Принцип работы газогенератора на дровах для автомобиля: Принцип работы газогенератора. Как сделать газогенератор на дровах для автомобиля

Автомобили с газогенераторами — Танкоград

Мысль рассказать об этом направлении в автостроении натолкнул спор двух юношей, свидетелем которого я стал: один доказывал, что были автомобили «ездившие на дровах», а другой называл его … не умным.

А речь, кстати, шла о целом направлении, вызванного дефицитом жидкого топлива (лигроин, бензин, солярка), и носившее название автомобили с газогенераторами.

Газогенера́торный автомоби́ль — автомобиль, двигатель которого получает в качестве топливной смеси газ, вырабатываемый газогенератором. В качестве топлива могут использоваться дрова, угольные брикеты, торф и т. п. Принцип работы газогенератора основан на реакции пиролиза, в которой при высокой температуре твёрдые органические вещества передают свою теплотворную способность выделяющемуся при реакции газу (обычно таким газом является монооксид углерода). 

Газогенератор обычно применяется при наличии уже имеющихся ДВС (как бензиновых, так и дизельных) и отсутствии основного жидкого (бензин, солярка) топлива для них.

 

 

  В Германии во время войны стали делать газогенераторы не только дровяные, но и на брикетах из буроугольной крошки и пыли, так как этого топлива там было достаточно много. Грузовики с газогенераторами ездили не быстро — 20 км в час — на низкокалорийном газе, в который превращались в газогенераторе дрова.(С) 

Во время Второй мировой войны в Европе почти каждое транспортное средство было переоборудовано на использование дров в качестве топлива. 

Первое использование древесины для образования горючего газа начинается с 1870 года, тогда его использовали для уличного освещения и приготовления пищи. 

В 1920-х годах, немецкий инженер Жорж Эмбер разработал генератор, вырабатывающий древесный газ для мобильного использования. Получаемый газ очищался, немного охлаждался, а затем подавался в камеру сгорания двигателя автомобиля, при этом, двигатель практически не нуждался в переделке. 

1931 года началось массовое производство генераторов Эмбера. В конце 1930-х годов, уже около 9000 транспортных средств использовали газогенераторы исключительно в Европе.  

Газогенераторные технологии стали обычным явлением во многих европейских странах во время Второй мировой войны, из-за ограничения и дефицита ископаемых и жидких видов топлива. В одной только Германии, к концу войны, около 500.000 автомобилей были дооборудованы газогенераторами для эксплуатации на древесном газу. 

Было построено около 3000 «заправочных станций», где водители могли запастись дровами. Не только легковые автомобили, но и грузовые автомобили, автобусы, трактора, мотоциклы, корабли и поезда были оснащены газогенераторными установками. Даже некоторые танки были оборудованы газогенераторными установками, хотя для военных целей немцы производили жидкие синтетические топлива (сделанные из дерева или угля). 

 

  В 1942 (когда технология еще не достигла пика своей популярности), насчитывалось около 73000 газогенераторных автомобилей в Швеции, во Франции 65000, 10000 в Дании, 9000 в Австрии и Норвегии, и почти 8000 в Швейцарии. В Финляндии числилось 43000 газогенератрных машин в 1944 году, из которых 30000 были автобусы и грузовые автомобили, 7000 легковые автомобили, 4000 тракторов и 600 лодок. Газогенераторные автомобили также появилась в США и в Азии. В Австралии насчитывалось около 72000 газогенераторных автомобилей. В общей сложности более миллиона автомобилей использующих древесный газ находилось в эксплуатации во время Второй мировой войны. 

 

  Конечно, внешний вид автомобилей с газогенераторами был далёк от совершенства, но если газогенераторные автомобили выпускались профессионально в заводских условиях, то, такие автомобили выглядели более привлекательно. 

Например, в автомобилях Volkswagen, выпускаемых в заводских условиях во время Второй мировой войны, весь газогенераторный механизм был скрыт под капотом. С передней стороны в капоте находился только люк для загрузки дров. Все остальные части установки не были видны. 

Еще один вариант газогенераторного автомобиля выпускаемого в заводских условиях – Mercedes-Benz. Как видно на фотографии ниже, весь механизм газогенератора скрыт под капотом багажника. 

Армия тоже не осталась в стороне.  

Особое место занимают грузовики с газогенераторами. 

Но это отдельная, и очень большая тема. 

После войны, когда бензин стал вновь доступен, газогенераторные технологии почти мгновенно канули в лету. В начале 1950-х годов, в Западной Германии осталось только около 20000 газогенераторов. В некоторых странах мира и в настоящее время используют такие автомобили (в очень небольших количествах), довольно много их в Северной Корее. 

Рассказ о грузовых автомобилях с газогенераторными установками и применение этих двигателей в других странах и СССР, а также применение газогенераторов на других типах транспортных средств станет темой для следующих моих заметок. 

 

Вывезя на своих плечах наше Отечество и многие другие страны мира из периода военных бедствий и послевоенной разрухи, газогенераторная техника тихо и незаметно на время сошла с большой сцены (но не навсегда).

Подборку сделал: Кожевников Андрей

 

материал взят:

 

по Беларуси катается УАЗ, работающий на дровах — Рамблер/авто

А вы говорите, экономичный режим, гибриды, электромобили. Тут по Бресту катается УАЗ, работающий на дровах! Для лучшего понимания расхода этой машины стоит процитировать Сергея, автовладельца и, можно сказать, конструктора: «Однажды заехал в лес по грибы и обнаружил, что закончились дрова для растопки. Что делать? Граблями накидал в ведро шишек, забросил их в котел и поехал дальше». Одним словом, УАЗ может ехать «за бесплатно» везде, где есть древесина, где есть то, что горит. Проблемы могут возникнуть разве что в пустыне.

Источник: Авто-Онлайнер

Сергей всегда увлекался историей, в частности военной. Потому с ходу рассказывает о временах, когда подобные газогенераторы были на пике технологий:

«Угольный газ использовался еще пещерными людьми. Известный факт, что в свое время освещение во всем Санкт-Петербурге обеспечивали именно газогенераторные установки. Современная история этого устройства начинается с 1919 года, когда германско-французский инженер Георг Имберт, вернувшись с Первой мировой, собрал газогенератор на древесном угле. Проходит два года, и изобретатель представляет автомобиль, чей мотор работает по этому же принципу, только с усовершенствованием».

«Камера Имберт обращенного типа» работала так, что пиролиз проходил не в цилиндрах (как у Форда или Порше), а в котле, который устанавливался за кабиной водителя. Пиролиз в нашем случае — это горение древесины при недостатке кислорода с выделением газа, который и крутит поршни двигателя (но об этом чуть позже). Так вот, Имберт достиг таких высот, что здание его компании Imbert Generatoren GmbH стояло рядом с заводом Форда в Кельне, как бы напоминая о конкуренции. В 30-х годах газогенераторы инженера ставили на немецкие грузовики, автомобили Opel и Mercedes. К моменту, когда созрел международный конфликт, вылившийся в итоге во Вторую мировую войну, Имберт придумал, как оборудовать своей установкой танки! И усовершенствованные бронированные машины действительно ездили и даже стояли на вооружении — в основном в «учебках» и частях вспомогательной полиции (по-простому — у полицаев).

Технология получила распространение не только в Германии. В конце 20-х — начале 40-х годов в СССР тоже активно использовали грузовики с газогенераторами. Серийно их устанавливали на АМО, ЗиС-21 (выпущено более 15 тыс. моделей), Урал-ЗиС. В те времена Союз испытывал нехватку нефти, а автомобилизацию останавливать было нельзя. Почему бы не «топить» машины дровами? Во время Великой Отечественной войны такие транспортные средства сильно пригодились благодаря нулевым затратам. Есть свидетельства, что именно на газогенераторных автомобилях прорывали блокаду Ленинграда.

Массовая добыча нефти началась в 50-60-х годах, и в итоге новое топливо понемногу вытеснило разработки ученых образца начала века. Газогенераторы снимали с машин и попросту отправляли в металлолом. Сейчас мы видим обратную тенденцию — отказ от ДВС, использование возобновляемых источников энергии. Например, по данным СМИ, в Швеции владельцев автомобилей, ездящих на дровах, поощряют на государственном уровне субсидиями. Для скептиков стоит пояснить, что газогенератор можно оборудовать на раме прицепа — в таком варианте он наиболее эстетичен.

Проект Сергея

В частном музее, который базируется в Бресте, стоит действующий ЗиС-5. Нескольким любителям автомобильной истории однажды пришла в голову лихая идея: а почему бы не поставить на «дедушку», который выпускался с 1933 года, газогенератор. Должно получиться — ведь в 1939-м подобный эксперимент с 21-й моделью закончился успешно. И Сергей решил повторить. Но почти 90-летний грузовик — раритет, антиквариат, поэтому мужчина не решился переделывать всю топливную систему столь редкого ныне образца советского автомобилестроения. Для пробы, освоения технологии он взялся за преобразование более современной техники — всем известного и довольно простого уазика. Модель была выбрана исходя из увлечений Сергея: трофи, бездорожье, 4×4.

Наверное, большинство читателей, только узнав о способе сборки газогенератора, махнули бы на эту затею рукой. Дело в том, что Сергей не стал покупать готовый образец или собирать его по схемам и чертежам. Он «высчитал» установку по формулам из книг 30-х годов.

«В библиотеке, в сети нашел нужную литературу, — вспоминает конструктор. — Пришлось прочесть немало. Среди авторов есть и знаменитые фамилии: Токарев, Панютин. Но готового рецепта по сборке нигде не обнаружил. Есть только формулы. Создать газогенератор по ним — как заново сделать карбюратор. Нужно было высчитать скорость дутья, газификацию, объем нужного газа, материальный баланс — для двигателей разных объемов предусмотрены разные значения. Признаться, до сих пор не помню наизусть таблицу умножения, но эту штуку все же собрал. Ответами на вычисления по формулам стали размеры деталей установки и, собственно, сам чертеж. Ну а сборку производил из того, что было под рукой. На все ушел год».

Как это работает?

Топливом для газогенераторной установки (а в данном случае речь идет о монораторе) служат небольшие деревянные чурки. Причем совсем необязательно, чтобы они были сухими, сгорит и влажная древесина (до 60 процентов влажности) — в этом и отличие моноратора от обычного газогенератора. За задним рядом пассажирских сидений в машине Сергея лежат два мешка таких чурок. Говорит, что одного хватает на 100 километров пути. В пересчете на массу получается, что расход равен 20 кг дров на сотню. Естественно, постоянно подбрасывать дровишки в печь не нужно. Закинул в начале пути — и поехал.

