Mūsu laika malkas kā kurināmā izmantošanas prakse pat attiecībā uz katlu aprīkojumu šķiet novecojusi. Un tomēr šim energosistēmu darbības principam ir nenoliedzamas priekšrocības, kas attiecīgi atspoguļojas jaunu tehnoloģisko koncepciju rašanās procesā. Šajā gadījumā tiek apsvērta gāzes ģeneratora iekārta, kuras darbības iezīmes jau sen ir piesaistījušas automobiļu rūpniecības dizaineru uzmanību. Protams, nav runas par tradicionālo malkas dedzināšanu zem pārsega, taču šādu agregātu radītā enerģija ir tieši saistīta ar cietā kurināmā sadedzināšanu.
Gāzes ražošanas iekārtu konstrukcijas
Iekārta sastāv no pārveidotāja, ventilatora, skrubera, cauruļvada ieplūdesinfrastruktūra, sadegšanas kameras un savienotājelementi. Projektēšana ir balstīta uz cietā kurināmā termiskās apstrādes nosacījumiem, lai iegūtu siltumenerģiju vai elektroenerģiju. Tas var būt monobloks vai modulāra instalācija ar iespēju nomainīt atsevišķus elementus. Detaļu korpusi ir izgatavoti no metāla (lokšņu tērauda) ar metināšanas mezglu. Apakšdaļā ir uzstādīta metāla platforma, kuru var papildināt ar ritošo daļu, atkarībā no konkrētā dizaina risinājuma. Augšējā daļā parasti tiek organizēta iekraušanas sistēma ar bunkuru, kurai pievienoti skābekļa padeves kanāli. Rūpnieciskajās gāzes ražošanas iekārtās elektroenerģijas ražošanai dažreiz tiek nodrošināti mehāniski degvielas iekraušanas elementi ar automātisku regulēšanu. Bet šajā gadījumā sadegšanas kamerai jābūt aprīkotai arī ar īpašiem indikatoriem, kas dos komandu pievienot nākamo degvielas porciju.
Gāzes ģeneratora funkcionālās zonas
Visu vienības iekšējo telpu var nosacīti sadalīt četrās nodaļās:
- Žāvēšanas zona. Sava veida degvielas sagatavošanas kamera, kurā viena un tā pati malka iegūst optimālo temperatūru bez liekā mitruma. Parasti temperatūras režīms šajā zonā ir 150-200 ° С.
- Sausās destilācijas zona. Vēl viens cietā kurināmā sagatavošanas posms, bet augstāka temperatūras režīma apstākļos līdz 500 °C. Šajā posmā gāzes ģenerators pārogļo koksni, lai no tās noņemtu darvu, skābes un citas nevēlamās vielas.
- Zonadegšana. Šī sadaļa atrodas gaisa vadu pieslēguma līmenī, caur kuru tiek virzīts gaiss, lai uzturētu degšanas stabilitāti. Strukturāli šī ir parastā sadegšanas kamera, kas atrodas visos cietā kurināmā katlos. Vidējā temperatūra tajā svārstās no 1100 līdz 1300 °C.
- Atkopšanas zona. Platība starp režģi un sadegšanas kameru. Pēc analoģijas ar mūsdienu pirolīzes katliem šo sekciju var iedomāties kā atkārtotas sadedzināšanas vietu. Šeit no degšanas zonas nonāk karstās ogles, kuras var izņemt vai nekavējoties atbrīvoties.
Gāzes ģeneratora komplekta darbības princips
Šīs iekārtas darba process ir balstīts uz nepilnīgu degvielas sadegšanas laikā izdalītā oglekļa apstrādi. Kā cietā kurināmā elementi var darboties gan malka ar oglēm, gan biomateriāli, piemēram, kūdras briketes, granulas vai granulas no kokapstrādes rūpniecības atkritumiem. Iegūtais ogleklis, mijiedarbojoties ar piegādātajām gaisa plūsmām, var piesaistīt skābekļa atomus sev. Iegūtā gāze potenciāli var piegādāt enerģijas daudzumu, kas atbilst tikai 30% no sākotnēji iekrautās degvielas, no kuras tā tika ražota. No otras puses, oglekļa pārstrādei nepieciešams daudz mazāk resursu - vismaz skābeklis ir nepieciešams minimālā daudzumā. Un jau otrreizējās sadegšanas procesā gāzes ģenerators ģenerē mērķtiecīgu lietošanai piemērotu enerģiju. Šajā posmā dažādaspārveidotāji un akumulatori - atkarībā no enerģijas veida, ko plānots iegūt no gāzes-gaisa maisījuma.
