הנוהג להשתמש בעצי הסקה כדלק בזמננו, אפילו ביחס לציוד הדוד, נראה מיושן. ועדיין, לעקרון הפעולה הזה של מערכות אנרגיה יש יתרונות שאין להכחישה, אשר, בהתאם, בא לידי ביטוי בהופעתם של מושגים טכנולוגיים חדשים. במקרה זה, נחשב מפעל מחולל גז, שתכונותיו התפעוליות משכו זמן רב את תשומת לבם של מעצבים מתעשיית הרכב. כמובן, אין דיבור על שריפת עצים מסורתית מתחת למכסה המנוע, אבל האנרגיה שנוצרת מיחידות כאלה קשורה ישירות לבעירה של דלקים מוצקים.
עיצובים של ציוד לייצור גז
הציוד מורכב מממיר, מאוורר, מקרצף, כניסת צינורתשתית, תאי בעירה ואביזרי חיבור. התכנון מונחה על ידי התנאים של עיבוד תרמי של דלק מוצק על מנת לייצר אנרגיה תרמית או חשמלית. זה יכול להיות מונובלוק או התקנה מודולרית עם אפשרות של החלפת אלמנטים בודדים. בתי הרכיבים עשויים מתכת (פלדה) על ידי הרכבת ריתוך. בחלק התחתון מותקנת פלטפורמת מתכת, אותה ניתן להשלים עם ציוד ריצה, בהתאם לפתרון העיצוב הספציפי. בחלק העליון מאורגנת בדרך כלל מערכת העמסה עם בונקר, אליה מחוברים תעלות אספקת חמצן. במתקני ייצור גז תעשייתיים לייצור חשמל, מסופקים לפעמים אלמנטים להעמסת דלק מכניים עם התאמה אוטומטית. אבל במקרה זה, יש לספק לתא הבעירה גם מחוונים מיוחדים שיתנו פקודה להוסיף את מנת הדלק הבאה.
אזורים פונקציונליים של מחולל הגז
ניתן לחלק את כל החלל הפנימי של היחידה לארבע מחלקות:
- אזור ייבוש. מעין תא הכנת דלק, בו אותו עצי הסקה רוכשים את הטמפרטורה האופטימלית ללא עודף לחות. בדרך כלל משטר הטמפרטורה באזור זה הוא 150-200 מעלות צלזיוס.
- אזור זיקוק יבש. שלב נוסף בהכנת דלק מוצק, אך בתנאים של משטר טמפרטורה גבוה יותר עד 500 מעלות צלזיוס. בשלב זה מחולל הגז מחריף את העץ כדי להסיר ממנו זפת, חומצות וחומרים לא רצויים אחרים.
- אזורשריפה. קטע זה ממוקם ברמת החיבור של תעלות האוויר, דרכם מופנה אוויר לשמירה על יציבות הבעירה. מבחינה מבנית, זהו תא בעירה קונבנציונלי, אשר קיים בכל דודי הדלק המוצק. הטמפרטורה הממוצעת בו נעה בין 1100 ל-1300 מעלות צלזיוס.
- אזור התאוששות. השטח בין השבכה לתא הבעירה. באנלוגיה לדודי פירוליזה מודרניים, ניתן לדמיין את הקטע הזה כמקום בעירה מחדש. פחם חם נכנס מאזור הבעירה כאן, אותו ניתן להסיר או להיפטר מיד.
עקרון הפעולה של מערך מחולל הגז
תהליך העבודה של ציוד זה מבוסס על עיבוד לא שלם של פחמן המשתחרר במהלך שריפת הדלק. גם עצי הסקה עם פחם וגם חומרים ביולוגיים כמו לבניות כבול, כדורים או גרגירים מפסולת תעשיית עיבוד העץ יכולים לשמש כאלמנטים של דלק מוצק. הפחמן שנוצר, בעת אינטראקציה עם זרמי האוויר המסופק, יכול לחבר לעצמו אטומי חמצן. הגז המתקבל יכול לספק כמות אנרגיה התואמת רק ל-30% מהדלק שנטען בתחילה שממנו הוא הופק. מצד שני, נדרשים הרבה פחות משאבים לעיבוד פחמן – לפחות נדרש חמצן בכמות מינימלית. וכבר בתהליך של בעירה משנית, יחידת מחולל הגז מייצרת אנרגיה ממוקדת המתאימה לשימוש. בשלב זה, שוניםממירים וסוללות - בהתאם לסוג האנרגיה המתוכננת לקבל מתערובת הגז-אוויר.
