Việc sử dụng củi làm chất đốt trong thời đại chúng ta, kể cả liên quan đến thiết bị lò hơi, dường như đã lỗi thời. Chưa hết, nguyên lý hoạt động của các hệ thống năng lượng này có những ưu điểm không thể phủ nhận, theo đó, thể hiện ở sự xuất hiện của các khái niệm công nghệ mới. Trong trường hợp này, một nhà máy sản xuất khí được xem xét, các tính năng hoạt động của nó từ lâu đã thu hút sự chú ý của các nhà thiết kế từ ngành công nghiệp ô tô. Tất nhiên, không có chuyện đốt củi truyền thống dưới mui xe, nhưng năng lượng do các đơn vị này tạo ra có liên quan trực tiếp đến quá trình đốt cháy nhiên liệu rắn.
Kiểu dáng của thiết bị tạo khí
Thiết bị bao gồm một bộ chuyển đổi, một quạt, một máy chà sàn, một đầu vào đường ốngcơ sở hạ tầng, buồng đốt và phụ kiện kết nối. Thiết kế được hướng dẫn bởi các điều kiện xử lý nhiệt của nhiên liệu rắn để tạo ra năng lượng nhiệt hoặc điện. Nó có thể là một khối hoặc cài đặt mô-đun với khả năng thay thế các phần tử riêng lẻ. Các thành phần vỏ được làm bằng kim loại (thép tấm) bằng cách hàn lắp ráp. Một bệ kim loại được gắn ở phần dưới, có thể được bổ sung bằng bánh răng chạy, tùy thuộc vào giải pháp thiết kế cụ thể. Ở phần trên, một hệ thống nạp với boongke thường được tổ chức, các kênh cung cấp oxy được kết nối với nhau. Trong các cơ sở lắp đặt tạo khí công nghiệp để phát điện, đôi khi được cung cấp các bộ phận nạp nhiên liệu cơ học có điều chỉnh tự động. Nhưng trong trường hợp này, buồng đốt cũng phải được cung cấp các chỉ số đặc biệt để đưa ra lệnh đổ thêm phần nhiên liệu tiếp theo.
Các khu vực chức năng của máy tạo khí
Toàn bộ không gian bên trong của đơn vị có thể được chia theo điều kiện thành bốn phòng ban:
- Khu vực làm khô. Một loại buồng chuẩn bị nhiên liệu, trong đó cùng một loại củi có được nhiệt độ tối ưu mà không có độ ẩm dư thừa. Thông thường, chế độ nhiệt độ ở khu vực này là 150-200 ° С.
- Khu chưng cất khô. Một giai đoạn khác trong quá trình chuẩn bị nhiên liệu rắn, nhưng trong điều kiện có chế độ nhiệt độ cao hơn lên đến 500 ° C. Ở giai đoạn này, máy tạo khí sẽ phân tách gỗ để loại bỏ hắc ín, axit và các chất không mong muốn khác khỏi nó.
- Khuđốt cháy. Phần này nằm ở mức kết nối của các ống dẫn khí, qua đó không khí được dẫn vào để duy trì sự ổn định của quá trình đốt cháy. Về mặt cấu tạo, đây là loại buồng đốt thông thường, có trong tất cả các lò hơi đốt nhiên liệu rắn. Nhiệt độ trung bình trong đó thay đổi từ 1100 đến 1300 ° C.
- Khu phục hồi. Khu vực giữa ghi và buồng đốt. Tương tự với các nồi hơi nhiệt phân hiện đại, phần này có thể được hình dung như một nơi đốt lại. Than nóng đi vào từ khu vực đốt ở đây, có thể được lấy ra hoặc xử lý ngay lập tức.
