روش استفاده از هیزم به عنوان سوخت در زمان ما، حتی در رابطه با تجهیزات دیگ بخار، منسوخ به نظر می رسد. و با این حال، این اصل عملکرد سیستم های انرژی دارای مزایای غیرقابل انکاری است که بر این اساس در ظهور مفاهیم جدید فناوری منعکس می شود. در این مورد، یک کارخانه تولید گاز در نظر گرفته می شود که ویژگی های عملیاتی آن مدت هاست که توجه طراحان صنعت خودرو را به خود جلب کرده است. البته صحبتی از سوزاندن چوب سنتی در زیر کاپوت نیست، اما انرژی تولید شده توسط چنین واحدهایی ارتباط مستقیمی با احتراق سوخت جامد دارد.
طراحی تجهیزات تولید گاز
تجهیزات شامل یک مبدل، یک فن، یک اسکرابر، یک ورودی خط لوله است.زیرساخت ها، محفظه های احتراق و اتصالات اتصال. طراحی بر اساس شرایط پردازش حرارتی سوخت جامد به منظور تولید انرژی حرارتی یا الکتریکی هدایت می شود. این می تواند یک نصب تک بلوک یا مدولار با امکان جایگزینی عناصر جداگانه باشد. محفظه های اجزا از فلز (ورق فولادی) با مونتاژ جوش ساخته می شوند. یک پلت فرم فلزی در قسمت پایینی نصب شده است که بسته به راه حل طراحی خاص می توان آن را با یک چرخ دنده تکمیل کرد. در قسمت بالایی معمولاً یک سیستم بارگیری با یک پناهگاه سازماندهی شده است که کانال های تامین اکسیژن به آن متصل می شوند. در تاسیسات تولید گاز صنعتی برای تولید برق، گاهی اوقات المان های بارگیری سوخت مکانیکی با تنظیم خودکار ارائه می شود. اما در این مورد، محفظه احتراق باید با نشانگرهای خاصی نیز ارائه شود که دستور اضافه کردن قسمت بعدی سوخت را بدهد.
مناطق عملکردی ژنراتور گاز
کل فضای داخلی واحد را می توان به طور مشروط به چهار بخش تقسیم کرد:
- منطقه خشک کردن. نوعی محفظه آماده سازی سوخت که در آن همان هیزم بدون رطوبت اضافی دمای مطلوب را به دست می آورد. معمولاً رژیم دما در این منطقه 150-200 درجه سانتیگراد است.
- منطقه تقطیر خشک. مرحله دیگری در تهیه سوخت جامد، اما در شرایط دمای بالاتر تا 500 درجه سانتیگراد. در این مرحله، مولد گاز چوب را زغال می‌کند تا قطران، اسیدها و سایر مواد ناخواسته را از آن جدا کند.
- منطقهسوزش. این بخش در سطح اتصال کانال های هوا قرار دارد که از طریق آن هوا برای حفظ پایداری احتراق هدایت می شود. از نظر ساختاری، این یک محفظه احتراق معمولی است که در تمام دیگهای بخار سوخت جامد وجود دارد. میانگین دما در آن از 1100 تا 1300 درجه سانتی گراد متغیر است.
- منطقه بازیابی. ناحیه بین رنده و محفظه احتراق. با قیاس با دیگ های پیرولیز مدرن، این بخش را می توان به عنوان محل احتراق مجدد تصور کرد. زغال سنگ داغ از منطقه احتراق در اینجا وارد می شود که می توان آن را خارج کرد یا بلافاصله دفع کرد.