«А это мой заправочный пистолет. Всегда вожу с собой», — шутит мужчина и демонстрирует топор.

Судя по его историям, «пистолет» может и не пригодиться — по хвойному лесу можно спокойно ехать на шишках. В любом случае экологичность установки неоспорима. Так как Сергей — человек идейный, экология для него не пустое слово.

Топливо загружается в бак через крышку, расположенную наверху камеры газификации (на фото — черная бочка в центре). Во время работы оттуда непрерывно идет дым. Крышка его не пропускает — таким образом, издалека машина не выглядит как паровоз. Перед запуском двигателя нужно подождать около 5-10 минут, чтобы туда поступил газ.

«Внизу камеры газификации дрова тлеют, — Сергей описывает механику работы установки. — Запуск горения — от спички или факела. Всего в камере протекают три процесса: термическое разложение топлива, окисление, восстановление. При горении топлива с обедненным количеством кислорода (пиролизе) протекают реакции окисления угля и углеводородов: С + О2 = CO2, 2h3 + O2 = 2h3O с выделением тепла. Потом идет реакция восстановления (при прохождении через слой раскаленных углей): С + CO2= 2СО, С + h3O = CO + h3 с потреблением тепла. Топливо в системе обращенного моноратора практически полностью разлагается. Для конденсата предусмотрена отдельная трубка, его можно слить».

Газ попадает в фильтр грубой очистки (на фото — перевернутый конус слева от камеры), который заканчивается банкой, куда оседает сажа, потом проходит через охлаждающую систему труб под днищем УАЗа. Если поджечь газ на этом этапе, пламя будет красным.

Для фото система подключена в обход фильтра тонкой очистки

Если «грязный» газ запустить в двигатель, его детали быстро покроются налетом, снизится их ресурс. Потому далее топливо поступает в фильтр тонкой очистки (на фото — зеленая бочка справа от камеры). Фильтрующим элементом выступают простые опилки. Их нужно менять через каждые 2 тыс. км пробега. После прохождения через этот фильтр газ горит синим пламенем.

Очищенный газ поступает непосредственно в цилиндры 2,4-литрового мотора, там вспышками сгорает, приводя в движение весь агрегат, а следовательно, и весь автомобиль. Выхлопная система штатная, но выбрасывает она углекислый газ (как и люди при выдохе). То есть никакого тебе токсичного угарного газа, оксидов азота, углеводорода, альдегидов и прочих веществ, против которых выступают экологи. По той же причине масло в двигателе нужно менять только после 30 тыс. км пробега.

В плане комфорта «дровяной» УАЗ не особенно радует — в принципе, как и все машины этой модели (даже те, что работают на бензине). После поездки на одежде остается легкий аромат костра (не раздражающий), «печка» работает жарче обычного. В салоне за подачу газа отвечает рычаг заслонки, спрятавшийся слева от руля.

В УАЗах предусмотрено два топливных бака для бензина: с левой и правой сторон кузова (специально на случай, если один из них будет прострелен). Чтобы развеять сомнения в работоспособности моноратора и показать, что доступ к обоим бакам перекрыт, Сергей демонстрирует рычаг в салоне — он находится в нейтральном положении. При необходимости баки можно заполнить бензином — тогда получится своеобразный гибрид.

Напоследок — о безопасности. В устройстве соседствуют открытый огонь и газ, что настораживает. По словам Сергея, риск пожара или взрыва минимален, потому как газ не находится под большим давлением. «Тот же бензиновый автомобиль легче воспламенить, чем эту машину», — заверяет мужчина.

Проблем с официальной регистрацией транспорта тоже нет — как видно на фото, УАЗ стоит на учете, на нем установлены номера. Техосмотр тоже пройден: по документам газогенератор — навесной груз. Его можно снять и, залив немного бензина, пройти линию ТО.

«Самый волнительный момент был — когда впервые запускали мотор, — вспоминает конструктор-любитель. — Признаться, с первого раза не вышло. Потом сидел и ломал голову, что же не так? В сети нашел несколько таких же российских и украинских фанатов, как и я. К тому моменту уже был создан форум, где ребята обменивались нюансами работы газогенераторов, способами решения проблем. Как видите, в итоге все у меня получилось: УАЗ работает, уверенно едет по болотам и бездорожью, разгоняется на трассе до 70 км/ч. Скажу больше: систему можно спрятать в прицепе и установить на любой автомобиль с ДВС. Это по моим расчетам обойдется примерно в 300 долларов в эквиваленте. Можно сказать, эксперимент удался. Но напомню — это был лишь опытный образец. Основной проект — ЗиС-5 родом из 30-х годов. Сейчас я с командой продолжаю работу над ним. Планируем закончить к 9 мая и выкатить обе машины на парад: проедут по улицам города, как дедушка и внук. Ну а дальше обязательно придумаем что-нибудь этакое к 1000-летию Бреста».

ЗИС на Дровах | Reenactors KRIM

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ В СССР

По решениям партии и правительства в СССР начиная с конца 1942 года началось массовое переоборудование бензиновых автомобилей на газогенераторные. Основным преимуществом газогенераторных автомобилей перед бензиновыми является то, что они работают на местных, дешевых видах твердого топлива.
А именно – на древесине (дровах), на древесном угле, буром каменном угле, торфе и прочих, зачастую являющихся отбросами и отходами разных производств. Резервы этого топлива в СССР того времени были безграничны и неисчерпаемы.

Широкое внедрение газогенераторных машин позволяло сэкономить миллионы тонн бензина, столь нужного в то время для фронта.
В то время разработчики газогенераторных машин не считали что необходимость в газогенераторных машинах минует как только кончится война. Более того, на самом деле, наоборот, по окончании войны планировалось развернуть еще более широкую работу по переоборудованию для работы на твердом топливе машин, вернувшихся с фронта. Общее сокращение расходования нефти планировалось не только в военное но и в мирное время.

Следует так же отметить, что доставка жидкого топлива от места его получения до места его потребления, зачастую в глубинные районы, были связаны, особенно в военное время с большими трудностями.

На перевозках горючего было занято огромное количество транспорта и при больших потерях горючего, стоимость которого достигала весьма большой величины. Стоимость же твердого топлива, применяемого в газогенераторах, была значительно ниже стоимости бензина. Поэтому работа на твердом топливе, при правильно поставленной эксплуатации машин обходилась значительно дешевле, нежели работа на жидком топливе. Внедрение газогенераторов, использующих твердое топливо, позволяло вести эксплуатацию автотранспорта отдельных районов СССР почти совершенно независящей от районов добычи жидкого топлива.

Заставить работать на твердом топливе можно было любой автомобиль. Для этого нужно было только переоборудовать его газогенераторной установкой и произвести некоторые изменения в двигателе и ряде других агрегатов и узлов автомобиля. Серийно выпускавшиеся автозаводами газогенераторные автомобили ГАЗ-42 и ЗИС-21 зарекомендовали себя, как хорошие и надежные машины. Практика показала, что они, при надлежащем уходе и обслуживании, могут бесперебойно работать в труднейших условиях не хуже бензиновых автомобилей.

Начиная с 1943 года для полуторатонных автомобилей Горьковского автозавода им.Молотова стали выпускаться упрощенные газогенераторные установки ГАЗ-Г-59У, а для трехтонных автомобилей Московского автозавода им.Сталина – упрощенные установки ЗИС-Г-69. Эти установки были предназначены для работы на древесных чурках. Кроме того, рядом предприятий изготавливались так называемые универсальные газогенераторные установки, которые, при замене некоторых деталей, могли работать не только на древесных чурках но и на торфе и на буром каменном угле.

Для работы на твердом топливе в то время переоборудовались как грузовые автомобили так и легковые, а так же автобусы.

 

Древесный газ | Tractor & Construction Plant Wiki

Пламя древесного газа из автомобильного газификатора

Древесный газ — это синтетический газ, который может использоваться в качестве топлива для печей, печей и транспортных средств вместо бензина, дизельного или другого топлива. Во время производственного процесса биомасса или другие углеродсодержащие материалы газифицируются в среде с ограниченным содержанием кислорода в древесном газогенераторе с образованием водорода и монооксида углерода. Затем эти газы можно сжигать в качестве топлива в среде, богатой кислородом, для получения углекислого газа, воды и тепла.В некоторых газификаторах этому процессу предшествует пиролиз, когда биомасса или уголь сначала превращается в полукокс, высвобождая метан и гудрон, богатые полициклическими ароматическими углеводородами.

История

Первый древесный газификатор был построен Бишофом в 1839 году. Первое транспортное средство, работающее на древесном газе, было построено Томасом Хью Паркером в 1901 году.

[1] Примерно в 1900 году многие города поставляли синтез-газ (производимый централизованно, обычно из угля) в резиденции. Природный газ начали использовать только в 1930 году.

Транспортные средства, работающие на древесном газе, использовались во время Второй мировой войны в результате нормирования использования ископаемого топлива. В одной только Германии в конце войны использовалось около 500 000 автомобилей для производства газа. Грузовые автомобили, автобусы, тракторы, мотоциклы, корабли и поезда были оснащены установкой газификации древесины. В 1942 году (когда древесный газ еще не достиг пика своей популярности) в Швеции было около 73 000 автомобилей, работающих на древесном газе, во Франции — 65 000, в Дании — 10 000, а в Швейцарии — почти 8 000.В 1944 году в Финляндии было 43 000 «лесомобилей», из которых 30 000 были автобусами и грузовиками, 7 000 частных автомобилей, 4 000 тракторов и 600 лодок.

[2]

Газификаторы древесины все еще производятся в Сингапуре, Китае и России для автомобилей и в качестве генераторов энергии для промышленного применения. Грузовики, оснащенные газификаторами древесины, используются в Корейской Народно-Демократической Республике в сельских районах, особенно на дорогах восточного побережья.

Лесовоз в Северной Корее.

Использование

Двигатель внутреннего сгорания

Газификатор древесины на грузовике Ford, переоборудованный в трактор

Система газификатора древесины

Газификаторы древесины могут приводить в действие либо двигатели с искровым зажиганием, где можно заменить 100% обычного бензина с небольшим изменением карбюрации, либо дизельный двигатель, подача газа в воздухозаборник, который модифицирован так, чтобы иметь дроссельную заслонку, если его еще не было. На дизельных двигателях дизельное топливо все еще необходимо для воспламенения газовой смеси, поэтому механически регулируемая тяга «стоп» дизельного двигателя и, возможно, тяга «дроссельной заслонки» должны быть изменены, чтобы всегда подавать в двигатель немного впрыскиваемого топлива (часто в соответствии со стандартом объем холостого хода на впрыск).Древесина может использоваться для питания автомобилей с обычными двигателями внутреннего сгорания, если присоединен газогенератор древесины. Это было довольно популярно во время Второй мировой войны в нескольких странах Европы, Африки и Азии, потому что война помешала легкому и рентабельному доступу к нефти. В последнее время древесный газ был предложен в качестве чистого и эффективного метода нагрева и приготовления пищи в развивающихся странах или даже для производства электроэнергии в сочетании с двигателем внутреннего сгорания. По сравнению с технологиями времен Второй мировой войны, газификаторы стали менее зависимыми от постоянного внимания из-за использования сложных электронных систем управления, но получить из них чистый газ по-прежнему сложно. Очистка газа и подача его в трубопроводы природного газа является одним из вариантов подключения его к существующей заправочной инфраструктуре. Еще одна возможность — сжижение по процессу Фишера – Тропша.

