnostunut tällaisista asennuksista, koska niiden avulla voit luottaa vaikuttaviin säästöihin tehon vähentämättä.