יכולת של ציוד לייצור גז
שילוב של עקרונות שריפת דלקים מאובנים עם ייצור גז נחשב כבר בתחילת המאה ה-20. יתרה מכך, היו התפתחויות מעשיות מוצלחות בכיוון זה, שהחליפו את הגנרטורים הנפוצים יותר באותה תקופה לעיבוד מקורות אנרגיה מתחדשים. כיום, על רקע הפופולריזציה של עקרונות השימוש הרציונלי במשאבים עם דגש על חיסכון באנרגיה, הרעיון של המרה תרמוכימית של פסולת וביומסה צמחית חוזר להיות רלוונטי. ואפילו מחוללי גז בעלי קיבולת קטנה של 70-80 קילוואט יכולים לשמש בשירותים ציבוריים או בחקלאות, שם תוצרי פסולת מקומיים ישמשו כדלק. למשל, יש נוהג של הפעלת מתקנים כאלה במערכות ההשקיה של חוות באוטונומיה מלאה למשך 4-5 שעות. ציוד מ-150 קילוואט מוצא את מקומו בתעשיות גדולות, באזורי שירות ומתקנים גדולים תלויי אנרגיה.
יישום טכנולוגיות ייצור גז בתעשייה
לראשונה החלו להשתמש בטכנולוגיות לייצור גז בתעשיות הזכוכית והמטלורגיות באירופה, ובברית המועצות הן מצאו את מקומן בכלכלה הלאומית. כך למשל, באמצע המאה ה-20 הופצו ברחבי הארץ תחנות לייצור גז שהפיקו עד 3 מגוואט מ.ביומסה צמחית וכבול. ציוד מודרני הוסיף באופן ניכר להתפתחות הטכנולוגית. כיום מדובר במתחמים שלמים הניתנים באמצעים לשליטה אוטומטית ואף רובוטית בשליטה של מחשב. הספקם של מחוללי גז לייצור חשמל במגזר התעשייתי הוא בממוצע 300-350 קילוואט. במקרים מסוימים, מדובר במפעלים כימיים שלמים עם דרישות מחמירות לחומרי דלק. יחידות כאלה משמשות במתחמים תעשייתיים גדולים לשירות מספר מערכות צריכה בו-זמנית - יחידות כוח (כלי מכונות, קווי ייצור, דינמות, מדחסים), התקני תאורה, תשתית אוורור וכו'.
גנרטורים גז בהנדסת תחבורה
הנוהג לשנות מכוניות להתקנת גנרטורים של גז החל בשנים שלפני המלחמה. במכונות רבות, כחלק מהמודרניזציה הזו, הותקן גנרטור חשמלי בעל ביצועים גבוהים, שכן היה צורך לספק זרימה חזקה מספיק של לחץ חמצן. לשם כך נעשה שימוש במאוורר חשמלי. הפיתוחים הבולטים מסוג זה כוללים את המשאיות GAZ-AA ואת ה-ZIS-5 שלוש טון, שגנרטורי הגז שלהן סיפקו קילומטראז' של עד 80-90 ק"מ בתחנת דלק אחת. זה לא הרבה, אבל בתנאים של מחסור בדלק נוזלי ביער, ההחלטה הזו הצדיקה את עצמה לחלוטין מבחינה כלכלית. באשר להיום, גם הסבה של מכוניות ICE קונבנציונליות מונעת בעיקר מאינטרסים של חיסכון באנרגיה. ישנן דוגמאות מוצלחות להמרה של מכוניות GAZ-24 וAZLK-2141, שנוסע עד 120 ק"מ בתחנת דלק אחת, תוך שמירה על המהירות המותרת בטווח של 80-90 קמ"ש.
איך להכין סט גנרטור גז לרכב במו ידיכם?
אתה יכול ליישם עיקרון זה מבלי ליצור קשר עם מומחים בבית ובעצמך. ההנחיות הכלליות לשדרוג כזה יכולות להיות מיוצגות באופן הבא:
- בונקר טעינה מתארגן. בדרך כלל משתמשים בבלון גז בנפח של 40-50 ליטר. התחתית נחתכת בו, ובצוואר יוצרים חור או חלון למילוי דלק. כדאי להתמקד בשימוש בפחם עדין או בכדורים.
- השבכה מותקנת כדי לעמוד בעומס הראשי.
- מסנן ציקלון ורומח נעשים כדי לשאת את עומס החום. ללא קשר לסוג הדלק המוצק המשמש, הוא יפלוט תוצרי בעירה בצורה של אפר ואבק. יש ללכוד פסולת זו מיד לאחר שחרורו על ידי המסנן.
- הרכבת הרדיאטור. רכיב זה יבצע את הפונקציה של קירור תערובת הגז. עבור התקנת גנרטור גז במו ידיך, אתה יכול לעשות מבנה רדיאטור מצינורות אינסטלציה. חשוב רק לחשב נכון את החתך להכנת פחמן אופטימלית.
- יצירת מסנן עדין. מחומרי ממברנה מודרניים ניתן לייצר מנחת לטיהור רב שכבתי של תערובת הגז-אוויר, שיגדיל את הספק מחולל הכוח.
- חיבור למנוע. השלב האחרון, במהלכו, בעזרת נסיעותצינורות מחוברים למנוע כדי לכוון אליו את תערובת הגז המטוהרת.
