Používání palivového dřeva jako paliva v naší době, dokonce i ve vztahu k kotelnímu zařízení, se zdá být zastaralé. A přesto má tento princip fungování energetických systémů nepopiratelné výhody, které se v souladu s tím odráží ve vzniku nových technologických konceptů. V tomto případě se uvažuje o zařízení na výrobu plynu, jehož provozní vlastnosti již dlouho přitahují pozornost konstruktérů z automobilového průmyslu. Samozřejmě se nemluví o tradičním spalování dřeva pod kapotou, ale energie generovaná takovými jednotkami přímo souvisí se spalováním pevných paliv.
Návrhy zařízení na výrobu plynu
Zařízení se skládá z konvertoru, ventilátoru, pračky, vstupu do potrubíinfrastruktura, spalovací komory a spojovací armatury. Návrh se řídí podmínkami tepelného zpracování tuhého paliva za účelem výroby tepelné nebo elektrické energie. Může se jednat o monoblokovou nebo modulární instalaci s možností výměny jednotlivých prvků. Kryty součástí jsou vyrobeny z kovu (ocelového plechu) svařením. Ve spodní části je namontována kovová plošina, kterou lze dle konkrétního konstrukčního řešení doplnit pojezdem. V horní části je obvykle uspořádán nakládací systém s bunkrem, na který jsou napojeny kanály přívodu kyslíku. V průmyslových zařízeních na výrobu plynu pro výrobu elektřiny se někdy používají mechanické prvky pro plnění paliva s automatickým nastavením. Ale v tomto případě musí být spalovací komora také vybavena speciálními indikátory, které dají příkaz k přidání další dávky paliva.
Funkční oblasti generátoru plynu
Celý vnitřní prostor jednotky lze podmíněně rozdělit do čtyř oddělení:
- Sušicí zóna. Druh komory pro přípravu paliva, ve které stejné palivové dřevo získává optimální teplotu bez nadměrné vlhkosti. Obvykle je teplotní režim v této oblasti 150-200 ° С.
- Zóna pro suchou destilaci. Další stupeň přípravy tuhého paliva, ale za podmínek vyššího teplotního režimu do 500 °C. V této fázi generátor plynu spaluje dřevo, aby z něj odstranil dehet, kyseliny a další nežádoucí látky.
- Zónahořící. Tato sekce je umístěna na připojovací úrovni vzduchovodů, kterými je vzduch veden pro udržení stability spalování. Konstrukčně se jedná o konvenční spalovací komoru, kterou mají všechny kotle na tuhá paliva. Průměrná teplota se v něm pohybuje od 1100 do 1300 °C.
- Zóna obnovy. Prostor mezi roštem a spalovací komorou. Obdobně jako u moderních pyrolýzních kotlů si lze tento úsek představit jako místo opětovného spalování. Ze spalovací zóny sem vstupuje žhavé uhlí, které lze vyjmout nebo okamžitě zlikvidovat.
Princip činnosti plynového generátoru
Pracovní proces tohoto zařízení je založen na nedokonalém zpracování uhlíku uvolněného při spalování paliva. Jak palivové dřevo s uhlím, tak biomateriály, jako jsou rašelinové brikety, pelety nebo granule z odpadů dřevozpracujícího průmyslu, mohou fungovat jako pevná paliva. Vzniklý uhlík může při interakci s přiváděnými proudy vzduchu na sebe vázat atomy kyslíku. Výsledný plyn může potenciálně dodat množství energie odpovídající pouze 30 % původně naloženého paliva, ze kterého byl vyroben. Na druhou stranu ke zpracování uhlíku je potřeba mnohem méně zdrojů – kyslík je potřeba alespoň v minimálním množství. A již v procesu sekundárního spalování jednotka generátoru plynu generuje cílenou energii vhodnou k použití. V této fázi různékonvertory a baterie - v závislosti na typu energie, která se plánuje získat ze směsi plynu a vzduchu.