Gāzes ģenerēšanas iekārtu iespējas
Fosilā kurināmā sadedzināšanas principu apvienošana ar gāzes ražošanu tika apsvērta jau 20. gadsimta sākumā. Turklāt šajā virzienā bija veiksmīga praktiska attīstība, kas aizstāja tolaik izplatītākos ģeneratorus atjaunojamo energoresursu apstrādei. Mūsdienās uz resursu racionālas izmantošanas principu popularizēšanas fona, liekot uzsvaru uz enerģijas taupīšanu, atkritumu un augu biomasas termoķīmiskās konversijas koncepcija atkal kļūst aktuāla. Un pat mazas jaudas gāzes ģeneratorus ar jaudu 70-80 kW var izmantot komunālajos uzņēmumos vai lauksaimniecībā, kur kā degvielu tiks izmantoti vietējie atkritumi. Piemēram, pastāv prakse, ka fermu apūdeņošanas sistēmās šādas iekārtas tiek darbinātas pilnībā autonomi 4-5 stundas. Iekārtas no 150 kW atrod savu vietu lielajās nozarēs, apkalpošanas zonās un lielās no enerģijas atkarīgās iekārtās.
Gāzes ražošanas tehnoloģiju pielietojums rūpniecībā
Pirmo reizi gāzes ieguves tehnoloģijas sāka izmantot stikla un metalurģijas rūpniecībā Eiropā, un PSRS tās atrada savu vietu valsts ekonomikā. Piemēram, 20. gadsimta vidū visā valstī tika izplatītas gāzes ražošanas stacijas, kas ģenerēja līdz 3 MW no plkst.augu biomasa un kūdra. Mūsdienu aprīkojums ir manāmi papildinājis tehnoloģiju attīstību. Mūsdienās tie ir veseli kompleksi, kas nodrošināti ar automātiskas un pat robotizētas vadības līdzekļiem datora vadībā. Gāzes ģeneratoru jauda elektroenerģijas ražošanai rūpniecības sektorā ir vidēji 300-350 kW. Dažos gadījumos tās ir veselas ķīmiskās rūpnīcas ar stingrām prasībām attiecībā uz degvielas materiāliem. Šādas iekārtas izmanto lielos industriālajos kompleksos, lai vienlaikus apkalpotu vairākas patēriņa sistēmas - spēka agregātus (darbgaldus, montāžas līnijas, dinamo, kompresorus), apgaismes ierīces, ventilācijas infrastruktūru utt.
Gāzes ģeneratori transporta inženierijā
Automašīnu pārveidošanas prakse gāzes ģeneratoru uzstādīšanai aizsākās pirmskara gados. Daudzās mašīnās šīs modernizācijas ietvaros tika uzstādīts augstas veiktspējas elektriskais ģenerators, jo bija nepieciešams nodrošināt pietiekami jaudīgu skābekļa spiediena plūsmu. Šim nolūkam tika izmantots elektriskais ventilators. Ievērojamākie šāda veida sasniegumi ir kravas automobiļi GAZ-AA un trīs tonnas ZIS-5, kuru gāzes ģeneratori vienā degvielas uzpildes stacijā nodrošināja nobraukumu līdz 80-90 km. Tas nav daudz, taču šķidrās degvielas deficīta apstākļos mežsaimniecībā šāds lēmums sevi ekonomiski pilnībā attaisnoja. Kas attiecas uz šodienu, arī parasto ICE automašīnu pārbūvi galvenokārt motivē enerģijas taupīšanas intereses. Ir veiksmīgi piemēri GAZ-24 automašīnu pārbūvei unAZLK-2141, kas ar vienu degvielas uzpildes staciju nobrauc līdz 120 km, saglabājot ātruma ierobežojumu 80-90 km/h robežās.
Kā ar savām rokām izgatavot gāzes ģeneratora komplektu automašīnai?
Šo principu varat īstenot, nesazinoties ar speciālistiem mājās un patstāvīgi. Vispārīgos norādījumus par šādu jaunināšanu var attēlot šādi:
- Tiek organizēts iekraušanas bunkurs. Parasti izmantojiet gāzes balonu ar tilpumu 40-50 litri. Tajā tiek izgriezts dibens, un kaklā ir izveidots caurums vai logs degvielas uzpildīšanai. Ir vērts koncentrēties uz smalkgraudainu ogļu vai granulu izmantošanu.
- Režģis ir uzstādīts, lai uzņemtu galveno slodzi.
- Tiek izgatavots ciklona filtrs un lance, lai uzņemtu siltuma slodzi. Neatkarīgi no izmantotā cietā kurināmā veida tas izdalīs sadegšanas produktus pelnu un putekļu veidā. Šie atkritumi ir jāsatver uzreiz pēc tam, kad filtrs tos izlaiž.
- Radiatora montāža. Šis komponents veiks gāzes maisījuma dzesēšanas funkciju. Gāzes ģeneratora uzstādīšanai ar savām rokām varat izgatavot radiatora konstrukciju no santehnikas caurulēm. Ir svarīgi tikai pareizi aprēķināt šķērsgriezumu optimālai oglekļa sagatavošanai.
- Smalkā filtra izveide. No mūsdienīgiem membrānas materiāliem iespējams izgatavot slāpētāju daudzlīmeņu gāzes-gaisa maisījuma attīrīšanai, kas palielinās elektroenerģijas ģeneratora jaudu.
- Savienojums ar dzinēju. Pēdējais posms, kura laikā ar pārvietošanās palīdzībucaurules ir pievienotas motoram, lai novirzītu uz to attīrīto gāzu maisījumu.