КПД системы газификатора относительно высок. На стадии газификации около 75% топливной энергии преобразуется в горючий газ, который можно использовать в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. На основе длительных практических экспериментов и более 100000 км пробега на автомобиле, работающем на древесном газе, потребление энергии составило 1.В 54 раза выше, чем потребность в энергии того же автомобиля на бензине (без учета энергии, необходимой для добычи, транспортировки и очистки масла, из которого производится бензин, и без учета энергии для сбора, обработки и транспортировки древесины на корм. газификатор). Это означает, что было обнаружено, что 1000 кг древесного горючего вещества заменяют 365 литров бензина во время реальной перевозки в аналогичных условиях движения и с тем же автомобилем, не подвергшимся никаким изменениям. [3] Это можно считать хорошим результатом, поскольку никакой другой очистки топлива не требуется.В этом исследовании также рассматриваются все возможные потери системы древесного газа, такие как предварительный нагрев системы и перенос лишнего веса газогенераторной системы. При производстве электроэнергии заявленная потребность в топливе составляет 1,1 кг горючего древесного вещества / кВтч электроэнергии. [4]

Газификаторы были построены для отдаленных азиатских общин с использованием рисовой шелухи, которая во многих случаях не имеет другого применения. Одна установка в Бирме использует модифицированный дизельный двигатель мощностью 80 кВт для примерно 500 человек, которые в остальном остались без электричества. [5] Зола может использоваться в качестве удобрения Biochar, поэтому ее можно рассматривать как возобновляемое топливо.

Выбросы выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания значительно ниже при использовании древесного газа, чем при использовании бензина. [6] Особенно низкие выбросы углеводородов при использовании древесного газа. [7] Обычный каталитический нейтрализатор хорошо работает с древесным газом, но даже без него в большинстве автомобильных двигателей можно легко достичь уровней выбросов менее 20 ppm HC и 0,2% CO. При сжигании древесного газа не образуются твердые частицы, поэтому газ выделяет очень мало сажи среди моторного масла. [8]

Плиты кухонные, печи

Некоторые конструкции печей фактически представляют собой газификатор, работающий по принципу восходящего потока: воздух проходит через топливо, которое может представлять собой столб рисовой шелухи, и сгорает, а затем превращается в оксид углерода за счет остаточного полукокса на поверхности. Образующийся газ затем сжигается нагретым вторичным воздухом, поднимающимся по концентрической трубе. Такое устройство ведет себя очень похоже на газовую плиту. Это устройство также известно как китайская горелка.

Коаксиальная газификационная печь с нисходящим потоком

Альтернативная печь, основанная на принципе нисходящего потока и обычно построенная с вложенными цилиндрами, также обеспечивает высокую эффективность. Горение сверху создает зону газификации, в которой газ выходит вниз через отверстия, расположенные в основании камеры горелки. Газ смешивается с дополнительным входящим воздухом, чтобы обеспечить вторичное горение. Большая часть CO, образующегося при газификации, окисляется до CO 2 во вторичном цикле сгорания; Следовательно, печи с газификацией несут меньший риск для здоровья, чем традиционные камины.

Еще одно применение — использование генераторного газа для замещения LDO (легкого жидкого топлива) в промышленных печах. [9]

Производство

Газификатор с псевдоожиженным слоем в Гюссинге, Австрия, работающий на древесной щепе

Газификатор древесины принимает древесную щепу, опилки, древесный уголь, уголь, резину или аналогичные материалы в качестве топлива и не полностью сжигает их в топке, образуя твердую золу и сажу (которая необходимо периодически удалять из газогенератора) и древесный газ.Затем древесный газ можно отфильтровать от смол и частиц сажи / золы, охладить и направить в двигатель или топливный элемент. [10] Большинство этих двигателей предъявляют строгие требования к чистоте древесного газа, поэтому газ часто должен проходить через обширную очистку газа, чтобы удалить или преобразовать (т. Е. «Расколоть») смолы и частицы. Удаление смолы часто осуществляется с помощью водного скруббера. Использование древесного газа в немодифицированном двигателе внутреннего сгорания, работающем на бензине, может привести к проблемному накоплению несгоревших соединений.

Качество газа из разных газификаторов сильно различается. Поэтапные газификаторы, в которых пиролиз и газификация происходят раздельно (а не в одной и той же реакционной зоне, как, например, в газификаторах времен Второй мировой войны), могут быть спроектированы для производства газа, практически не содержащего смол (менее 1 мг / м³), в то время как однокомпонентные. реакторные газификаторы с псевдоожиженным слоем могут превышать 50 000 мг / м³ смолы. Реакторы с псевдоожиженным слоем имеют то преимущество, что они намного компактнее (большая мощность на единицу объема и цена). В зависимости от предполагаемого использования газа смола также может быть полезной за счет увеличения теплотворной способности газа.

Теплота сгорания генераторного газа (термин, используемый в США, означающий древесный газ, производимый для использования в двигателе внутреннего сгорания) довольно низка по сравнению с другими видами топлива. Taylor [11] сообщает, что «генераторный газ» имеет более низкую теплотворную способность — 5,7 МДж / кг по сравнению с 55,9 МДж / кг для природного газа и 44,1 МДж / кг для бензина. Теплотворная способность древесины обычно составляет 15-18 МДж / кг. Предположительно, эти значения могут несколько отличаться от образца к образцу. Тот же источник сообщает о следующем химическом составе по объему, который, скорее всего, также варьируется:

Производитель древесного угля на альтернативном фестивале Nambassa в Новой Зеландии в 1981 году.

  • Азот N 2 : 50.9%
  • Окись углерода CO: 27,0%
  • Водород H 2 : 14,0%
  • Двуокись углерода CO 2 : 4,5%
  • Метан CH 4 : 3,0%
  • Кислород O 2 : 0,6%.

Следует отметить, что состав газа сильно зависит от процесса газификации, среды газификации (воздух, кислород или пар) и влажности топлива. Процессы паровой газификации обычно дают высокое содержание водорода, газификаторы с нисходящим потоком с неподвижным слоем дают высокие концентрации азота и низкие содержания смол, тогда как газификаторы с восходящим потоком с неподвижным слоем дают высокие содержания смол. [10]

См. Также

Энергетический портал
  • Ракетная печь
  • Водяной газ
  • Газификация

Ссылки

  1. ↑ «Томас Хью Паркер».
  2. ↑ Машины на древесном газе: дрова в топливном баке Low-tech Magazine, 18 января 2010 г.
  3. Микконен, Веса (2010). Древесный газ для мобильных приложений .Опубликовано автором, доступно на www.ekomobiili.fi, 31.
  4. Микконен, Веса (2010). Древесный газ для мобильных приложений . Опубликовано автором, доступно на www.ekomobiili.fi, 142.
  5. ↑ Газификатор рисовой шелухи в Бирманской деревне
  6. Микконен, Веса (2010). Древесный газ для мобильных приложений . Опубликовано автором, доступно на www.ekomobiili.fi, 3.
  7. Микконен, Веса (2010). Древесный газ для мобильных приложений .Опубликовано автором, доступно на www.ekomobiili.fi, 4.
  8. Микконен, Веса (2010). Древесный газ для мобильных приложений . Опубликовано автором, доступно на www.ekomobiili.fi, 70.
  9. ↑ Раджив Джорапур и Анил К. Раджванши, Газификаторы из листьев сахарного тростника и жома для промышленного отопления Нимбкарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, 11 апреля 1997 г., DOI: 10.1016 / S0961-9534 (97) 00014-7
  10. 10,0 10,1 Электроэнергия из древесины за счет комбинации газификации и твердооксидных топливных элементов, Ph. Докторская диссертация Флориана Нагеля, Швейцарский федеральный технологический институт Цюриха, 2008 г.
  11. Тейлор, Чарльз Фейет (1985). Двигатель внутреннего сгорания в теории и практике — Том 1 . Кембридж: MIT Press, 46–47. ISBN 0-262-70027-1.

Внешние ссылки

Как работают автомобильные двигатели | HowStuffWorks

Используя всю эту информацию, вы можете начать понимать, что существует множество различных способов улучшить работу движка.Производители автомобилей постоянно играют со всеми перечисленными ниже параметрами, чтобы сделать двигатель более мощным и / или более экономичным.

Увеличьте рабочий объем: Чем больше рабочий объем, тем больше мощность, потому что вы можете сжигать больше газа за каждый оборот двигателя. Вы можете увеличить рабочий объем, увеличив цилиндры или добавив больше цилиндров. Двенадцать цилиндров кажутся практическим пределом.

Увеличьте степень сжатия: Чем выше степень сжатия, тем больше мощность, до определенного предела. Однако чем сильнее вы сжимаете топливно-воздушную смесь, тем больше вероятность самопроизвольного воспламенения (до того, как свеча зажигания воспламенит его). Бензины с более высоким октановым числом предотвращают такое преждевременное сгорание. Вот почему высокопроизводительным автомобилям обычно нужен высокооктановый бензин — их двигатели используют более высокую степень сжатия, чтобы получить большую мощность.

Добавьте больше в каждый цилиндр: Если вы можете втиснуть больше воздуха (и, следовательно, топлива) в цилиндр заданного размера, вы можете получить больше мощности от цилиндра (точно так же, как если бы вы увеличили размер цилиндр) без увеличения количества топлива, необходимого для сгорания.Турбокомпрессоры и нагнетатели сжимают входящий воздух, чтобы эффективно втиснуть больше воздуха в цилиндр.

Охлаждение поступающего воздуха: Сжатие воздуха повышает его температуру. Однако вы хотите, чтобы в цилиндре был как можно более холодный воздух, потому что чем горячее воздух, тем меньше он будет расширяться при сгорании. Поэтому многие автомобили с турбонаддувом и наддувом имеют интеркулер . Интеркулер — это специальный радиатор, через который проходит сжатый воздух, чтобы охладить его перед попаданием в цилиндр.

