Praksa korištenja drva za ogrjev kao goriva u naše vrijeme, čak i u odnosu na kotlovsku opremu, čini se zastarjelom. Pa ipak, ovaj princip rada energetskih sustava ima neosporne prednosti, što se, sukladno tome, očituje u nastanku novih tehnoloških koncepata. U ovom slučaju razmatra se plinsko-generatorsko postrojenje, čije su operativne značajke dugo privlačile pozornost dizajnera iz automobilske industrije. Naravno, nema govora o tradicionalnom izgaranju drva ispod haube, ali energija koju proizvode takve jedinice izravno je povezana s izgaranjem krutih goriva.
Dizajn opreme za proizvodnju plina
Oprema se sastoji od pretvarača, ventilatora, pročistača, ulaza cjevovodainfrastrukturu, komore za izgaranje i spojne armature. Projektiranje je vođeno uvjetima toplinske obrade krutog goriva kako bi se proizvela toplinska ili električna energija. Može biti monoblok ili modularna instalacija s mogućnošću zamjene pojedinih elemenata. Kućišta komponenti izrađena su od metala (čelični lim) zavarivanjem. U donjem dijelu je montirana metalna platforma koja se može nadopuniti pogonskim dijelom, ovisno o specifičnom dizajnerskom rješenju. U gornjem dijelu obično je organiziran sustav utovara s bunkerom na koji su spojeni kanali za dovod kisika. U industrijskim postrojenjima za proizvodnju plina za proizvodnju električne energije, ponekad su predviđeni mehanički elementi za punjenje goriva s automatskim podešavanjem. Ali u ovom slučaju, komora za izgaranje također mora biti opremljena posebnim indikatorima koji će dati naredbu za dodavanje sljedećeg dijela goriva.
Funkcionalna područja plinskog generatora
Cijeli unutarnji prostor jedinice može se uvjetno podijeliti u četiri odjela:
- Zona sušenja. Vrsta komore za pripremu goriva, u kojoj isto drvo za ogrjev stječe optimalnu temperaturu bez suvišne vlage. Obično je temperaturni režim u ovom području 150-200 ° C.
- Zona suhe destilacije. Druga faza u pripremi krutog goriva, ali u uvjetima višeg temperaturnog režima do 500 °C. U ovoj fazi, plinski generator ugljeniše drvo kako bi uklonio katran, kiseline i druge neželjene tvari iz njega.
- Zonagorući. Ovaj dio se nalazi na razini priključka zračnih kanala, kroz koji se usmjerava zrak kako bi se održala stabilnost izgaranja. Strukturno, ovo je konvencionalna komora za izgaranje, koja je prisutna u svim kotlovima na kruta goriva. Prosječna temperatura u njemu varira od 1100 do 1300 °C.
- Zona oporavka. Područje između rešetke i komore za izgaranje. Po analogiji s modernim kotlovima za pirolizu, ovaj dio se može zamisliti kao mjesto ponovnog izgaranja. Iz zone izgaranja ovdje ulazi vrući ugljen, koji se može ukloniti ili odmah zbrinuti.
Princip rada agregata za plin
Radni proces ove opreme temelji se na nepotpunoj obradi ugljika koji se oslobađa tijekom izgaranja goriva. Kao elementi krutog goriva mogu djelovati i drvo za ogrjev s ugljenom i biomaterijali poput tresetnih briketa, peleta ili granula iz otpada drvnoprerađivačke industrije. Rezultirajući ugljik, kada je u interakciji s dovedenim zračnim tokovima, može na sebe vezati atome kisika. Dobiveni plin potencijalno može isporučiti količinu energije koja odgovara samo 30% početno napunjenog goriva iz kojeg je proizveden. S druge strane, za preradu ugljika potrebno je mnogo manje resursa – barem je kisik potreban u minimalnoj količini. A već u procesu sekundarnog izgaranja, jedinica plinskog generatora stvara ciljanu energiju prikladnu za korištenje. U ovoj fazi, raznepretvarači i baterije - ovisno o vrsti energije koja se planira dobiti iz mješavine plina i zraka.