Nguyên lý hoạt động của bộ tạo khí
Quá trình làm việc của thiết bị này dựa trên quá trình xử lý không hoàn toàn của carbon thoát ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu. Cả củi với than và vật liệu sinh học như than bùn, viên hoặc hạt từ chất thải công nghiệp chế biến gỗ đều có thể hoạt động như các nguyên tố nhiên liệu rắn. Carbon tạo thành, khi tương tác với các luồng không khí được cung cấp, có thể gắn các nguyên tử oxy vào chính nó. Khí tạo thành có thể cung cấp một lượng năng lượng chỉ tương ứng với 30% lượng nhiên liệu được nạp ban đầu mà nó được sản xuất. Mặt khác, cần ít tài nguyên hơn rất nhiều để xử lý carbon - ít nhất là oxy được yêu cầu với một lượng tối thiểu. Và đã trong quá trình đốt thứ cấp, bộ tạo khí tạo ra năng lượng mục tiêu phù hợp để sử dụng. Ở giai đoạn này, nhiềubộ chuyển đổi và pin - tùy thuộc vào loại năng lượng dự kiến thu được từ hỗn hợp khí-không khí.
Khả năng của thiết bị tạo khí
Kết hợp các nguyên tắc đốt nhiên liệu hóa thạch với tạo khí được coi là sớm nhất vào đầu thế kỷ 20. Hơn nữa, đã có những phát triển thực tế thành công theo hướng này, thay thế các máy phát điện phổ biến hơn vào thời điểm đó để xử lý các nguồn năng lượng tái tạo. Ngày nay, trong bối cảnh phổ biến các nguyên tắc sử dụng hợp lý tài nguyên với trọng tâm là tiết kiệm năng lượng, khái niệm chuyển hóa nhiệt hóa chất thải và sinh khối thực vật lại trở nên phù hợp. Và ngay cả các máy phát điện khí công suất nhỏ 70-80 kW cũng có thể được sử dụng trong các cơ sở công cộng hoặc nông nghiệp, nơi các chất thải địa phương sẽ được sử dụng làm nhiên liệu. Ví dụ, có một thực tế là vận hành các hệ thống lắp đặt như vậy trong hệ thống tưới tiêu của các trang trại với chế độ tự chủ hoàn toàn trong 4-5 giờ. Thiết bị từ 150 kW tìm thấy vị trí của mình trong các ngành công nghiệp lớn, trong các khu vực dịch vụ và các cơ sở phụ thuộc vào năng lượng lớn.
Ứng dụng công nghệ tạo khí trong công nghiệp
Lần đầu tiên, các công nghệ tạo ra khí bắt đầu được sử dụng trong các ngành công nghiệp luyện kim và thủy tinh ở Châu Âu, và ở Liên Xô, họ đã tìm thấy vị trí của mình trong nền kinh tế quốc gia. Ví dụ, vào giữa thế kỷ 20, các trạm sản xuất khí được phân bố trên khắp đất nước, tạo ra công suất lên đến 3 MW từsinh khối thực vật và than bùn. Thiết bị hiện đại đã bổ sung đáng kể vào sự phát triển công nghệ. Ngày nay, đây là toàn bộ các khu phức hợp được cung cấp các phương tiện điều khiển tự động và thậm chí bằng robot dưới sự điều khiển của máy tính. Công suất của máy phát khí để phát điện trong lĩnh vực công nghiệp trung bình là 300-350 kW. Trong một số trường hợp, đây là toàn bộ các nhà máy hóa chất có yêu cầu nghiêm ngặt về nguyên liệu nhiên liệu. Các đơn vị như vậy được sử dụng tại các khu liên hợp công nghiệp lớn để phục vụ một số hệ thống tiêu thụ cùng một lúc - đơn vị điện (máy công cụ, dây chuyền lắp ráp, máy nổ, máy nén), thiết bị chiếu sáng, cơ sở hạ tầng thông gió, v.v.