Пусть воздух поступает легче: Когда поршень опускается на такте впуска, сопротивление воздуха может лишить двигатель мощности. Сопротивление воздуха можно значительно уменьшить, установив по два впускных клапана в каждый цилиндр. В некоторых новых автомобилях также используются полированные впускные коллекторы для устранения там сопротивления воздуха. Большие воздушные фильтры также могут улучшить воздушный поток.

Обеспечьте более легкий выход выхлопных газов: Если сопротивление воздуха затрудняет выход выхлопных газов из цилиндра, это лишает двигатель мощности.Сопротивление воздуха можно уменьшить, добавив второй выпускной клапан к каждому цилиндру. Автомобиль с двумя впускными и двумя выпускными клапанами имеет четыре клапана на цилиндр, что улучшает рабочие характеристики. Когда вы слышите объявление об автомобиле, в котором говорится, что автомобиль имеет четыре цилиндра и 16 клапанов, в рекламе говорится, что двигатель имеет четыре клапана на цилиндр.

Если выхлопная труба слишком мала или глушитель имеет большое сопротивление воздуха, это может вызвать противодавление, которое имеет тот же эффект. В высокоэффективных выхлопных системах используются коллекторы, большие выхлопные трубы и глушители со свободным потоком для устранения противодавления в выхлопной системе.Когда вы слышите, что у автомобиля «двойной выхлоп», цель состоит в том, чтобы улучшить поток выхлопных газов, используя две выхлопные трубы вместо одной.

Сделайте все легче: Легкие детали помогают двигателю работать лучше. Каждый раз, когда поршень меняет направление, он использует энергию, чтобы остановить движение в одном направлении и запустить его в другом. Чем легче поршень, тем меньше энергии он потребляет. Это приводит к повышению топливной экономичности и производительности.

Впрыск топлива: Впрыск топлива позволяет очень точно дозировать топливо в каждый цилиндр.Это улучшает характеристики и экономию топлива.

В следующих разделах мы ответим на некоторые распространенные вопросы, связанные с двигателем, которые задают читатели.

Древесный газ в финском автомобилестроении во время Второй мировой войны на JSTOR

Абстрактный

30 ноября 1939 года Советский Союз атаковал Финляндию из артиллерийских орудий в нескольких точках вдоль приграничной границы, а также бомбил с воздуха города Вийпури и Хельсинки. Нейтральная Финляндия была плохо подготовлена ​​к авиаударам и современному моторизованному блицкригу в целом.Многочисленные финны, в том числе премьер-министр А.К. Каяндер считал полномасштабную войну маловероятной. Тем не менее, страна подготовилась к случаю кризиса, но довольно похожего на тот, который имел место во время Первой мировой войны, когда Финляндия не была полем битвы. Кроме того, акцент при подготовке делался на слабых местах предыдущей кризисной экономики: поставках продуктов питания и топлива, карточной системе. В этой статье рассматривается, как Финляндия реализовывала свой план по переходу от ископаемого топлива к местной энергии в гражданском автомобилестроении во время Второй мировой войны.В межвоенный период оценка различных альтернативных источников энергии для бензина привела к решению использовать генераторы древесного газа во всех моторизованных транспортных средствах, от автомобилей до лодок, в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Были исследованы и апробированы различные зарубежные изобретения в этой области. Планировалось начать отечественное производство газогенераторов. Переход на газовые генераторы занял более двух лет, но, в конце концов, все используемые гражданские моторизованные автомобили работали на древесном газе. Движение продолжалось по дорогам и водотокам, хотя акцент на транспорте был перенесен на железные дороги, которые полагались на паровозы и их твердое топливо. Переключение энергосистемы за довольно короткий промежуток времени было удивительным достижением для страны, в которой нет автомобильной промышленности. Тем не менее, в новой системе было множество, но ожидаемых проблем, таких как недостаточный доступ к сухим рубленым березовым дровам, снижение мощности двигателя транспортных средств, работающих на древесном газе, и транспортных средств, требующих большего обслуживания, чем при использовании жидкого ископаемого топлива. Дополнительной проблемой непредвиденной серьезности были масштабы отравлений газом.

Информация о журнале

ICON, основанный в 1995 году, — это журнал ICOHTEC, посвященный истории технологий.ICON, публикуемый ежегодно, включает статьи, обзорные эссе и рецензии на книги по всем аспектам и периодам технологической истории как членами, так и не членами. Он поощряет исследования транснационального характера, сфокусированные на глобальных технологиях, и стремится поощрять сотрудничество между учеными через национальные или политические границы.

Информация об издателе

ICOHTEC была основана в Париже в 1968 году, когда горечь разделила народы Восточного и Западного мира.Намерение состояло в том, чтобы предоставить форум ученых, занимающихся историей технологий, по обе стороны железного занавеса.

1. ЧТО ТАКОЕ ДЕРЕВЯННЫЙ ГАЗОВЫЙ ГЕНЕРАТОР И КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

Этот отчет является одним из серии оценок технологий в чрезвычайных ситуациях, спонсируемых Федеральным агентством по чрезвычайным ситуациям (FEMA). Цель данного отчета — разработать подробные, иллюстрированные инструкции по изготовлению, установке и эксплуатации блок газификатора биомассы (т.е., генератор «генераторного газа», также называемый генератор « древесного газа »), способный обеспечить аварийное топливо для транспортных средств, таких как тракторы и грузовики, в случае если обычный бензин источники были серьезно нарушены в течение длительного периода времени. Эти инструкции были подготовлены как руководство для использования любым механик, обладающий достаточными знаниями в области изготовления металлов или ремонт двигателя.

1.1 ВВЕДЕНИЕ

Топливный газ, полученный при переработке угля и торфа, использовался для отопление, еще в 1840 г. в Европе, а к 1884 г. для заправки двигателей в Англии.До 1940 года газогенераторные установки были знакомая, но не широко используемая технология. Однако нефть дефицит во время Второй мировой войны привел к широкому применению газовых генераторов в транспортных отраслях Западной Европы. (Такси на углях, родственное приложение, все еще были распространены в Корее еще в 1970 году.) Соединенные Штаты, никогда не сталкивавшиеся с такой продолжительной или серьезной нехваткой нефти, сильно отстал от Европы и Востока в знании и применение этой технологии; однако катастрофа могла так серьезно нарушить поставки нефти в эту страну, что это технологии могут иметь решающее значение для удовлетворения энергетических потребностей некоторых основные виды экономической деятельности, такие как производство и сбыт еды.

В этом отчете делается попытка сохранить знания о древесине. газификация в практическом применении во время Второй мировой войны. Подробные пошаговые процедуры представлены в этом отчете для построение упрощенной версии Второй мировой войны, древесный газ Имберта генератор. Этот простой многослойный газификатор с нисходящим потоком может быть построены из материалов, которые будут широко доступны в США в затяжном нефтяном кризисе. Например, тело Устройство состоит из металлического оцинкованного мусорного бака, расположенного на небольшом металлическом корпусе. барабан; общая сантехника; и большой, из нержавеющей стали миска для решетки.Изготовлен опытный образец газогенератора. изготовлены из этих инструкций. Затем этот блок был установлен на перед сельскохозяйственным трактором с бензиновым двигателем и успешно прошли полевые испытания, использование древесной щепы как единственного топлива; видеть Рис. 1-1 (все рисунки и таблицы представлен на конец соответствующих разделов). Фотодокументация фактическая сборка агрегата, а также его эксплуатационные полевые испытания, включен в этот отчет.

Использование генераторов древесного газа не обязательно. ограничивается транспортными приложениями.Стационарные двигатели также могут быть работает на древесных газификаторах для работы электрогенераторов, насосов и промышленное оборудование. На самом деле использование древесного газа в качестве топлива нецелесообразно. даже ограничивается бензиновыми двигателями; если небольшое количество дизельного топлива используется для зажигания, правильно настроенный дизельный двигатель может работать в первую очередь на древесном газе, поступающем через впускной коллектор. Однако этот отчет касается работы четырехцилиндрового двигателя. бензиновые двигатели мощностью от 10 до 150 лошадиных сил. Если больше информации необходимо о работе газификаторов на других видах топлива (например, угле, древесном угле, торф, опилки или водоросли) список соответствующей литературы содержится в Библиография в конце этого отчета.

Цель этого отчета — предоставить информацию для постройки самодельного древесного газогенератора, сделанного нестандартное, доступное оборудование, чтобы получить тракторы, грузовики и другие транспортные средства, работающие без промедления, в случае серьезной аварийной ситуации на жидком топливе должно возникнуть. В разделе 1 описаны принципы газификации и древесный газ. генераторы в целом и дает некоторую историческую справку об их работа и эффективность. Раздел 2 содержит подробные пошаговые инструкции. инструкция по созданию собственной газогенераторной установки на древесном топливе; иллюстрации и фотографии включены во избежание путаницы.Раздел 3 содержит информацию об эксплуатации, обслуживании и устранение неисправностей вашего генератора древесного газа; также включены некоторые очень важные инструкции по безопасности при использовании вашей газогенераторной системы.

В основе конструкции газификатора древесины, представленной в этом отчете, лежит проверенная технология, использованная во Второй мировой войне во время реальной нехватки бензина и дизельное топливо. Следует признать, что существуют альтернативные технологии (например, производство метана или использование спиртового топлива) для хранения двигатели внутреннего сгорания, работающие в течение длительного кризис; установка газификатора древесины, описанная в этом отчете, представляет собой только одно решение проблемы.

1.2 ПРИНЦИПЫ ГАЗИФИКАЦИИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Фактически все двигатели внутреннего сгорания работают на паре, а не на жидкости. Жидкое топливо, используемое в бензиновых двигателях, испаряется до того, как оно попасть в камеру сгорания над поршнями. В дизельных двигателях топливо распыляется в камеру сгорания в виде мелких капель, которые горят как они испаряются. Таким образом, целью газификатора является преобразование твердого топлива. в газообразные и чтобы газ не содержал вредных компонентов.Газогенератор — это одновременно преобразователь энергии и фильтр. В этих двойных задачах заключаются его преимущества и свои трудности.

Первый вопрос, который многие задают о газификаторах: «Где находится откуда взялся горючий газ? Зажгите деревянную спичку; держать это в горизонтальное положение; и обратите внимание, что пока древесина становится углем, на самом деле он не горит, а выделяет газ, который начинает гореть ярко на небольшом расстоянии от спички. Обратите внимание на разрыв между спичкой и светящимся пламенем; этот пробел содержит древесный газ, который начинает гореть только при правильном смешивании с воздухом (который содержит кислород). По весу этот газ (древесный газ) из обугленная древесина содержит примерно 20% водорода (H 2 ), 20% оксид углерода (CO) и небольшие количества метана, все из которых горючие, плюс от 50 до 60% азота (N 2 ). Азот не горючие; однако он занимает объем и разбавляет древесный газ, поскольку он попадает в двигатель и горит. Когда горит древесный газ, продукты горения являются углекислый газ (CO 2 ) и водяной пар (H 2 O).

