La pràctica d'utilitzar llenya com a combustible en el nostre temps, fins i tot en relació amb l'equip de calderes, sembla obsoleta. I, tanmateix, aquest principi de funcionament dels sistemes energètics té avantatges innegables, que, en conseqüència, es reflecteixen en l'aparició de nous conceptes tecnològics. En aquest cas, es considera una planta de generació de gas, les característiques operatives de la qual han cridat l'atenció dels dissenyadors de la indústria de l'automòbil. Per descomptat, no es parla de la crema tradicional de llenya sota el capó, però l'energia generada per aquestes unitats està directament relacionada amb la combustió de combustibles sòlids.
Dissenys d'equips de generació de gas
L'equip consta d'un convertidor, un ventilador, un fregador, una entrada de canonadainfraestructures, cambres de combustió i accessoris de connexió. El disseny es guia per les condicions de processament tèrmic del combustible sòlid per tal de generar energia tèrmica o elèctrica. Pot ser una instal·lació monobloc o modular amb la possibilitat de substituir elements individuals. Les carcasses dels components estan fetes de metall (xapa d'acer) mitjançant un conjunt de soldadura. A la part inferior hi ha muntada una plataforma metàl·lica, que es pot complementar amb un tren rodant, depenent de la solució de disseny específica. A la part superior s'acostuma a organitzar un sistema de càrrega amb búnquer, al qual es connecten canals de subministrament d'oxigen. A les instal·lacions industrials de generació de gas per a la generació d'electricitat, de vegades es proporcionen elements mecànics de càrrega de combustible amb regulació automàtica. Però en aquest cas, la cambra de combustió també ha de tenir indicadors especials que donaran l'ordre d'afegir la següent porció de combustible.
Àrees funcionals del generador de gas
Tot l'espai intern de la unitat es pot dividir condicionalment en quatre departaments:
- Zona d'assecat. Una mena de cambra de preparació de combustible, en la qual la mateixa llenya adquireix la temperatura òptima sense excés d'humitat. Normalment, el règim de temperatura en aquesta zona és de 150-200 ° С.
- Zona de destil·lació en sec. Una altra etapa en la preparació de combustible sòlid, però en condicions de règim de temperatura superior fins a 500 °C. En aquesta etapa, el generador de gas carbonitza la fusta per eliminar-ne quitrà, àcids i altres substàncies no desitjades.
- Zonacremant. Aquesta secció es troba al nivell de connexió dels conductes d'aire, a través dels quals es dirigeix l'aire per mantenir l'estabilitat de la combustió. Estructuralment, es tracta d'una cambra de combustió convencional, present en totes les calderes de combustible sòlid. La temperatura mitjana varia entre 1100 i 1300 °C.
- Zona de recuperació. Zona entre la reixa i la cambra de combustió. Per analogia amb les modernes calderes de piròlisi, aquesta secció es pot imaginar com un lloc de recombustió. Aquí entra carbó calent des de la zona de combustió, que es pot eliminar o eliminar immediatament.
El principi de funcionament del grup electrògen de gas
El procés de treball d'aquest equip es basa en el processament incomplet del carboni alliberat durant la combustió del combustible. Tant la llenya amb carbó com els biomaterials com briquetes de torba, pellets o grànuls dels residus de la indústria de processament de la fusta poden actuar com a elements de combustible sòlid. El carboni resultant, quan interacciona amb els fluxos d'aire subministrats, pot unir-se àtoms d'oxigen. El gas resultant pot proporcionar potencialment una quantitat d'energia corresponent només al 30% del combustible carregat inicialment a partir del qual es va produir. D' altra banda, es necessiten molts menys recursos per processar el carboni; almenys es requereix oxigen en una quantitat mínima. I ja en procés de combustió secundària, la unitat generadora de gas genera energia dirigida adequada per al seu ús. En aquesta etapa, diversosconvertidors i bateries - depenent del tipus d'energia que es preveu obtenir de la mescla gas-aire.