Schopnost zařízení na výrobu plynu
O spojení principů spalování fosilních paliv s výrobou plynu se uvažovalo již na počátku 20. století. Navíc v tomto směru došlo k úspěšnému praktickému vývoji, který nahradil v té době běžnější generátory pro zpracování obnovitelných zdrojů energie. Dnes, na pozadí popularizace principů racionálního využívání zdrojů s důrazem na úsporu energie, se pojem termochemická přeměna odpadů a rostlinné biomasy opět stává aktuálním. A i malokapacitní plynové generátory 70-80 kW lze využít ve veřejných službách nebo zemědělství, kde se jako palivo budou využívat lokální odpadní produkty. Například existuje praxe provozování takových zařízení v zavlažovacích systémech farem v plné autonomii po dobu 4-5 hod. Zařízení od 150 kW nachází své místo ve velkých průmyslových odvětvích, v servisních oblastech a velkých energeticky závislých zařízeních.
Aplikace technologií výroby plynu v průmyslu
Technologie na výrobu plynu se poprvé začaly používat ve sklářském a hutním průmyslu v Evropě a v SSSR našly své místo v národním hospodářství. Například v polovině 20. století byly po celé zemi rozmístěny plynárenské stanice, které vyráběly až 3 MW zrostlinná biomasa a rašelina. Moderní vybavení znatelně přispělo k technologickému rozvoji. Dnes se jedná o celé komplexy opatřené prostředky automatického až robotického řízení pod kontrolou počítače. Výkon plynových generátorů pro výrobu elektřiny v průmyslovém sektoru je v průměru 300-350 kW. V některých případech se jedná o celé chemické závody s přísnými požadavky na palivové materiály. Tyto jednotky se používají ve velkých průmyslových komplexech k obsluze několika odběrných systémů najednou - energetických jednotek (obráběcí stroje, montážní linky, dynama, kompresory), osvětlovacích zařízení, ventilační infrastruktury atd.
Generátory plynu v dopravním strojírenství
Praktika úprav automobilů pro instalaci plynových generátorů začala v předválečných letech. Na mnoha strojích byl v rámci této modernizace instalován vysoce výkonný elektrický generátor, neboť bylo nutné zajistit dostatečně výkonný proud tlakování kyslíku. K tomu byl použit elektrický ventilátor. Mezi nejpozoruhodnější vývoj tohoto typu patří nákladní automobily GAZ-AA a třítunové ZIS-5, jejichž plynové generátory poskytovaly na jedné čerpací stanici dojezd až 80-90 km. Není to mnoho, ale v podmínkách nedostatku kapalného paliva v lesnictví se toto rozhodnutí plně ekonomicky odůvodnilo. I dnes je přestavba konvenčních vozů ICE motivována především zájmy úspory energie. Existují úspěšné příklady přestavby vozů GAZ-24 aAZLK-2141, které ujedou až 120 km na jednu čerpací stanici, udržují rychlostní limit v rozmezí 80-90 km/h.
Jak vyrobit plynový generátor pro auto vlastníma rukama?
Tento princip můžete implementovat, aniž byste doma a sami kontaktovali specialisty. Obecné pokyny pro takový upgrade lze znázornit takto:
- Probíhá organizování nakládacího bunkru. Obvykle používejte plynovou láhev o objemu 40-50 litrů. V něm je vyříznuto dno a v hrdle je vytvořen otvor nebo okno pro plnění paliva. Vyplatí se zaměřit na použití buď jemnozrnného uhlí nebo pelet.
- Rošt je namontován tak, aby přebíral hlavní zatížení.
- Vyrábí se cyklónový filtr a přívodní trubka, aby převzaly tepelnou zátěž. Bez ohledu na druh použitého tuhého paliva bude uvolňovat produkty spalování ve formě popela a prachu. Tento odpad by měl být zachycen ihned po uvolnění filtrem.
- Montáž radiátoru. Tato součást bude plnit funkci chlazení plynné směsi. Pro instalaci plynového generátoru vlastníma rukama můžete vytvořit konstrukci radiátoru z vodovodních trubek. Pro optimální přípravu uhlíku je důležité pouze správně vypočítat průřez.
- Vytvoření jemného filtru. Z moderních membránových materiálů je možné vyrobit klapku pro víceúrovňové čištění směsi plynu a vzduchu, která zvýší výkon elektrocentrály.