Те же химические законы, которые управляют процессами горения также относятся к газификации.Твердое топливо из биомассы, подходящее для газификация охватывает широкий спектр: от древесины и бумаги до торфа, бурого угля, и уголь, включая кокс, полученный из угля. Все эти твердые виды топлива состоит в основном из углерода с различным количеством водорода, кислорода, и примеси, такие как сера, зола и влага. Таким образом, цель газификация — это почти полное преобразование этих составляющих в газообразную форму, так что остается только зола и инертные материалы.

В некотором смысле газификация — это форма неполного сгорания; нагревать из горящего твердого топлива образует газы, которые не могут гореть полностью, из-за недостаточного количества кислород из имеющегося источника воздуха.В приведенном выше примере спички когда древесина сжигалась и подвергалась пиролизу в древесный уголь, образовывался древесный газ, но газ также потреблялся при сгорании (поскольку существовала огромная подача воздуха в комнату). При создании древесного газа для внутреннего двигатели внутреннего сгорания, важно, чтобы газ не только правильно произведено, но также консервировано и не потреблено, пока не будет введено в двигатель, где он может сгореть.

Газификация — это физико-химический процесс, в котором химические превращения происходят вместе с преобразованием энергии.Химические реакции и термохимические превращения, которые происходят внутри генератора древесного газа: слишком длинный и сложный, чтобы его здесь описывать. Такое знание не требуется для строительства и эксплуатации газогенератора древесины. Книги с такой информацией перечислены в Справочном разделе. (см., например, Reed 1979, Vol. II; или Reed and Das 1988).

1.3 ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Использование дерева для производства тепла так же старо, как человечество; но сжигая древесина мы используем только около одной трети ее энергии.Две трети теряются в среда с дымом. Газификация — это метод сбора дым и его горючие компоненты. Изготовление горючего газа из угля и дерева началось около 1790 года в Европе. Такой искусственный газ был использовался для уличного освещения и был подключен к домам для отопления, освещения, и приготовление пищи. Заводы использовали его для паровых котлов, а фермеры эксплуатировали их оборудование работает на древесном газе и угольном газе. После открытия большого запасы нефти в Пенсильвании в 1859 году, весь мир изменился на масло — более дешевое и удобное топливо.Тысячи газов работают повсюду мир в конечном итоге был разобран.

Генераторы древесного газа — это не чудеса техники, которые можно полностью устранить. наша текущая зависимость от нефти, уменьшить влияние энергетического кризиса или обеспечивают долгосрочное экономическое облегчение от высоких цен на ископаемое топливо, но они являются проверенным аварийным решением, когда такое топливо становится недоступным в в случае войны, гражданских беспорядков или стихийного бедствия. На самом деле многие люди можно вспомнить широкое использование генераторов древесного газа во время Второй мировой войны, когда нефтепродукты были недоступны для гражданского населения во многих странах.Естественно, что люди больше всего страдают от нефти и Дефицит нефти сделал самые большие успехи в производстве древесного газа технология.

В оккупированной Дании во время Второй мировой войны 95% всех мобильных сельхозтехника, тракторы, грузовики, стационарные двигатели, рыбалка и паромы лодки были оснащены генераторами древесного газа. Даже в нейтральной Швеции 40% весь автомобильный транспорт работает на газе, полученном из древесины или древесного угля (Reed и Jantzen 1979). По всей Европе, Азии и Австралии миллионы газогенераторы работали с 1940 по 1946 год.Из-за несколько низкая эффективность газогенератора древесины, неудобство эксплуатации и потенциальные риски для здоровья от токсичных паров, большинство из которых единицы были заброшены, когда нефть снова стала доступной в 1945 году. За исключением технология производства альтернативных видов топлива, таких как метан или спирт, единственное решение для эксплуатации существующих двигателей внутреннего сгорания, когда нефть и нефтепродукты недоступны, было так просто, недорогие газогенераторы.

1.3.1 Вторая мировая война, Imbert Gasifier
В этом и ниже описана основная работа двух газификаторов. следующий раздел.Их эксплуатационные преимущества и недостатки будут также обсуждаются. Эта информация включена в техническую только заинтересованный читатель; он призван дать читателю больше информации в тонкости принципов работы древесного газа генератор, описанный в данном руководстве. Те читатели, которые хотят начать строительство собственного древесного газогенератора возможно пропустить материал ниже и переходите непосредственно к Разд. 2 без потерь преемственности.

Газогенератор с узким подом и нисходящим потоком показан на Инжир.1-2 иногда называют газификатором Imbert. в честь его изобретателя Жака Имбера; хотя это было коммерчески выпускаются под разными названиями. Такие агрегаты серийно производились в Вторая мировая война многими европейскими автомобильными компаниями, в том числе General Моторс, Форд и Мерседес-Бенц. Эти агрегаты стоят около 1500 долларов. (Оценка 1985 г.) каждый. Однако после начала Второй мировой войны в 1939 году потребовалось за шесть-восемь месяцев до того, как заводские газификаторы стали общедоступными. Тысячи европейцев были спасены от неминуемой голодной смерти благодаря домостроению, простые газификаторы из ванн стиральных машин, старых водонагревателей, и металлические баллоны для газа или кислорода.Удивительно, но работа этих агрегаты были почти так же эффективны, как агрегаты заводского производства; Однако самодельных агрегатов хватило всего на 20000 км с большим ремонтом, в то время как заводские агрегаты работали, после небольшого ремонта, до 100 000 миль.

На рис. 1-2 верхняя цилиндрическая часть Блок газификатора — это просто бункер или бункер для древесной щепы или другой топливо из биомассы. Во время работы эта камера заполняется каждые несколько часов по мере необходимости. нужный. Подпружиненную герметичную крышку необходимо открыть, чтобы наполнить топливный бункер; он должен оставаться закрытым и герметичным во время работы газификатора.Пружина позволяет крышке функционировать как предохранительный клапан, потому что она открываться в случае чрезмерного внутреннего давления газа.

Примерно на одной трети высоты от дна газогенератора комплект радиально направленных воздушных форсунок; они позволяют воздуху быть впрыскивается в древесину, когда она движется вниз для газификации. В газе генератор для использования в транспортных средствах, ход поршней двигателя вниз создает сила всасывания, которая перемещает воздух в газификатор и через него; во время запуска газогенератора используется воздуходувка для создания надлежащего поток воздуха. Газ вводится в двигатель и расходуется несколько секунд. после того, как это сделано. Этот метод газификации называется «производство генераторного газа», потому что система хранения не используется; только это количество газа, требуемого двигателем, производится. Когда двигатель выключен выкл, производство газа прекращается.

Во время нормальной работы поступающий воздух горит и пиролизирует часть дерево, большая часть смол и масел, и немного древесного угля, который заполняет суженная область под соплами.Преобразуется большая часть массы топлива к газу в этой зоне горения. Газификатор Imbert во многих отношениях саморегулирующийся. Если у воздушных форсунок недостаточно древесного угля, больше дерево обжигается и подвергается пиролизу, чтобы сделать более харистый. Если слишком много древесного угля формируется, то уровень древесного угля поднимается над соплами, а поступающий воздух горит древесным углем. Таким образом, зона горения поддерживается очень рядом с форсунками.

Ниже этой зоны горения образуются горячие дымовые газы — углерод. диоксид (CO 2 ) и водяной пар (H 2 O) — переходят в горячий древесный уголь, где они химически восстанавливаются до горючего топлива газы: окись углерода (CO) и водород (H 2 ).Очаг сжатие заставляет все газы проходить через зону реакции, таким образом дает максимальное перемешивание и минимальные потери тепла. Самые высокие температуры достигаются в этом регионе.

Мелкодисперсный уголь и зольная пыль могут в конечном итоге забить угольный слой и уменьшить поток газа, если пыль не удалена. Chareoal поддерживается подвижная решетка, которую можно периодически встряхивать. Накопление золы ниже решетку можно снять во время чистки. Обычно дерево содержит менее 1% золы (по весу).Однако по мере того, как уголь расходуется, в конечном итоге он разрушается, образуя порошкообразную смесь древесного угля и золы, которая может составляют от 2 до 10% (по массе) от общей массы топлива.

Блок охлаждения, необходимый для газификатора Имбера, состоит из водоотстойник и автомобильный радиаторный газ кулер. Резервуар-отстойник удаляет все неприемлемые смолы и большую часть мелкой золы из газового потока, в то время как радиатор дополнительно охлаждает газ. Второй фильтрующий блок, содержащий мелкоячеистый фильтрующий материал, представляет собой используется для удаления последних следов пепла или пыли, которые могли уцелеть проход через охлаждающий агрегат.После выхода из фильтрующего блока древесина газ смешивается с воздухом в карбюраторе автомобиля, а затем подается непосредственно во впускной коллектор двигателя.

Вторая мировая война, для газификатора Имберта требуется древесина с низкой влажностью содержание (менее 20% по весу) и однородное блочное топливо в порядке чтобы позволить легкую подачу самотеком через суженный под. Веточки, палки и куски коры использовать нельзя. Сужение у очага а выступающие воздушные форсунки препятствуют прохождению топливо и может создать перемычки и каналы с последующим плохим выход качественного газа, так как непиролизованное топливо попадает в зону реакции. У транспортных средств эпохи Второй мировой войны было достаточно вибрации, чтобы сотрясать деревянные блоки тщательно отсортированы через газогенератор. По факту, появилась целая индустрия подготовки древесины для использования в автомобилях на в то время (Рид и Янцен, 1979). Однако стесненный очаг конструкция серьезно ограничивает диапазон форм древесного топлива, которые могут быть успешно газифицирован без дорогостоящего кубирования или гранулирования предварительная обработка. Именно это ограничение делает газификатор Imbert менее гибкий для использования в экстренных случаях.

Итак, Вторая мировая война Имбер конструкция газификатора bas выдержала испытание временем и успешно прошла массовую произведено. Он относительно недорогой, использует простые строительные материалы, прост в изготовлении и может эксплуатироваться автомобилистами с минимальными затратами времени. объем обучения.