Capacitat d'equips de generació de gas
Combinar els principis de la combustió de combustibles fòssils amb la generació de gas es va considerar ja a principis del segle XX. A més, hi va haver desenvolupaments pràctics reeixits en aquesta direcció, que van substituir els generadors més comuns en aquell moment per al processament de fonts d'energia renovables. Avui, en el context de la popularització dels principis d'ús racional dels recursos amb èmfasi en l'estalvi energètic, el concepte de conversió termoquímica de residus i biomassa vegetal torna a ser rellevant. I fins i tot els generadors de gas de petita capacitat de 70-80 kW es poden utilitzar en serveis públics o en agricultura, on els residus locals s'utilitzaran com a combustible. Per exemple, hi ha la pràctica d'operar aquestes instal·lacions als sistemes de reg de les granges amb total autonomia durant 4-5 hores. Els equips a partir de 150 kW troben el seu lloc en grans indústries, zones de servei i grans instal·lacions dependents de l'energia..
Aplicació de tecnologies de generació de gas a la indústria
Per primera vegada, les tecnologies de generació de gas van començar a utilitzar-se a les indústries del vidre i la metal·lúrgica a Europa, i a l'URSS van trobar el seu lloc a l'economia nacional. Per exemple, a mitjans del segle XX, les centrals de gas es distribuïen per tot el país, generant fins a 3 MW debiomassa vegetal i torba. Els equips moderns s'han afegit notablement al desenvolupament tecnològic. Actualment, es tracta de complexos sencers dotats de mitjans de control automàtic i fins i tot robòtic sota el control d'un ordinador. La potència dels generadors de gas per generar electricitat al sector industrial és de mitjana de 300-350 kW. En alguns casos, es tracta de plantes químiques senceres amb requisits estrictes de materials combustibles. Aquestes unitats s'utilitzen en grans complexos industrials per donar servei a diversos sistemes de consum alhora: unitats de potència (màquines eina, línies de muntatge, dinamos, compressors), dispositius d'il·luminació, infraestructures de ventilació, etc.
Generadors de gas en enginyeria de transport
La pràctica de modificar els cotxes per a la instal·lació de generadors de gas va començar els anys d'abans de la guerra. En moltes màquines, com a part d'aquesta modernització, es va instal·lar un generador elèctric d' alt rendiment, ja que era necessari proporcionar un flux de pressurització d'oxigen prou potent. Per a això es va utilitzar un ventilador elèctric. Els desenvolupaments més notables d'aquest tipus inclouen els camions GAZ-AA i els ZIS-5 de tres tones, els generadors de gas dels quals proporcionaven un quilometratge de fins a 80-90 km en una benzinera. Això no és gaire, però en les condicions d'escassetat de combustible líquid a la silvicultura, aquesta decisió es va justificar totalment econòmicament. Pel que fa a l'actualitat, la conversió dels cotxes ICE convencionals també està motivada sobretot pels interessos d'estalvi energètic. Hi ha exemples reeixits de la conversió de cotxes GAZ-24 iAZLK-2141, que recorren fins a 120 km en una benzinera, mantenint el límit de velocitat entre 80 i 90 km/h.
Com fer un grup electrògen de gas per a un cotxe amb les teves pròpies mans?
Podeu implementar aquest principi sense contactar amb especialistes a casa i pel vostre compte. Les instruccions generals per a aquesta actualització es poden representar de la següent manera:
- S'està organitzant un búnquer de càrrega. Normalment s'utilitza una bombona de gas amb una capacitat de 40-50 litres. S'hi talla la part inferior i es fa un forat o una finestra al coll per omplir combustible. Val la pena centrar-se en l'ús de carbó de gra fi o de pellets.
- La reixa està muntada per suportar la càrrega principal.
- S'està fent un filtre cicló i una llança per suportar la càrrega de calor. Independentment del tipus de combustible sòlid utilitzat, emetrà productes de combustió en forma de cendres i pols. Aquests residus s'han de capturar immediatament després de ser alliberats pel filtre.
- Muntatge del radiador. Aquest component farà la funció de refredar la mescla de gasos. Per a la instal·lació d'un generador de gas amb les vostres pròpies mans, podeu fer una estructura de radiador a partir de canonades de fontaneria. Només és important calcular correctament la secció transversal per a una preparació òptima del carboni.
- Creació d'un filtre fi. A partir de materials de membrana moderns, és possible fabricar un amortidor per a la purificació de diversos nivells de la barreja de gas i aire, que augmentarà la potència del generador d'energia.