اصل عملکرد مجموعه ژنراتور گاز
فرایند کار این تجهیزات بر اساس پردازش ناقص کربن آزاد شده در طی احتراق سوخت است. هم هیزم با زغال سنگ و هم مواد زیستی مانند بریکت ذغال سنگ نارس، گلوله ها یا گرانول های حاصل از ضایعات صنعت چوب می توانند به عنوان عناصر سوخت جامد عمل کنند. کربن حاصل، هنگام تعامل با جریان هوای عرضه شده، می تواند اتم های اکسیژن را به خود متصل کند. گاز حاصل می تواند به طور بالقوه مقداری از انرژی را که تنها 30 درصد از سوخت اولیه بارگیری شده از آن تولید شده را تامین کند. از سوی دیگر، منابع بسیار کمتری برای پردازش کربن مورد نیاز است - حداقل اکسیژن در حداقل مقدار مورد نیاز است. و در حال حاضر در فرآیند احتراق ثانویه، واحد ژنراتور گاز انرژی هدفمند مناسب برای استفاده تولید می کند. در این مرحله، مختلفمبدل ها و باتری ها - بسته به نوع انرژی که قرار است از مخلوط گاز و هوا به دست آید.
قابلیت تجهیزات تولید گاز
ترکیب اصول سوزاندن سوخت های فسیلی با تولید گاز در اوایل قرن بیستم مورد توجه قرار گرفت. علاوه بر این، تحولات عملی موفقی در این راستا وجود داشت که جایگزین ژنراتورهای رایج در آن زمان برای پردازش منابع انرژی تجدیدپذیر شد. امروزه، در پس زمینه رایج شدن اصول استفاده منطقی از منابع با تاکید بر صرفه جویی در انرژی، مفهوم تبدیل حرارتی ضایعات و زیست توده گیاهی دوباره مطرح می شود. و حتی ژنراتورهای گاز با ظرفیت کوچک 70-80 کیلووات را می توان در تاسیسات عمومی یا کشاورزی استفاده کرد، جایی که مواد زائد محلی به عنوان سوخت استفاده خواهند شد. به عنوان مثال، رویه ای وجود دارد که چنین تاسیساتی را در سیستم های آبیاری مزارع با استقلال کامل به مدت 4-5 ساعت راه اندازی می کنند.
کاربرد فناوری های تولید گاز در صنعت
برای اولین بار، فناوری های تولید گاز در صنایع شیشه و متالورژی در اروپا شروع به استفاده کردند و در اتحاد جماهیر شوروی جایگاه خود را در اقتصاد ملی پیدا کردند. به عنوان مثال، در اواسط قرن بیستم، ایستگاه های تولید گاز در سراسر کشور توزیع شد و تا 3 مگاوات اززیست توده گیاهی و ذغال سنگ نارس تجهیزات مدرن به طور قابل توجهی به توسعه فناوری افزوده است. امروزه، اینها کل مجتمع هایی هستند که با ابزارهای کنترل خودکار و حتی روباتیک تحت کنترل یک کامپیوتر ارائه می شوند. توان ژنراتورهای گازی برای تولید برق در بخش صنعتی به طور متوسط 300-350 کیلو وات است. در برخی موارد، اینها کل کارخانه های شیمیایی با الزامات سختگیرانه برای مواد سوختی هستند. چنین واحدهایی در مجتمع‌های صنعتی بزرگ برای سرویس دهی به چندین سیستم مصرف به طور همزمان استفاده می‌شوند - واحدهای قدرت (ابزار ماشین، خطوط مونتاژ، دینام، کمپرسور)، دستگاه‌های روشنایی، زیرساخت‌های تهویه و غیره.