גנרטורים לגז ביתי
ציוד הדוודים הביתי גם משתפר, ומוסיף פונקציונליות ויכולות תפעוליות חדשות. לאזור זה מוצעים ערכות גנרטורים של גז עד 150 קילוואט עבור גפ מ (גז פחמן נוזלי), עם מערכת קירור נוזלית, מטען סוללות והתקני הגנה. זהו גנרטור המתנה מלא שניתן להשתמש בו במקרה של הפסקת חשמל.
חישוב ציוד לייצור גז לפי קיבולת
ללא קשר למטרה של יחידת הכוח, יש לחשב את האינדיקטורים הטכניים והתפעוליים שלה לפני הרכישה. להלן דוגמה חישובית טיפוסית עבור סט גנרטור גז למערכת חימום ביתית.
יש לממוצע את הספק היחידה ביחס לשטח חדר הניתוח היעד, תוך התחשבות בקשר הבא: 1 קילוואט פוטנציאל הספק מתערובת הגז שנוצרת לכל 10 מ"ר. אז עבור אתר של 50 מ"ר, תידרש התקנה של לפחות 5 קילוואט, ואם שטח מתקן הייצור הוא 1000 מ"ר, אז יהיה צורך במערכת חימום של לפחות 100 קילוואט. אבל זה לא הכל. עבור כל פתח בקיר מתבצעת תוספת של כ-1 קילוואט, ללא תיקונים לתנאי האקלים. כתוצאה מכך, חפץ בשטח כולל של 1000 מ"ר עם 10 חלונות ו-5 פתחים ידרוש שימוש ביחידה בהספק של 1015 קילוואט לפחות.
יתרונותטכנולוגיה
מחוללי גז נהדרים למשימות ייצור חשמל בסיסיות. אז, אם ליחידות דלק מוצק קונבנציונליות יש יעילות של 60%, אז עמיתים גז - יותר מ 80%. יש גם ניואנסים חיוביים של שירות. מכיוון שמתבצעת בעירה מלאה בתא עם הסרת תערובת הפחמן הדו חמצני, אין צורך בניקוי מיוחד נוסף של קירות הציוד. כמובן שיש גם יתרונות כלכליים. מחולל גז עצים הפשוט ביותר יכול לחסוך עד 30-40% בהשוואה לתנורי חימום ודוודים חשמליים המספקים אפקט תרמי דומה.
חסרונות הטכנולוגיה
היתרונות של מחוללי גז יכולים להפוך אותם לאמצעי העיקרי להפקת אנרגיה חשמלית ותרמית, אם לא בגלל חולשות. קודם כל, הם כוללים את הטבע הרב-רכיבי של חלקים פונקציונליים. למרות עקרון הפעולה הפשוט, ערכת מחולל הגז מכילה אלמנטים רבים התלויים זה בזה, מה שמקשה על ההרכבה והבקרה של המערכת. כמו כן, ראוי להדגיש את הצורך בשמירה מתמדת על בעירה על ידי העמסת חומרי גלם לדלק. בהפקה עובדת, יש לעשות זאת באופן קבוע, כך שלא ניתן יהיה לעשות זאת ללא אוטומציה של בקרה.
העתיד של טכנולוגיות ייצור גז
המשך הפיתוח של יחידות לייצור גז נתמך בשילוב האורגני שלהן עם תאי דלק ביולוגי, שהם ללא תנאי אחד ממקורות הדלק המבטיחים ביותר. בְּבכיוון של אופטימיזציה של מבנים עבור כדורים ולבנים, יש סיכוי גבוה יותר שהמושג הזה יקודם. באשר למחוללי גז למכוניות, ברמה התעשייתית, הפיתוח שלהם יכול להצדיק את עצמו גם מבחינה כלכלית. אגב, כ-2 ק ג של חומרי דלק זולים מייצרים אנרגיה למכונית כמו 1 ליטר בנזין. עם זאת, תהליך הפיתוח בכיוון זה עדיין מעוכב מהצורך לסבך את עיצוב המכוניות והופעתם של גנרטורים תחרותיים חדשים, המחליפים גם את מנועי הבעירה הפנימית הקונבנציונליים.
מסקנה
למערכות ייצור חשמל ונוזל כיום יש יותר ויותר התנגדות לטכנולוגיות אנרגיה חלופיות. עבור אותה סביבה ביתית, פאנלים סולאריים מלאים וסוללות גיאותרמיות מיוצרים זה מכבר. איזה מקום יכול לתפוס מחולל גז מודרני במאבק התחרותי הזה? זהו לא הפתרון המעשי ביותר לשימוש ביתי בשל גודלו הגדול של הציוד והתחזוקה הבעייתית. עם זאת, התעשייה מתעניינת למדי בהתקנות כאלה, שכן הן מאפשרות לך לסמוך על חיסכון מרשים מבלי להפחית את החשמל.