- Connexió al motor. L'etapa final, durant la qual, amb l'ajuda dels desplaçamentsles canonades estan connectades al motor per dirigir-hi la barreja de gas purificat.
Generadors domèstics de gas
L'equip de calderes domèstiques també està millorant, afegint noves funcionalitats i capacitats operatives. Per a aquesta àrea, s'ofereixen grups electrògens de gas fins a 150 kW per a GLP (gas de carboni liquat), complets amb un sistema de refrigeració líquida, un carregador de bateries i dispositius de protecció. Aquest és un generador d'espera complet que es pot utilitzar en cas d'un tall d'energia.
Càlcul d'equips de generació de gas per capacitat
Independentment de la finalitat de la unitat de potència, els seus indicadors tècnics i operatius s'han de calcular abans de comprar. A continuació es mostra un exemple de càlcul típic per a un grup electrògen de gas per a un sistema de calefacció domèstic.
La potència de la unitat s'ha de promediar en relació a l'àrea del quiròfan objectiu, tenint en compte la següent relació: 1 kW de potència potencial de la mescla de gas generada per 10 m2. Per tant, per a un lloc de 50 m2, es requerirà una instal·lació d'almenys 5 kW, i si l'àrea de la instal·lació de producció és de 1000 m2, caldrà un sistema de calefacció d'almenys 100 kW. Però això no és tot. Per a cada obertura a la paret es fa una addició d'aproximadament 1 kW, sense comptar les modificacions de les condicions climàtiques. Com a resultat, un objecte amb una superfície total de 1000 m2 amb 10 finestres i 5 portes requerirà l'ús d'una unitat amb una potència de 1015 kW com a mínim.
Prostecnologia
Els generadors de gas són ideals per a tasques bàsiques de generació d'energia. Per tant, si les unitats convencionals de combustible sòlid tenen una eficiència del 60%, les contraparts de gas - més del 80%. També hi ha matisos positius de servei. Atès que la combustió completa té lloc a la cambra amb l'eliminació de la barreja de diòxid de carboni, no cal una neteja especial addicional de les parets de l'equip. Per descomptat, també hi ha beneficis econòmics. El generador de gas de llenya més senzill pot estalviar fins a un 30-40% en comparació amb els escalfadors i les calderes elèctriques que proporcionen un efecte tèrmic similar.
Contres de la tecnologia
Els avantatges dels generadors de gas podrien convertir-los en el principal mitjà de generació d'energia elèctrica i tèrmica, si no per debilitats. En primer lloc, inclouen la naturalesa multicomponent de les parts funcionals. Malgrat el principi de funcionament senzill, el grup electrògen de gas conté molts elements interdependents, cosa que complica el muntatge i el control del sistema. També val la pena destacar la necessitat de mantenir constantment la combustió carregant matèries primeres de combustible. En una producció en funcionament, això s'ha de fer amb regularitat, de manera que no es podrà prescindir de l'automatització del control.
El futur de les tecnologies de generació de gas
El desenvolupament continuat de les unitats generadores de gas està recolzat per la seva combinació orgànica amb piles de biocombustible, que són incondicionalment una de les fonts de combustible més prometedores. ATen la direcció d'optimitzar estructures per a pellets i briquetes, és més probable que es promogui aquest concepte. Pel que fa als generadors de gas per a automòbils, a nivell industrial, el seu desenvolupament també es pot justificar econòmicament. Per cert, uns 2 kg de materials de combustible barats produeixen tanta energia per a un cotxe com 1 litre de gasolina. Tanmateix, el procés de desenvolupament en aquesta direcció encara es veu obstaculitzat per la necessitat de complicar el disseny dels cotxes i l'aparició de nous generadors competitius, que també estan substituint els motors de combustió interna convencionals.
Conclusió
Els sistemes de generació d'energia elèctrica i líquida d'avui s'oposen cada cop més a les tecnologies d'energia alternativa. Per al mateix entorn domèstic, fa temps que es produeixen panells solars complets i bateries geotèrmiques. Quin lloc pot ocupar un generador de gas modern en aquesta lluita competitiva? Aquesta no és la solució més pràctica per a ús domèstic a causa de la gran mida de l'equip i la dificultat de manteniment. Tanmateix, la indústria està força interessada en aquestes instal·lacions, ja que permeten comptar amb un estalvi impressionant sense reduir l'energia.