Sadzīves gāzes ģeneratori
Tiek pilnveidots arī mājas katlu aprīkojums, pievienojot jaunas funkcionalitātes un darbības iespējas. Šai zonai tiek piedāvāti LPG (sašķidrinātā oglekļa gāze) gāzes ģeneratoru komplekti līdz 150 kW komplektā ar šķidruma dzesēšanas sistēmu, akumulatora lādētāju un aizsargierīcēm. Šis ir pilnīgs gaidstāves ģenerators, ko var izmantot strāvas padeves pārtraukuma gadījumā.
Gāzes ražošanas iekārtu aprēķins pēc jaudas
Neatkarīgi no barošanas bloka mērķa, pirms iegādes ir jāaprēķina tā tehniskie un darbības rādītāji. Tālāk ir sniegts tipisks aprēķinu piemērs gāzes ģeneratora komplektam mājas apkures sistēmai.
Ierīces jauda ir jāaprēķina vidēji attiecībā pret mērķa operāciju zāles laukumu, paturot prātā šādu attiecību: 1 kW jaudas potenciāls no ģenerētā gāzes maisījuma uz 10 m2. Tātad 50 m2 lielai vietai būs nepieciešama vismaz 5 kW instalācija, un, ja ražošanas telpas platība ir 1000 m2, tad būs nepieciešama apkures sistēma vismaz 100 kW. Bet tas vēl nav viss. Katrai atverei sienā tiek pievienota aptuveni 1 kW, neņemot vērā klimatisko apstākļu izmaiņas. Rezultātā objektam ar kopējo platību 1000 m2 ar 10 logiem un 5 durvju ailēm būs jāizmanto iekārta ar jaudu vismaz 1015 kW.
Profitehnoloģija
Gāzes ģeneratori ir lieliski piemēroti pamata elektroenerģijas ražošanas uzdevumiem. Tātad, ja parasto cietā kurināmā vienību efektivitāte ir 60%, tad gāzes kolēģiem - vairāk nekā 80%. Ir arī pozitīvas apkalpošanas nianses. Tā kā pilnīga sadegšana notiek kamerā ar oglekļa dioksīda maisījuma noņemšanu, turpmāka īpaša aprīkojuma sienu tīrīšana nav nepieciešama. Protams, ir arī ekonomisks ieguvums. Vienkāršākais malkas gāzes ģenerators var ietaupīt līdz pat 30-40%, salīdzinot ar elektriskajiem sildītājiem un katliem, kas nodrošina līdzīgu siltuma efektu.
Tehnoloģijas mīnusi
Gāzes ģeneratoru priekšrocības varētu padarīt tos par galveno elektroenerģijas un siltumenerģijas ražošanas līdzekli, ja ne trūkumi. Pirmkārt, tie ietver funkcionālo daļu daudzkomponentu raksturu. Neskatoties uz vienkāršo darbības principu, gāzes ģeneratora komplektā ir daudz savstarpēji atkarīgu elementu, kas sarežģī sistēmas montāžu un vadību. Ir arī vērts uzsvērt nepieciešamību pastāvīgi uzturēt degšanu, iekraujot degvielas izejvielas. Strādājošā ražošanā tas jādara regulāri, tāpēc bez vadības automatizācijas neiztiks.
Gāzes ražošanas tehnoloģiju nākotne
Gāzes ģeneratoru bloku nepārtrauktu attīstību atbalsta to organiskā kombinācija ar biodegvielas šūnām, kas bez nosacījumiem ir viens no daudzsološākajiem degvielas avotiem. ATgranulu un brikešu konstrukciju optimizācijas virzienā šī koncepcija, visticamāk, tiks popularizēta. Kas attiecas uz automobiļu gāzes ģeneratoriem, tad rūpnieciskā līmenī to attīstība var sevi attaisnot arī ekonomiski. Starp citu, aptuveni 2 kg lētas degvielas automašīnai saražo tikpat daudz enerģijas kā 1 litrs benzīna. Tomēr izstrādes procesu šajā virzienā joprojām kavē nepieciešamība sarežģīt automašīnu dizainu un jaunu konkurētspējīgu ģeneratoru parādīšanās, kas aizstāj arī parastos iekšdedzes dzinējus.
Secinājums
Elektriskās un šķidrās enerģijas ražošanas sistēmas mūsdienās arvien vairāk iebilst pret alternatīvām enerģijas tehnoloģijām. Vienai un tai pašai mājsaimniecības videi jau sen tiek ražoti pilnīgi saules paneļi un ģeotermālās baterijas. Kādu vietu šajā konkurences cīņā var ieņemt moderns gāzes ģenerators? Iekārtas lielā izmēra un apgrūtinošās apkopes dēļ tas nav praktiskākais risinājums lietošanai mājās. Tomēr nozare ir diezgan ieinteresēta šādās instalācijās, jo tās ļauj rēķināties ar iespaidīgiem ietaupījumiem, nesamazinot jaudu.