Mogućnost opreme za proizvodnju plina
Kombiniranje principa spaljivanja fosilnih goriva s proizvodnjom plina razmatrano je još početkom 20. stoljeća. Štoviše, bilo je uspješnog praktičnog razvoja u tom smjeru, koji je zamijenio tada uobičajene generatore za preradu obnovljivih izvora energije. Danas, u pozadini popularizacije načela racionalnog korištenja resursa s naglaskom na uštedi energije, ponovno postaje aktualan koncept termokemijske pretvorbe otpada i biljne biomase. Čak i plinski generatori malog kapaciteta od 70-80 kW mogu se koristiti u komunalnim djelatnostima ili poljoprivredi, gdje će se lokalni otpadni proizvodi koristiti kao gorivo. Primjerice, postoji praksa da se takve instalacije u sustavima za navodnjavanje farmi rade u punoj autonomiji 4-5 sati. Oprema od 150 kW nalazi svoje mjesto u velikim industrijama, u servisnim područjima i velikim energetski ovisnim objektima.
Primjena tehnologija proizvodnje plina u industriji
Po prvi put su se tehnologije za proizvodnju plina počele koristiti u staklarskoj i metalurškoj industriji u Europi, au SSSR-u su našle svoje mjesto u nacionalnoj ekonomiji. Na primjer, sredinom 20. stoljeća plinske generirajuće stanice bile su raspoređene po cijeloj zemlji, koje su proizvodile do 3 MW odbiljnu biomasu i treset. Moderna oprema značajno je doprinijela tehnološkom razvoju. Danas su to cijeli kompleksi opremljeni sredstvima automatskog, pa čak i robotskog upravljanja pod kontrolom računala. Snaga plinskih generatora za proizvodnju električne energije u industrijskom sektoru je u prosjeku 300-350 kW. U nekim slučajevima to su čitave kemijske tvornice sa strogim zahtjevima za gorivima. Takve se jedinice koriste u velikim industrijskim kompleksima za opsluživanje nekoliko sustava potrošnje odjednom - pogonskih jedinica (alatnih strojeva, montažnih linija, dinamo, kompresora), rasvjetnih uređaja, ventilacijske infrastrukture itd.
Generatori plina u transportnom inženjerstvu
Praksa modificiranja automobila za ugradnju plinskih generatora započela je u prijeratnim godinama. Na mnogim strojevima, kao dio ove modernizacije, ugrađen je električni generator visokih performansi, jer je bilo potrebno osigurati dovoljno snažan protok kisika pod tlakom. Za to je korišten električni ventilator. Najznačajniji razvoj ovog tipa uključuju kamione GAZ-AA i ZIS-5 od tri tone, čiji su plinski generatori na jednoj benzinskoj postaji osiguravali kilometražu do 80-90 km. To nije puno, ali u uvjetima nestašice tekućeg goriva u šumarstvu ova se odluka u potpunosti ekonomski opravdala. Što se danas tiče, prenamjenu konvencionalnih ICE automobila također motiviraju uglavnom interesi uštede energije. Postoje uspješni primjeri pretvorbe automobila GAZ-24 iAZLK-2141, koji putuju do 120 km na jednoj benzinskoj postaji, održavajući ograničenje brzine u rasponu od 80-90 km/h.
Kako napraviti plinski generator za automobil vlastitim rukama?
Ovaj princip možete primijeniti bez kontaktiranja stručnjaka kod kuće i sami. Opće upute za takvu nadogradnju mogu se prikazati na sljedeći način:
- Organizira se bunker za utovar. Obično koristite plinski cilindar kapaciteta 40-50 litara. U njemu je izrezano dno, a u vratu se napravi rupa ili prozor za punjenje goriva. Vrijedi se usredotočiti na korištenje ili sitnozrnastog ugljena ili peleta.
- Rešetka je montirana da preuzme glavno opterećenje.
- Izrađuju se ciklonski filter i koplje koji će preuzeti toplinsko opterećenje. Bez obzira na vrstu krutog goriva koje se koristi, emitirat će produkte izgaranja u obliku pepela i prašine. Ovaj otpad treba uhvatiti odmah nakon što ga filtar ispusti.
- Montaža radijatora. Ova komponenta će obavljati funkciju hlađenja mješavine plina. Za instalaciju plinskog generatora vlastitim rukama možete napraviti strukturu radijatora od vodovodnih cijevi. Važno je samo pravilno izračunati presjek za optimalnu pripremu ugljika.
- Izrada finog filtera. Od modernih membranskih materijala moguće je izraditi klapnu za višeslojno pročišćavanje mješavine plina i zraka, što će povećati snagu generatora energije.