Máy tạo khí trong kỹ thuật giao thông
Việc sửa đổi ô tô để lắp máy phát điện bắt đầu từ những năm trước chiến tranh. Trên nhiều máy móc, như một phần của quá trình hiện đại hóa này, một máy phát điện hiệu suất cao đã được lắp đặt, vì nó cần thiết để cung cấp dòng điều áp oxy đủ mạnh. Đối với điều này, một chiếc quạt điện đã được sử dụng. Những phát triển đáng chú ý nhất của loại này bao gồm xe tải GAZ-AA và ZIS-5 ba tấn, có máy phát khí cung cấp quãng đường đi được lên tới 80-90 km tại một trạm xăng. Đây không phải là nhiều, nhưng trong điều kiện thiếu nhiên liệu lỏng trong lâm nghiệp, quyết định này hoàn toàn hợp lý về mặt kinh tế. Như ngày nay, việc chuyển đổi các xe ICE thông thường cũng được thúc đẩy chủ yếu bởi lợi ích tiết kiệm năng lượng. Có những ví dụ thành công về việc chuyển đổi xe GAZ-24 vàAZLK-2141, có thể đi tới 120 km trên một trạm xăng, duy trì tốc độ giới hạn trong khoảng 80-90 km / h.
Tự tay bạn làm bộ tạo khí cho ô tô như thế nào?
Bạn có thể thực hiện nguyên tắc này mà không cần liên hệ với các bác sĩ chuyên khoa tại nhà và tự mình. Hướng dẫn chung cho việc nâng cấp như vậy có thể được trình bày như sau:
- Một boongke xếp hàng đang được tổ chức. Thường sử dụng bình gas có dung tích từ 40 - 50 lít. Phần đáy được khoét trong đó, và một lỗ hoặc cửa sổ được tạo ra ở cổ để nạp nhiên liệu. Cần tập trung vào việc sử dụng than hạt mịn hoặc than viên.
- Lò được lắp để chịu tải chính.
- Một bộ lọc lốc xoáy và một cây thương đang được chế tạo để đảm nhận tải nhiệt. Bất kể loại nhiên liệu rắn nào được sử dụng, nó sẽ thải ra các sản phẩm cháy ở dạng tro và bụi. Chất thải này sẽ được thu giữ ngay sau khi được bộ lọc thải ra.
- Gắn bộ tản nhiệt. Thành phần này sẽ thực hiện chức năng làm lạnh hỗn hợp khí. Đối với việc lắp đặt bộ tạo khí bằng tay của chính bạn, bạn có thể tạo cấu trúc bộ tản nhiệt từ các đường ống dẫn nước. Điều quan trọng chỉ là tính toán chính xác tiết diện để điều chế cacbon tối ưu.
- Tạo một bộ lọc tốt. Từ vật liệu màng lọc hiện đại, người ta có thể chế tạo van điều tiết để lọc hỗn hợp khí-không khí đa cấp, điều này sẽ làm tăng công suất của máy phát điện.
- Kết nối với động cơ. Giai đoạn cuối cùng, trong đó, với sự trợ giúp của việc đi lạiđường ống được kết nối với động cơ để dẫn hỗn hợp khí tinh khiết đến nó.
Máy tạo khí gia đình
Thiết bị lò hơi gia đình cũng đang được cải tiến, bổ sung thêm chức năng và khả năng vận hành mới. Đối với khu vực này, các tổ máy phát điện khí có công suất lên đến 150 kW cho LPG (khí cacbon hóa lỏng) được cung cấp, hoàn chỉnh với hệ thống làm mát bằng chất lỏng, bộ sạc pin và các thiết bị bảo vệ. Đây là một máy phát điện dự phòng hoàn chỉnh có thể được sử dụng trong trường hợp mất điện.
Tính toán thiết bị tạo khí theo công suất
Bất kể mục đích của thiết bị điện là gì, các chỉ số kỹ thuật và hoạt động của nó phải được tính toán trước khi mua. Dưới đây là ví dụ tính toán điển hình cho bộ tạo khí đốt cho hệ thống sưởi ấm gia đình.
Công suất của thiết bị phải được tính trung bình so với diện tích của phòng điều hành mục tiêu, lưu ý mối quan hệ sau: 1 kW tiềm năng từ hỗn hợp khí tạo ra trên 10 m2. Vì vậy, đối với mặt bằng 50 m2, cần lắp đặt ít nhất 5 kW và nếu diện tích của cơ sở sản xuất là 1000 m2, thì hệ thống sưởi ít nhất là 100 kW sẽ cần thiết. Nhưng đó không phải là tất cả. Đối với mỗi khe hở trên tường, công suất bổ sung khoảng 1 kW được thực hiện, không tính các sửa đổi đối với điều kiện khí hậu. Do đó, một vật thể có tổng diện tích 1000 m2 với 10 cửa sổ và 5 cửa ra vào sẽ yêu cầu sử dụng một thiết bị có công suất tối thiểu là 1015 kW.