- Připojení k motoru. Závěrečná fáze, během které se za pomoci dojížděnípotrubí je připojeno k motoru, aby do něj nasměrovalo vyčištěnou směs plynu.
Generátory plynu pro domácnost
Zařízení domácích kotelen se také zlepšuje, přidává nové funkce a provozní možnosti. Pro tuto oblast jsou nabízeny plynové generátorové soustrojí do 150 kW na LPG (zkapalněný uhlíkový plyn) doplněné systémem kapalinového chlazení, nabíječkou baterií a ochrannými zařízeními. Toto je kompletní záložní generátor, který lze použít v případě výpadku proudu.
Výpočet zařízení na výrobu plynu podle kapacity
Bez ohledu na účel pohonné jednotky je nutné před nákupem vypočítat její technické a provozní ukazatele. Níže je uveden typický příklad výpočtu pro sadu plynového generátoru pro domácí topný systém.
Výkon jednotky by měl být zprůměrován vzhledem k ploše cílového operačního sálu, přičemž je třeba mít na paměti následující vztah: 1 kW potenciálu výkonu z vytvořené směsi plynů na 10 m2. Takže pro pozemek o rozloze 50 m2 bude vyžadována instalace nejméně 5 kW, a pokud je plocha výrobního zařízení 1 000 m2, bude zapotřebí topný systém o výkonu nejméně 100 kW. Ale to není vše. Pro každý otvor ve stěně se provede přídavek přibližně 1 kW, nepočítaje úpravy pro klimatické podmínky. V důsledku toho bude objekt o celkové ploše 1000 m2 s 10 okny a 5 dveřmi vyžadovat použití jednotky s výkonem minimálně 1015 kW.
Protechnologie
Generátory plynu jsou skvělé pro základní úlohy výroby energie. Pokud tedy konvenční jednotky na tuhá paliva mají účinnost 60%, pak plynové protějšky - více než 80%. Existují také pozitivní nuance služby. Protože úplné spalování probíhá v komoře s odstraňováním směsi oxidu uhličitého, není nutné další speciální čištění stěn zařízení. Samozřejmostí jsou i ekonomické výhody. Nejjednodušší plynový generátor na dřevo může ušetřit až 30–40 % ve srovnání s elektrickými ohřívači a kotli, které poskytují podobný tepelný efekt.
Nevýhody technologie
Výhody plynových generátorů by z nich mohly udělat hlavní prostředek pro výrobu elektrické a tepelné energie, ne-li pro slabiny. Především zahrnují vícesložkový charakter funkčních částí. Navzdory jednoduchému principu činnosti obsahuje souprava plynového generátoru mnoho vzájemně závislých prvků, což komplikuje montáž a ovládání systému. Za zdůraznění stojí i nutnost neustálého udržování spalování nakládáním palivových surovin. V fungující výrobě se to musí dělat pravidelně, takže bez automatizace řízení se to neobejde.
Budoucnost technologií výroby plynu
Pokračující vývoj plynových generátorů je podporován jejich organickou kombinací s biopalivovými články, které jsou bezpodmínečně jedním z nejslibnějších zdrojů paliva. Vve směru optimalizace struktur pro pelety a brikety se tento koncept spíše prosadí. Pokud jde o generátory plynu pro automobily, na průmyslové úrovni se jejich vývoj může ospravedlnit i ekonomicky. Mimochodem, asi 2 kg levných palivových materiálů vyrobí pro auto tolik energie jako 1 litr benzínu. Proces vývoje v tomto směru však stále brzdí nutnost komplikovat konstrukci vozů a vznik nových konkurenčních generátorů, které nahrazují i klasické spalovací motory.
Závěr
Systémy na výrobu elektrické a kapalné energie dnes stále více narážejí na technologie alternativní energie. Pro stejné prostředí domácnosti se již dlouho vyrábějí kompletní solární panely a geotermální baterie. Jaké místo může v tomto konkurenčním boji zaujmout moderní generátor plynu? Toto není nejpraktičtější řešení pro domácí použití kvůli velké velikosti zařízení a obtížné údržbě. Průmysl se však o takové instalace docela zajímá, protože vám umožňují počítat s působivými úsporami bez snížení spotřeby energie.