1.3.2 Стратифицированный газификатор с нисходящим потоком
До начала 1980-х годов газификаторы древесины по всему миру (включая конструкции времен Второй мировой войны) работали по принципу, что как топливный бункер, так и блок сгорания должны быть герметичными; бункер был запечатан крышкой или крышкой, которую нельзя было открывать каждый раз, когда дерево добавлен. Дым и газ выходили в атмосферу, пока шла новая древесина. загружен; оператору плохо быть осторожным, чтобы не вдыхать неприятный дым и токсичные пары.

За последние несколько лет была разработана новая конструкция газогенератора. совместные усилия исследователей в Solar Energy Research Институт в Колорадо, Калифорнийский университет в Дэвисе, Открытый Университет в Лондоне, компания Buck Rogers в Канзасе и биомасса Energy Foundation, Inc., Флорида (Рид и Дас, 1988).Это упрощенное конструкция использует сбалансированную концепцию отрицательного давления, в которой старые тип герметичного топливного бункера больше не требуется. Закрытие только используется для сохранения топлива при остановленном двигателе. Эта новая технология имеет несколько популярных названий, в том числе «стратифицированная газификация с нисходящим потоком». и «газификация с открытым верхом». Два года лабораторных и полевых испытаний указали, что такие простые и недорогие газификаторы могут быть построены из существующее оборудование и будет очень хорошо работать в качестве аварийных модулей.

Схематическая диаграмма стратифицированного газогенератора с нисходящим потоком показана на Рис. 1-3. Во время работы газогенератора воздух равномерно проходит вниз через четыре зоны, отсюда и название «стратифицированный»:

  1. В самой верхней зоне находится непрореагировавшее топливо, через которое воздух и ввод кислорода. Эта область выполняет ту же функцию, что и топливный бункер в дизайн Имберта.
  2. Во второй зоне древесное топливо реагирует с кислородом во время пиролиза. Большая часть летучих компонентов топлива сжигается в этой зоне и обеспечивают тепло для продолжения реакций пиролиза.Внизу этого В зоне полностью прореагировал весь доступный кислород из воздуха. Конструкция с открытым верхом обеспечивает равномерный доступ воздуха в зону пиролиза.
  3. Третья зона состоит из древесного угля из второй зоны. Горячее горение газы из области пиролиза реагируют с древесным углем, превращая двуокись углерода и водяной пар на окись углерода и водород.
  4. Инертный уголь и зола, составляющие четвертую зону, обычно тоже прохладно, чтобы вызвать дальнейшие реакции; однако, поскольку четвертая зона способен поглощать тепло или кислород при изменении условий, он служит как как буфер и как область хранения древесного угля.Ниже этой зоны находится решетка. Наличие угля и золы служит для защиты колосниковой решетки. от чрезмерных температур.

Послойная конструкция с нисходящим потоком имеет Ряд преимуществ перед Второй мировой войной, газогенератор Imbert. Открыто верх упрощает подачу топлива и обеспечивает легкий доступ. Цилиндрическая форма проста в изготовлении и обеспечивает непрерывный поток. топлива. Никакой специальной формы топлива или предварительной обработки не требуется; любой блочный можно использовать топливо.

Главный вопрос о работе стратифицированного, нисходящего течения. газификатор касается удаления угля и золы.Поскольку древесный уголь вступает в реакцию с газы сгорания, в конечном итоге он достигает очень низкой плотности и распадается на пыль, содержащую всю золу, а также оригинальный карбон. Эта пыль может частично уноситься газ; однако в конечном итоге он может начать закупоривать газификатор, и поэтому он необходимо удалить встряхиванием или взбалтыванием. И газификаторы Imbert, и в стратифицированной концепции предусмотрена возможность встряхивания колосниковой решетки; когда они используются в транспортных средствах, они автоматически сотрясаются движение автомобиля.

Важный вопрос в конструкции стратифицированного газогенератора с нисходящим потоком. предотвращение переброски и перетока топлива. Биомасса высокого качества топливо, такое как древесные блоки или щепа, будет стекать через газогенератор под действием силы тяжести и нисходящего потока воздуха. Однако другие топливо (например, измельченная древесина, опилки и кора) может образовывать мост, который предотвратит непрерывный поток и вызовет очень высокие температуры. Очевидно, что желательно использовать эти широко доступные остатки биомассы.Мосты можно предотвратить, перемешивая, встряхивая или взбалтывая решетку или ее взбалтывание движением транспортного средства. Для длительного на холостом ходу в конструкцию включен шейкер с ручным управлением.

Разработан прототип конструкции послойного газогенератора с нисходящим потоком. развитый. Подробный, но простой дизайн описан и проиллюстрирован в Разд. 2; однако он не был широко протестирован на этот раз. Читателю предлагается использовать свою изобретательность и инициативу в строит собственный генератор древесного газа.Пока принцип герметичность в зонах горения, в соединительном трубопроводе, и в фильтрующих элементах соблюдается форма, форма и метод сборка не важна.

Содержание

Содержание

Содержание


Отделение деревообрабатывающей промышленности
Отдел лесной промышленности
Департамент лесного хозяйства ФАО

Используемые обозначения и представление материала в этой публикации не подразумевают выражение какого-либо мнения со стороны Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций относительно правового статуса любой страны, территории, города или района или его властями, или относительно делимитации его границ или границ.

М-38
ISBN 92-5-102436-7

Все права защищены. Никакая часть этой публикации не может быть воспроизведена, сохранена в поисковой системе или передана в любой форме и любыми средствами, электронными, механическими, фотокопировальными или иными, без предварительного разрешения владельца авторских прав. Заявки на получение такого разрешения с указанием цели и объема воспроизведения следует направлять директору отдела публикаций Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций по адресу Via delle Terme di Caracalla, 00100 Rome, Италия.

© ФАО, 1986 г.

Этот электронный документ был отсканирован с использованием программного обеспечения для оптического распознавания символов (OCR) и тщательной ручной записи. Даже если качество оцифровки высокое, ФАО снимает с себя всякую ответственность за любые расхождения, которые могут существовать между настоящим документом и его исходной печатной версией.



Предисловие

Глава 1 — Введение

1. 1 Фон
1,2 Настоящий футляр для газификаторов древесины
1,3 Обзор содержания данной публикации
1.4 Чего ожидать от системы газификации древесины

Глава 2 — Малые газификаторы древесины и угля для работы двигателей внутреннего сгорания

2.1 Заправка двигателей по газу-генератору

2.1.1 Возможности использования генераторного газа с разными типами двигателей
2.1.2 Двигатель выработка электроэнергии на генераторном газе
2.1.3 Максимальное увеличение выходной мощности при работе генераторного газа
2.1.4 Результирующая выходная мощность
2.1.5 Требования к качеству газа для безаварийной эксплуатации
2.1.6 Использование двигателей Стирлинга или газовых турбин с генераторным газом

2.2 Теория газификации

2.2.1 Прогноз состава газа
2.2.2 КПД газификатора

2.3 Типы газификаторов

2.3.1 Вытяжка или противоточный газификатор
2.3.2 Нисходящий поток или прямоточные газификаторы
2.3.3. Поперечный газификатор
2.3.4. Газификатор с псевдоожиженным слоем
2.3.5 Другие типы газификаторов

2.4 Топливо для газификации

2.4.1 Необходимость выбора подходящего газификатора для каждого вида топлива
2.4.2 Энергетическая ценность топлива
2.4.3 Влагосодержание топлива
2.4.4 Летучие содержание веществ в топливе
2.4.5 Зольность и химический состав золы
2.4.6 Реакционная способность топливо
2.4.7 Частица размер и гранулометрический состав
2.4.8 Насыпная плотность топливо
2.4.9 Обугливание свойства топлива
2.4.10 Оценка пригодности различных видов биомассы в качестве топлива для газификатора

2,5 Конструкция нисходящего троса газификаторы

2.5.1 Процессы, происходящие в дутьевом газификаторе
2.5.2 Руководство по проектированию газификаторов с пониженной тягой

2.6 Очистка и охлаждение газа

2.6.1 Очистка от пыли от газа
2.6.2 Охлаждение газа

2.7 Приложения газификации биомассы

2.7.1 Производство топлива газ
2.7.2 Производство механической или электрической энергии в стационарных установках
2.7.3 Мобильные приложения

2,8 Опасности для здоровья и окружающей среды, связанные с использованием генераторного газа

2.8.1 Токсические опасности
2.8.2 Опасности возгорания
2.8.3 Опасности взрыва
2.8.4 Опасности для окружающей среды

Глава 3 — Недавний опыт Швеции в эксплуатации транспортных средств на древесном угле и древесном угле

3,1 Обзор опытно-конструкторских работ и испытаний, проведенных на национальном оборудовании испытательный институт

3.1.1 Объем работ
3.1.2 Газификатор для древесины чипы
3.1.3 Стекловолокно система тканевых фильтров
3.1.4 Перевод дизельных двигателей на работу на генераторном газе
3.1.5 Испытания с различными топливо

3,2 Опыт переоборудования и эксплуатации современных автомобилей

3.2.1 необходимость продолжения практических испытаний
3.2.2 Переоборудование и эксплуатация сельскохозяйственного трактора Massey Ferguson 1100
3.2.3 Переоборудование и эксплуатация грузовика Scania
3.2.4 Опыт, связанный с обслуживанием, ремонтом и неисправностями оборудования

3,3 Транспортные средства производителей газа, недавно эксплуатировавшиеся в других странах

3,4 Экономическая оценка эксплуатации автомобилей на древесном газе

3.4.1 Случай для древесные газификаторы
3.4.2 Метод использовано для экономической оценки
3.4.3 Экономическая база предположения
3.4.4 Предельные затраты на установку газификации древесины
3.4.5 Экономия генераторного газового трактора
3.4.6 Экономия автогазовоз

3,5 Возможность использования технологии автомобильного газификатора для стационарных применений

3.6 Опасности при эксплуатации

Глава 4 — Небольшая электростанция на древесном газе на лесопилке в Парагвае

4.1 Описание электростанции на древесном газе

4.1.1 Подача топлива
4.1.2 Газификатор древесины
4.1.3 Установки охлаждения и промывки древесного газа
4.1.4 Фильтр древесного газа
4.1.5 Двигатель и электрогенератор

4,2 Опыт эксплуатации

4.2.1 Расход топлива
4.2.2 Трудовые ресурсы и порядок работы
4.2.3 Безопасность
4.2.4 Воздействие на окружающую среду

4.3 Экономическая оценка

4.3.1 Капитальные вложения
4.3.2 Эксплуатация и расходы на техническое обслуживание
4.3.3 Затраты на топливо
4.3.4 Общие эксплуатационные расходы
4.3.5 Затраты на производство электроэнергии для семейных домов работников лесопилки
4.3.6 Сравнение с другими альтернативами электроснабжения