ژنراتورهای گاز در مهندسی حمل و نقل
روش اصلاح خودروها برای نصب ژنراتورهای گاز از سالهای قبل از جنگ آغاز شد. در بسیاری از ماشین‌ها، به عنوان بخشی از این نوسازی، یک ژنراتور الکتریکی با کارایی بالا نصب شد، زیرا لازم بود یک جریان به اندازه کافی قدرتمند از فشار اکسیژن ارائه شود. برای این کار از فن برقی استفاده شد. قابل توجه ترین پیشرفت های این نوع شامل کامیون های GAZ-AA و ZIS-5 سه تنی است که ژنراتورهای گاز آنها مسافت 80-90 کیلومتر را در یک پمپ بنزین ارائه می دهند. این چیز زیادی نیست، اما در شرایط کمبود سوخت مایع در جنگلداری، این تصمیم کاملاً خود را از نظر اقتصادی توجیه کرد. همانطور که برای امروز، تبدیل اتومبیل های ICE معمولی نیز عمدتاً با انگیزه صرفه جویی در انرژی انجام می شود. نمونه های موفقی از تبدیل خودروهای GAZ-24 وAZLK-2141 که تا 120 کیلومتر را با یک پمپ بنزین طی می کند و محدودیت سرعت را در محدوده 80-90 کیلومتر در ساعت حفظ می کند.
چگونه با دستان خود یک مجموعه ژنراتور گاز برای خودرو بسازیم؟
می توانید این اصل را بدون تماس با متخصصان در خانه و به تنهایی اجرا کنید. دستورالعمل های کلی برای چنین ارتقاء را می توان به صورت زیر نشان داد:
- یک پناهگاه بارگیری در حال سازماندهی است. معمولاً از سیلندر گاز با ظرفیت 40-50 لیتر استفاده کنید. قسمت پایین آن بریده شده و سوراخ یا پنجره ای در گردن برای پر کردن سوخت ایجاد می شود. ارزش تمرکز روی استفاده از زغال سنگ دانه ریز یا گلوله را دارد.
- رنده برای تحمل بار اصلی نصب شده است.
- یک فیلتر سیکلون و یک لنس برای تحمل بار گرما ساخته می شود. صرف نظر از نوع سوخت جامد مورد استفاده، محصولات احتراق را به صورت خاکستر و گرد و غبار منتشر می کند. این زباله ها باید بلافاصله پس از رها شدن توسط فیلتر گرفته شوند.
- نصب رادیاتور. این جزء عملکرد خنک سازی مخلوط گاز را انجام می دهد. برای نصب ژنراتور گاز با دستان خود، می توانید ساختار رادیاتور را از لوله های لوله کشی بسازید. فقط محاسبه صحیح مقطع برای آماده سازی کربن بهینه مهم است.
- ایجاد یک فیلتر خوب. از مواد غشایی مدرن، می توان یک دمپر برای تصفیه چند سطحی مخلوط گاز و هوا ساخت که باعث افزایش قدرت مولد برق می شود.
- اتصال به موتور. مرحله پایانی که طی آن با کمک رفت و آمدلوله ها به موتور متصل می شوند تا مخلوط گاز تصفیه شده را به آن هدایت کنند.
ژنراتورهای گاز خانگی
تجهیزات دیگ بخار خانگی نیز در حال بهبود است و قابلیت های جدید و قابلیت های عملیاتی را اضافه می کند. برای این منطقه، مجموعه های ژنراتور گاز تا 150 کیلو وات برای LPG (گاز کربن مایع) ارائه می شود که به همراه سیستم خنک کننده مایع، شارژر باتری و وسایل محافظ ارائه می شود. این یک ژنراتور آماده به کار کامل است که می تواند در صورت قطع برق مورد استفاده قرار گیرد.
محاسبه تجهیزات تولید گاز بر اساس ظرفیت
صرف نظر از هدف واحد برق، شاخص های فنی و عملیاتی آن باید قبل از خرید محاسبه شود. در زیر یک مثال محاسبه معمولی برای مجموعه ژنراتور گاز برای سیستم گرمایش خانه آورده شده است.