Ưu điểmcông nghệ
Máy tạo khí rất tuyệt vời cho các nhiệm vụ phát điện cơ bản. Vì vậy, nếu các đơn vị nhiên liệu rắn thông thường có hiệu suất là 60%, thì đối tác khí - hơn 80%. Ngoài ra còn có các sắc thái tích cực của dịch vụ. Vì quá trình đốt cháy hoàn toàn diễn ra trong buồng với việc loại bỏ hỗn hợp carbon dioxide, nên không cần làm sạch thêm các bức tường thiết bị. Tất nhiên, có cả những lợi ích kinh tế. Máy tạo khí đốt bằng củi đơn giản nhất có thể tiết kiệm tới 30 - 40% so với lò sưởi và nồi hơi chạy điện mang lại hiệu ứng nhiệt tương tự.
Nhược điểm của công nghệ
Ưu điểm của máy tạo khí có thể khiến chúng trở thành phương tiện chính để tạo ra năng lượng điện và nhiệt, nếu không muốn nói là có những điểm yếu. Trước hết, chúng bao gồm bản chất đa thành phần của các bộ phận chức năng. Mặc dù có nguyên lý hoạt động đơn giản nhưng tổ máy tạo khí chứa nhiều yếu tố phụ thuộc lẫn nhau, điều này làm phức tạp thêm việc lắp ráp và điều khiển hệ thống. Cũng cần nhấn mạnh sự cần thiết phải liên tục duy trì quá trình đốt cháy bằng cách nạp nguyên liệu nhiên liệu. Trong một quá trình sản xuất đang hoạt động, việc này phải được thực hiện thường xuyên, vì vậy sẽ không thể thực hiện được nếu không có điều khiển tự động hóa.
Tương lai của công nghệ tạo khí
Sự phát triển không ngừng của các đơn vị tạo khí được hỗ trợ bởi sự kết hợp hữu cơ của chúng với các tế bào nhiên liệu sinh học, đây là một trong những nguồn nhiên liệu hứa hẹn nhất vô điều kiện. TẠItheo hướng tối ưu hóa cấu trúc cho viên và than đóng bánh, khái niệm này có nhiều khả năng được thúc đẩy hơn. Đối với máy phát điện chạy bằng khí đốt cho ô tô, ở trình độ công nghiệp, sự phát triển của chúng cũng có thể tự chứng minh về mặt kinh tế. Nhân tiện, khoảng 2 kg nhiên liệu rẻ tiền sẽ tạo ra một lượng năng lượng cho một chiếc xe tương đương với 1 lít xăng. Tuy nhiên, quá trình phát triển theo hướng này vẫn bị cản trở bởi nhu cầu phức tạp hóa thiết kế ô tô và sự xuất hiện của các máy phát điện cạnh tranh mới, cũng đang thay thế động cơ đốt trong thông thường.
Kết
Hệ thống phát điện và năng lượng lỏng ngày nay ngày càng bị phản đối bởi các công nghệ năng lượng thay thế. Đối với cùng một môi trường hộ gia đình, các tấm pin mặt trời và pin địa nhiệt hoàn chỉnh đã được sản xuất từ lâu. Vị trí nào mà một máy tạo khí hiện đại có thể giành được trong cuộc đấu tranh cạnh tranh này? Đây không phải là giải pháp thiết thực nhất cho mục đích sử dụng trong gia đình do kích thước lớn của thiết bị và việc bảo trì rắc rối. Tuy nhiên, ngành công nghiệp khá quan tâm đến những cách lắp đặt như vậy, vì chúng cho phép bạn tiết kiệm đáng kể mà không làm giảm điện năng.