Глава 5 — Малая электростанция газификатора в Шри-Ланке

5.1 Описание завод

5.1.1 Общая схема системы
5.1.2 Газификатор
5.1.3 Циклон
5.1.4 Сепаратор столкновения
5.1.5 Стеклоткань фильтр
5.1.6 Радиатор
5.1.7 Двигатель и генератор
5.1.8 Пусковой вентилятор и факел
5.1.9 Устройства безопасности
5.1.10 Вспомогательное оборудование

5.2 Операционные процедуры

5.2.1 Запуск
5.2.2 Завершение работы
5.2.3 Техническое обслуживание системы

5.3 Опыт эксплуатации

5.3.1 Эксплуатационная запись и наблюдения за работой
5.3.2 Неисправности эксплуатации
5.3.3 Желательные модификации

5,4 Экономическая оценка затрат на производство электроэнергии на Мельнице Гириулла

5.5 Заключительные замечания

Глава 6 — Электростанция на древесном газе мощностью 1,4 МВт в Парагвае

6,1 Историческая справка о газогенераторных установках
6.2 Древесное топливо поставка и подготовка
6,3 Описание дутьевых газификаторов
6,4 Производство электроэнергии с помощью генераторных установок с газовым двигателем
6.5 Опыт эксплуатации
6,6 Рентабельность использования древесного газа на Лома Плата

Глава 7. Будущее древесного газа в качестве моторного топлива

7,1 Предпосылки для широкого использования газификаторов древесины
7,2 Промышленное применение страны
7,3 Развивающиеся страны
7,4 Необходимость международного сотрудничества

Приложение 1 — Расчет выходной мощности генераторного газового двигателя

Приложение 2 — Проектный расчет газификатора нисходящего потока

Стол коэффициентов пересчета и символов (используемых в данном руководстве)

Список литературы

Почему мы больше не используем древесину для питания наших автомобилей

Когда дело доходит до альтернативных видов топлива, дискуссия обычно сосредотачивается вокруг сжатого природного газа или биотоплива, такого как этанол или биодизель.

Но еще до того, как появилась концепция низкоуглеродного или углеродно-нейтрального топлива, несколько первых создателей и отчаявшихся водителей попробовали нечто совершенно иное.

Они приводили свои автомобили в действие древесиной, тем же топливом, которое использовалось для питания многих первых транспортных средств, работающих на внутреннем топливе, в том числе железнодорожных локомотивов и пароходов.

Машины, работающие на дереве, на короткое время стали популярными в начале 20-го века, но есть веские причины, по которым мы не используем древесину для питания автомобилей сегодня, — отмечается в недавней статье на эту тему в Hemmings Daily .

Эти автомобили основывались на газификации — процессе, при котором газы, образующиеся при сжигании древесины, направляются в цилиндры двигателя для сжатия и воспламенения, как и смесь бензина с воздухом в обычных автомобилях.

Древесные газовые генераторы для автомобилей стали популярными в Европе сразу после Первой мировой войны и во время Второй мировой войны, согласно Hemmings , в первую очередь из-за нехватки бензина.

В то время как энергия на древесине сначала привлекала внимание ранних автопроизводителей, они в конечном итоге отказались от этой идеи.Вместо этого компании послепродажного обслуживания продавали комплекты для модернизации существующих автомобилей.

Непосредственными проблемами были вес систем древесно-газовых генераторов, тот факт, что они снижали мощность двигателя, и огромное количество древесины, которое им требовалось.

Согласно руководству, опубликованному в конце 1930-х годов, можно ожидать, что средний грузовик будет сжигать 220 фунтов древесины каждые 62 мили.

Заправка была не такой простой задачей, как рубка деревьев.

Для большинства систем требовалась древесина кусками не более 3 дюймов в длину и 2 дюйма в диаметре, которые хранились не менее шести месяцев для полного высыхания.

Лучше всего подходят твердые породы дерева, такие как береза ​​и дуб, и следует избегать древесины с высоким содержанием смол. Некоторые системы были настроены на сжигание древесного угля, что имело свой недостаток: высокую чувствительность к влажности.

Большинство систем включают печь для сжигания топлива, а также охладитель и фильтр для выделяемых газов, все соединенные сетью труб.

Управление транспортным средством на дровах также было довольно трудоемким — даже по стандартам ранних автомобилей.

Hemmings рассмотрел систему, установленную на Ford Model A с печью, которая требовала топки как дровами, так и древесным углем, последний использовался для фильтрации газа на пути к фильтру / радиатору, установленному спереди.

Во время запуска водитель должен был проверить, был ли газ достаточно чистым для использования в двигателе, процесс, который иногда приводил к возникновению огненного шара.

Учитывая все это, возможно, неудивительно, что автомобили на дровах так и не прижились.

Получайте сообщения Monitor Stories, которые вам небезразличны, на свой почтовый ящик.

К счастью, сегодняшнее биотопливо — большинство из которого начинается с растений или сельскохозяйственных материалов — все чаще разрабатывается для того, чтобы «попасть» в существующие транспортные средства и топливные системы с гораздо меньшими модификациями.

Эта история впервые появилась на GreenCarReports .

энергии биомассы | Национальное географическое общество

Люди использовали энергию биомассы — энергию живых существ — с тех пор, как самые ранние «пещерные люди» впервые разводили дрова для приготовления пищи или согрева.

Биомасса является органической, то есть состоит из материала, который поступает от живых организмов, таких как растения и животные. Наиболее распространенными материалами биомассы, используемыми для получения энергии, являются растения, древесина и отходы.Это называется сырьем для биомассы. Энергия биомассы также может быть невозобновляемым источником энергии.

Биомасса содержит энергию, впервые полученную от солнца: растения поглощают солнечную энергию посредством фотосинтеза и превращают углекислый газ и воду в питательные вещества (углеводы).

Энергия этих организмов может быть преобразована в полезную энергию прямым и косвенным путем. Биомассу можно сжигать для получения тепла (прямое), преобразовывать в электричество (прямое) или перерабатывать в биотопливо (косвенно).

Термическое преобразование

Биомасса может сжигаться путем термического преобразования и использоваться для получения энергии. Термическое преобразование включает нагревание сырья биомассы для его сжигания, обезвоживания или стабилизации. Наиболее известные исходные материалы биомассы для термической конверсии — это сырье, такое как твердые бытовые отходы (ТБО) и отходы бумажных или лесопильных заводов.

Различные виды энергии создаются путем прямого сжигания, совместного сжигания, пиролиза, газификации и анаэробного разложения.

Однако перед сжиганием биомассу ее необходимо высушить. Этот химический процесс называется торрефикацией. Во время торрефикации биомасса нагревается примерно до 200–320 ° по Цельсию (от 390 до 610 ° по Фаренгейту). Биомасса высыхает настолько полностью, что теряет способность впитывать влагу или гниет. Он теряет около 20% своей первоначальной массы, но сохраняет 90% своей энергии. Потерянная энергия и масса могут быть использованы для подпитки процесса торрефикации.

Во время торрефикации биомасса становится сухим почерневшим материалом.Затем его прессуют в брикеты. Брикеты из биомассы очень гидрофобны, то есть они отталкивают воду. Это дает возможность хранить их во влажных помещениях. Брикеты обладают высокой плотностью энергии и легко сгорают при прямом или совместном обжиге.

Прямое и совместное сжигание
Большинство брикетов сжигаются напрямую. Пар, образующийся в процессе горения, приводит в действие турбину, которая вращает генератор и вырабатывает электричество. Это электричество можно использовать для производства или обогрева зданий.

Биомассу также можно сжигать совместно или сжигать с ископаемым топливом. Биомасса чаще всего используется в совместном сжигании на угольных электростанциях. Совместное сжигание исключает необходимость в новых заводах по переработке биомассы. Совместное сжигание также снижает спрос на уголь. Это снижает количество углекислого газа и других парниковых газов, выделяемых при сжигании ископаемого топлива.

Пиролиз
Пиролиз — это родственный метод нагрева биомассы. Во время пиролиза биомасса нагревается до 200–300 ° C (390–570 ° F) без присутствия кислорода.Это предотвращает возгорание и вызывает химическое изменение биомассы.

Пиролиз дает темную жидкость, называемую пиролизным маслом, синтетический газ, называемый синтез-газом, и твердый остаток, называемый биочаром. Все эти компоненты можно использовать для получения энергии.

Пиролизное масло, иногда называемое бионефть или биокруд, представляет собой тип смолы. Его можно сжигать для выработки электроэнергии, а также использовать в качестве компонента в других видах топлива и пластмассах. Ученые и инженеры изучают пиролизное масло как возможную альтернативу нефти.

Синтез-газ можно преобразовать в топливо (например, синтетический природный газ). Его также можно преобразовать в метан и использовать в качестве замены природного газа.

Биочар — это разновидность древесного угля. Biochar — это твердое вещество, богатое углеродом, которое особенно полезно в сельском хозяйстве. Biochar обогащает почву и предотвращает попадание пестицидов и других питательных веществ в сток. Biochar также является отличным поглотителем углерода. Поглотители углерода — это резервуары для углеродсодержащих химикатов, включая парниковые газы.

Газификация
Биомасса также может быть напрямую преобразована в энергию посредством газификации. В процессе газификации сырье биомассы (обычно ТБО) нагревается до температуры более 700 ° C (1300 ° F) с контролируемым количеством кислорода. Молекулы распадаются и производят синтез-газ и шлак.

Синтез-газ — это смесь водорода и окиси углерода. Во время газификации синтез-газ очищается от серы, твердых частиц, ртути и других загрязняющих веществ. Чистый синтез-газ можно сжигать для получения тепла или электричества или перерабатывать в транспортное биотопливо, химикаты и удобрения.

Шлак образуется в виде стекловидной расплавленной жидкости. Его можно использовать для изготовления черепицы, цемента или асфальта.

Заводы по промышленной газификации строятся по всему миру. Азия и Австралия строят и эксплуатируют большинство заводов, хотя один из крупнейших заводов по газификации в мире в настоящее время строится в Стоктон-он-Тис, Англия. Этот завод в конечном итоге сможет преобразовать более 350 000 тонн ТБО в энергию, достаточную для питания 50 000 домов.

Анаэробное разложение
Анаэробное разложение — это процесс, при котором микроорганизмы, обычно бактерии, расщепляют материал в отсутствие кислорода.Анаэробное разложение — важный процесс на свалках, где биомасса измельчается и сжимается, создавая анаэробную (или бедную кислородом) среду.

В анаэробной среде биомасса разлагается и производит метан, который является ценным источником энергии. Этот метан может заменить ископаемое топливо.

Помимо свалок, анаэробное разложение может также применяться на ранчо и животноводческих фермах. Навоз и другие отходы животноводства можно преобразовать для устойчивого удовлетворения энергетических потребностей фермы.