توان واحد باید نسبت به مساحت اتاق عمل مورد نظر با در نظر گرفتن رابطه زیر متوسط باشد: 1 کیلو وات پتانسیل توان از مخلوط گاز تولید شده در هر 10 متر مربع. بنابراین، برای یک سایت 50 متر مربع، نصب حداقل 5 کیلو وات مورد نیاز است و اگر مساحت تاسیسات تولید 1000 متر مربع باشد، به سیستم گرمایش حداقل 100 کیلو وات نیاز است. اما این همه ماجرا نیست. برای هر دهانه در دیوار، تقریباً 1 کیلو وات اضافه می شود، بدون احتساب اصلاحات برای شرایط آب و هوایی. در نتیجه، یک شی با مساحت کل 1000 متر مربع با 10 پنجره و 5 درب، حداقل نیاز به استفاده از واحدی با ظرفیت 1015 کیلووات دارد.
طرفدارفناوری
ژنراتورهای گازی برای کارهای اولیه تولید برق عالی هستند. بنابراین، اگر واحدهای سوخت جامد معمولی دارای راندمان 60٪ باشند، همتایان گاز - بیش از 80٪. تفاوت های ظریف خدمات نیز وجود دارد. از آنجایی که احتراق کامل در محفظه با حذف مخلوط دی اکسید کربن انجام می شود، تمیز کردن ویژه بیشتر دیواره های تجهیزات مورد نیاز نیست. البته منافع اقتصادی هم دارد. ساده ترین ژنراتور گاز چوب سوز می تواند تا 30-40 درصد در مقایسه با بخاری ها و دیگ های برقی که اثر حرارتی مشابهی ارائه می دهند، صرفه جویی کند.
معایب فناوری
مزایای ژنراتورهای گازی می تواند آنها را به ابزار اصلی تولید انرژی الکتریکی و حرارتی تبدیل کند. اول از همه، آنها شامل ماهیت چند جزئی قطعات عملکردی هستند. علیرغم اصل ساده عملکرد، مجموعه ژنراتور گاز حاوی عناصر وابسته به یکدیگر است که مونتاژ و کنترل سیستم را پیچیده می کند. همچنین لازم است بر لزوم حفظ مداوم احتراق با بارگیری مواد خام سوخت تأکید شود. در یک تولید کاری، این کار باید به طور منظم انجام شود، بنابراین بدون اتوماسیون کنترل امکان پذیر نخواهد بود.
آینده فناوری های تولید گاز
توسعه مستمر واحدهای تولید گاز با ترکیب ارگانیک آنها با سلولهای سوخت زیستی، که بدون قید و شرط یکی از امیدوارکننده ترین منابع سوخت هستند، پشتیبانی می شود. ATدر راستای بهینه سازی سازه ها برای گلوله ها و بریکت ها، این مفهوم بیشتر ترویج می شود. در مورد ژنراتورهای گاز برای خودروها، در سطح صنعتی، توسعه آنها می تواند خود را از نظر اقتصادی نیز توجیه کند. به هر حال، حدود 2 کیلوگرم مواد سوختی ارزان برای یک خودرو به اندازه 1 لیتر بنزین انرژی تولید می کند. با این حال، روند توسعه در این مسیر هنوز به دلیل نیاز به پیچیده‌تر کردن طراحی خودروها و ظهور ژنراتورهای رقابتی جدید، که جایگزین موتورهای احتراق داخلی معمولی می‌شوند، با مشکل مواجه است.
نتیجه گیری
سیستم های تولید انرژی الکتریکی و مایع امروزه به طور فزاینده ای با فناوری های انرژی جایگزین مخالفت می کنند. برای همان محیط خانگی، پنل های خورشیدی کامل و باتری های زمین گرمایی مدت هاست که تولید می شود. یک ژنراتور گاز مدرن در این مبارزه رقابتی چه جایگاهی می تواند داشته باشد؟ به دلیل اندازه بزرگ تجهیزات و تعمیر و نگهداری مشکل، این عملی ترین راه حل برای استفاده خانگی نیست. با این حال، صنعت کاملاً به چنین تأسیساتی علاقه مند است، زیرا آنها به شما اجازه می دهند تا روی پس انداز چشمگیر بدون کاهش قدرت حساب کنید.