- Priključak na motor. Završna faza, tijekom koje, uz pomoć putovanja na posaocijevi su spojene na motor kako bi se pročišćena plinska smjesa usmjerila na njega.
Generatori plina za kućanstvo
Oprema za kućne kotlove također se poboljšava, dodajući nove funkcionalnosti i operativne mogućnosti. Za ovo područje u ponudi su plinski generatorski setovi do 150 kW za LPG (ukapljeni ugljični plin), zajedno sa sustavom za hlađenje tekućinom, punjačem baterija i zaštitnim uređajima. Ovo je kompletan standby generator koji se može koristiti u slučaju nestanka struje.
Proračun opreme za proizvodnju plina po kapacitetu
Bez obzira na namjenu agregata, njegovi tehnički i radni pokazatelji moraju se izračunati prije kupnje. Ispod je tipičan primjer izračuna za plinski generatorski set za kućni sustav grijanja.
Snagu jedinice treba usredsrediti u odnosu na površinu ciljne operacijske sobe, imajući na umu sljedeći odnos: 1 kW potencijala snage iz generirane plinske mješavine na 10 m2. Dakle, za mjesto od 50 m2 bit će potrebna instalacija od najmanje 5 kW, a ako je površina proizvodnog pogona 1000 m2, tada će biti potreban sustav grijanja od najmanje 100 kW. Ali to nije sve. Za svaki otvor u zidu dodaje se otprilike 1 kW, ne računajući izmjene za klimatske uvjete. Kao rezultat toga, objekt ukupne površine 1000 m2 s 10 prozora i 5 vrata zahtijevat će korištenje jedinice s kapacitetom od najmanje 1015 kW.
Protehnologija
Plinski generatori izvrsni su za osnovne zadatke proizvodnje energije. Dakle, ako konvencionalne jedinice krutog goriva imaju učinkovitost od 60%, onda plinske kolege - više od 80%. Postoje i pozitivne nijanse usluge. Budući da se potpuno izgaranje odvija u komori uz uklanjanje smjese ugljičnog dioksida, nije potrebno daljnje posebno čišćenje stijenki opreme. Naravno, postoje i ekonomske koristi. Najjednostavniji plinski generator na drva može uštedjeti do 30-40% u usporedbi s električnim grijačima i bojlerima koji pružaju sličan toplinski učinak.
Nedostaci tehnologije
Prednosti plinskih generatora mogle bi ih učiniti glavnim sredstvom za proizvodnju električne i toplinske energije, ako ne i slabosti. Prije svega, oni uključuju višekomponentnu prirodu funkcionalnih dijelova. Unatoč jednostavnom principu rada, plinski generatorski set sadrži mnogo međusobno ovisnih elemenata, što komplicira montažu i kontrolu sustava. Također je vrijedno naglasiti potrebu stalnog održavanja izgaranja utovarom sirovina za gorivo. U radnoj proizvodnji to se mora raditi redovito, tako da neće biti moguće bez automatizacije upravljanja.
Budućnost tehnologija proizvodnje plina
Nastavak razvoja jedinica za proizvodnju plina podržan je njihovom organskom kombinacijom s biogorivim ćelijama, koje su bezuvjetno jedan od najperspektivnijih izvora goriva. NAu smjeru optimizacije struktura za pelete i brikete, vjerojatnije je da će se ovaj koncept promovirati. Što se tiče plinskih generatora za automobile, na industrijskoj razini, njihov razvoj se može opravdati i ekonomski. Inače, oko 2 kg jeftinog goriva proizvodi toliko energije za automobil kao 1 litra benzina. Međutim, razvojni proces u tom smjeru i dalje je otežan potrebom za kompliciranjem dizajna automobila i pojavom novih konkurentnih generatora, koji također zamjenjuju konvencionalne motore s unutarnjim izgaranjem.
Zaključak
Sustavima za proizvodnju električne i tekuće energije danas se sve više suprotstavljaju alternativne energetske tehnologije. Za isto okruženje kućanstva odavno se proizvode kompletni solarni paneli i geotermalne baterije. Koje mjesto može zauzeti moderni plinski generator u ovoj natjecateljskoj borbi? Ovo nije najpraktičnije rješenje za kućnu upotrebu zbog velike veličine opreme i problematičnog održavanja. Međutim, industrija je prilično zainteresirana za takve instalacije, jer vam omogućuju da računate na impresivne uštede bez smanjenja snage.