Биотопливо

Биомасса — единственный возобновляемый источник энергии, который можно преобразовать в жидкое биотопливо, такое как этанол и биодизель. Биотопливо используется в транспортных средствах и производится путем газификации в таких странах, как Швеция, Австрия и США.

Этанол получают путем ферментации биомассы с высоким содержанием углеводов, такой как сахарный тростник, пшеница или кукуруза. Биодизель изготавливается из смеси этанола с животным жиром, переработанным кулинарным жиром или растительным маслом.

Биотопливо работает не так эффективно, как бензин. Однако они могут быть смешаны с бензином для эффективной работы транспортных средств и оборудования и не выделяют выбросов, связанных с ископаемым топливом.

Этанол требует акров сельскохозяйственных угодий, чтобы выращивать биокультуры (обычно кукурузу). Около 1515 литров (400 галлонов) этанола производится с одного акра кукурузы. Но тогда эта площадь недоступна для выращивания сельскохозяйственных культур для пищевых или других целей. Выращивание достаточного количества кукурузы для производства этанола также создает нагрузку на окружающую среду из-за отсутствия разнообразия посевов и большого использования пестицидов.

Этанол стал популярным заменителем древесины в жилых каминах. Когда он горит, он выделяет тепло в виде пламени и водяного пара вместо дыма.

Biochar

Biochar, полученный в процессе пиролиза, имеет ценность в сельском хозяйстве и окружающей среде.

Когда биомасса гниет или горит (естественным путем или в результате деятельности человека), она выделяет в атмосферу большое количество метана и углекислого газа. Однако, когда биомасса обугливается, она улавливает или накапливает свой углерод.Когда биоуголь добавляется обратно в почву, он может продолжать поглощать углерод и образовывать большие подземные хранилища секвестрированного углерода — поглотители углерода — что может привести к отрицательным выбросам углерода и более здоровой почве.

Biochar также помогает обогащать почву. Он пористый. При добавлении в почву biochar поглощает и сохраняет воду и питательные вещества.

Biochar используется в тропических лесах Амазонки в Бразилии в процессе, называемом косой чертой. Подсечно-огневое земледелие заменяет подсечно-огневое земледелие, которое временно увеличивает содержание питательных веществ в почве, но приводит к потере 97% содержания углерода.Во время подсечки и обугливания обугленные растения (biochar) возвращаются в почву, и почва сохраняет 50% своего углерода. Это улучшает почву и приводит к значительному ускорению роста растений.

Черный щелок

При переработке древесины в бумагу образуется высокоэнергетическое токсичное вещество, называемое черным щелоком. До 1930-х годов черный щелок с бумажных фабрик считался отходом и сбрасывался в близлежащие источники воды.

Однако черный щелок сохраняет более 50% энергии биомассы древесины.С изобретением в 1930-х годах котла-утилизатора черный щелок можно было переработать и использовать для питания мельницы. В США бумажные фабрики используют почти весь черный щелок для работы своих фабрик, и в результате лесная промышленность является одной из самых энергоэффективных в стране.

Совсем недавно в Швеции были проведены эксперименты по газификации черного щелока для производства синтез-газа, который затем можно использовать для выработки электроэнергии.

Водородные топливные элементы

Биомасса богата водородом, который можно извлекать химическим путем и использовать для выработки энергии и топлива для транспортных средств.Стационарные топливные элементы используются для выработки электроэнергии в удаленных местах, например, на космических кораблях и в дикой природе. Национальный парк Йосемити в американском штате Калифорния, например, использует водородные топливные элементы для обеспечения электричеством и горячей водой своего административного здания.

Водородные топливные элементы могут обладать еще большим потенциалом в качестве альтернативного источника энергии для транспортных средств. По оценкам Министерства энергетики США, биомасса может производить 40 миллионов тонн водорода в год.Этого хватило бы на 150 миллионов автомобилей.

В настоящее время водородные топливные элементы используются в автобусах, вилочных погрузчиках, лодках и подводных лодках, а также проходят испытания на самолетах и ​​других транспортных средствах.

Тем не менее, ведутся споры о том, станет ли эта технология устойчивой или экономически возможной. Энергия, необходимая для изоляции, сжатия, упаковки и транспортировки водорода, не оставляет большого количества энергии для практического использования.

Биомасса и окружающая среда

Биомасса является неотъемлемой частью углеродного цикла Земли.Углеродный цикл — это процесс обмена углеродом между всеми слоями Земли: атмосферой, гидросферой, биосферой и литосферой.

Углеродный цикл принимает множество форм. Углерод помогает регулировать количество солнечного света, попадающего в атмосферу Земли. Он передается через фотосинтез, разложение, дыхание и деятельность человека. Углерод, который поглощается почвой при разложении организма, например, может быть переработан, поскольку растение высвобождает питательные вещества на основе углерода в биосферу посредством фотосинтеза.При правильных условиях разлагающийся организм может превратиться в торф, уголь или нефть до того, как будет извлечен в результате естественной или человеческой деятельности.

Между периодами обмена углерод улавливается или хранится. Углерод в ископаемом топливе улавливается миллионы лет. Когда ископаемое топливо добывается и сжигается для получения энергии, связанный с ним углерод выбрасывается в атмосферу. Ископаемое топливо не повторно поглощает углерод.

В отличие от ископаемого топлива биомасса поступает из недавно живущих организмов.Углерод в биомассе может продолжать обмениваться в углеродном цикле.

Однако для того, чтобы Земля могла эффективно продолжать процесс углеродного цикла, материалы биомассы, такие как растения и леса, должны обрабатываться на устойчивой основе. Деревьям и растениям, таким как просо прутьев, требуются десятилетия, чтобы повторно поглощать и связывать углерод. Выкорчевывание или нарушение почвы может серьезно подорвать процесс. Постоянные и разнообразные поставки деревьев, сельскохозяйственных культур и других растений жизненно важны для поддержания здоровой окружающей среды.

Водорослевое топливо

Водоросли — это уникальный организм, обладающий огромным потенциалом в качестве источника энергии биомассы. Водоросли, наиболее известной формой которых являются морские водоросли, производят энергию посредством фотосинтеза гораздо быстрее, чем любое другое сырье для биотоплива — до 30 раз быстрее, чем пищевые культуры!

Водоросли можно выращивать в океанской воде, поэтому они не истощают ресурсы пресной воды. Он также не требует почвы и, следовательно, не уменьшает пахотные земли, на которых потенциально могут выращиваться продовольственные культуры.Хотя водоросли выделяют углекислый газ при сжигании, их можно выращивать и пополнять как живой организм. При пополнении он выделяет кислород и поглощает загрязняющие вещества и выбросы углерода.

Водоросли занимают гораздо меньше места, чем другие биотопливные культуры. По оценкам Министерства энергетики США, потребуется всего около 38850 квадратных километров (15000 квадратных миль, площадь менее половины американского штата Мэн), чтобы вырастить достаточно водорослей, чтобы заменить все энергетические потребности, связанные с нефтью, в Соединенных Штатах. .

Водоросли содержат масла, которые можно превратить в биотопливо. Например, в корпорации Aquaflow Bionomic Corporation в Новой Зеландии водоросли обрабатываются с помощью тепла и давления. Это создает «зеленую нефть», которая имеет свойства, аналогичные сырой нефти, и может использоваться в качестве биотоплива.

Рост водорослей, фотосинтез и выработка энергии увеличиваются, когда через них проходит углекислый газ. Водоросли — отличный фильтр, поглощающий выбросы углерода. Шотландская фирма Bioenergy Ventures разработала систему, в которой выбросы углерода от завода по производству виски направляются в бассейн с водорослями.Водоросли процветают благодаря дополнительному количеству углекислого газа. Когда водоросли умирают (примерно через неделю), их собирают, а их липиды (масла) превращают в биотопливо или корм для рыб.

Водоросли обладают огромным потенциалом в качестве альтернативного источника энергии. Однако переработка его в пригодные для использования формы стоит дорого. Хотя, по оценкам, он дает от 10 до 100 раз больше топлива, чем другие биотопливные культуры, в 2010 году он стоил 5000 долларов за тонну. Стоимость, вероятно, снизится, но в настоящее время она недоступна для большинства развивающихся стран.

Люди и биомасса

Преимущества
Биомасса — это чистый возобновляемый источник энергии. Его первоначальная энергия исходит от солнца, и биомасса растений или водорослей может вырасти заново за относительно короткий промежуток времени. Деревья, посевы и твердые бытовые отходы всегда доступны, и с ними можно обращаться устойчиво.

Если деревья и сельскохозяйственные культуры выращиваются экологически рационально, они могут компенсировать выбросы углерода, если они поглощают углекислый газ посредством дыхания. В некоторых биоэнергетических процессах количество повторно абсорбированного углерода даже превышает выбросы углерода, которые выделяются во время обработки или использования топлива.

Многие виды сырья биомассы, такие как просо, можно собирать на маргинальных землях или пастбищах, где они не конкурируют с продовольственными культурами.

В отличие от других возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнце, энергия биомассы накапливается в организме, и ее можно собирать, когда это необходимо.

Недостатки
Если сырье биомассы не пополняется так быстро, как оно используется, оно может стать невозобновляемым. Например, для восстановления леса могут потребоваться сотни лет.Это все еще намного, намного более короткий период времени, чем ископаемое топливо, такое как торф. Для восполнения всего метра (3 фута) торфа может потребоваться 900 лет.

Для развития большей части биомассы требуется пахотная земля. Это означает, что земли, используемые для выращивания биотопливных культур, таких как кукуруза и соя, недоступны для выращивания продуктов питания или обеспечения естественной среды обитания.

Лесные массивы, созревшие в течение десятилетий (так называемые «старовозрастные леса»), способны улавливать больше углерода, чем вновь засаженные земли. Следовательно, если лесные массивы не вырублены, не засажены экологически рационально, и им не будет предоставлено время для роста и улавливания углерода, преимущества использования древесины в качестве топлива не будут нивелированы повторным отрастанием деревьев.

Большинство заводов по производству биомассы требуют, чтобы ископаемое топливо было экономически эффективным. Например, для строительства огромного завода недалеко от Порт-Талбота в Уэльсе потребуются ископаемые виды топлива, импортируемые из Северной Америки, что частично снизит устойчивость предприятия.

Биомасса имеет более низкую «плотность энергии», чем ископаемое топливо. До 50% биомассы — это вода, которая теряется в процессе преобразования энергии. По оценкам ученых и инженеров, транспортировка биомассы на расстояние более 160 км (100 миль) от места ее переработки не является экономически эффективным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.