Współprądowy
gazogenerator warstwowy (WGW)
Na podstawie: Drewno zamiast benzyny. Jak zbudować generator gazudrzewnego i jeździć samochodem 5 razy taniej?>>>
Aż do wczesnych lat osiemdziesiątych generatory gazu na całym
świecie (włączając te zaprojektowane podczas II w.ś.) działały z założeniem,
że zarówno lej załadowczy, w którym mieści się paliwo, jak
i komora spalania muszą być bezwzględnie szczelne. Lej – ‘zbiornik
paliwa’ dla zgazowywacza musiał być zamknięty pokrywą, którą
trzeba było otworzyć za każdym razem, gdy była potrzeba uzupełnienia
zapasu drewna. Gdy ładowano drewno, gazy i spaliny ulatniały
się do atmosfery a osoba wykonująca tę czynność musiała uważać,
by nie wdychać nieprzyjemnego dymu i toksycznych gazów.
Na przestrzeni ostatnich kilku lat, wspólny wysiłek naukowców Solar
Energy Research Institute (Instytutu Badań nad Energią Słoneczną)
w Colorado, Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, Open University
w Londynie, Buck Rogers Company i Biomass
Energy Foundation na
Florydzie pozwolił na opracowanie nowego projektu zgazowywacza.
Jego uproszczona konstrukcja sprawia, że działa on przy ciśnieniu
mniejszym od atmosferycznego, co eliminuje konieczność stosowania
szczelnego zbiornika paliwa. Jest on zamykany tylko w czasie,
gdy silnik nie pracuje. Ta nowa technologia ma kilka popularnych
nazw, m.in. „współprądowy gazogenerator warstwowy” czy „gazogenerator z
otwartą pokrywą”. Trwające kilka lat próby, prowadzone zarówno w laboratoriach
i w terenie dowiodły, że takie proste, niedrogie zgazowywacze mogą zostać
wykonane z istniejących elementów i będą się doskonale sprawować w sytuacjach
nadzwyczajnych.
Budowa WGW przedstawiona jest schematycznie na Rys. S-1. Podczas
pracy tej jednostki, powietrze porusza się jednostajnie w doł,
w tym samym kierunku co paliwo [stąd nazwa – współprądowy –
przyp. tłum.], poprzez cztery strefy, z czego wynika nazwa: „strefowy”.
1. Warstwa położona najwyżej zawiera surowe paliwo, pomiędzy
kawałkami drewna przepływa powietrze. Ta strefa pełni tę samą
funkcję, co lej paliwowy w konstrukcjach z czasów II wojny
światowej.
2. W drugiej strefie paliwo reaguje z tlenem w procesie pirolizy.
Większość lotnych frakcji paliwa jest w tej strefie spalana dostarczając
w ten sposób ciepła do trwającej ciągle pirolizy. Na dnie tej
strefy nie powinno być już tlenu – cały powinien już do tego miejsca
zostać wykorzystany. Projekt z otwartą pokrywą umożliwia
ciągły, jednakowy dostęp powietrza do całej strefy pirolizy.
3. Na trzecią strefę składa się węgiel drzewny powstały wyżej.
Gorące gazy spalinowe z wyższej strefy reagują z rozżarzonym
węglem drzewnym, co powoduje przekształcenie dwutlenku węgla
i pary wodnej na tlenek węgla i wodór.
4. W czwartej strefie znajduje się popiół. W normalnych warunkach
jest on zbyt zimny, by spowodować dalsze reakcje. Strefa ta jest w
stanie absorbować ciepło lub tlen w przypadku zmiany warunków
pracy, pełni funkcję zarówno bufora jak i magazynu węgla drzewnego.
Poniżej tej strefy znajduje się ruszt. Popioł chroni ruszt
przed działaniem wysokiej temperatury.
WGW ma kilka zalet w porównaniu do projektu z czasów II w.ś.
Otwarta pokrywa umożliwia dostarczanie paliwa i pozwala na swobodny
dostęp do zbiornika paliwa. Cylindryczny kształt jest łatwy do
otrzymania, a jednocześnie pozwala on na ciągły przepływ paliwa.
WGW nie wymaga, by paliwo było w jakiś specjalny sposób przygotowane, nie
ma również znaczenia jego kształt – każde paliwo
w kawałkach może być użyte.
Pierwsze pytanie odnośnie obsługi WGW dotyczy usuwania popiołu.
Gdy węgiel drzewny reaguje z gorącymi gazami spalinowymi, szybko
osiąga bardzo niską gęstość i rozpada się w pył. W jego skład wchodzi
cały popiół pochodzący z paliw, a także część zawartego w nim
węgla. Część tego pyłu może zostać uniesiona przez ruch powietrza
(gazu), a nawet może zablokować przepływ gazu przez zgazowywacz.
Dlatego musi on być regularnie usuwany z rusztu przez potrząsanie.
Gdy zgazowywacz zamontowany jest na pojeździe, popiół samoczynnie
spada z rusztu, który jest wstrząsany wskutek ruchu pojazdu.
Istotnym zagadnieniem konstrukcji WGW jest zabezpieczenie przed
zablokowaniem grawitacyjnego podawania paliwa. Cięższe paliwa
takie jak wióry lub drewniane klocki będą spływać na dół przez lej
paliwowy popychane swoim ciężarem i ruchem powietrza. Jednakże
paliwa lżejsze (mielone wióry, pył drzewny, kora) mogą stworzyć
czop, który zaburzy przepływ paliwa, a nawet doprowadzi do powstania
bardzo wysokich temperatur. Można temu zapobiec przez
mieszanie, potrząsanie lub poruszanie w inny sposób zawartością
zbiornika paliwa, lub po prostu dostarczając drgania wynikające
z ruchu pojazdu. Projekt opisany w raporcie wyposażony jest w ręczną
wstrząsarkę rusztu, której należy używać podczas pracy w bezruchu.
Prototypowa jednostka WGW (Rys. 1-1) została wykonana zgodnie
z instrukcjami zawartymi w tym raporcie, jednakże do momentu
stworzenia tego opracowania nie została poddana szeroko zakrojonym
testom. Zachęcamy Czytelnika do wykorzystania własnych pomysłów
przy budowie własnego generatora. Jeśli warunek szczelności
sekcji spalających, połączeń i elementu filtrującego jest spełniony,
kształt elementów i metoda ich łączenia nie mają żadnego znaczenia.
Opisany w tym raporcie projekt zgazowywacza drewna wzorowany
jest na technologii używanej i sprawdzonej w czasie II wojny światowej,
gdy występowały duże trudności w dostępie do benzyny i oleju
napędowego. Oczywiście zastosowanie generatora gazu drzewnego
(takiego jak ten zaprezentowany w tej publikacji) nie jest jedyną
alternatywną metodą zapewnienia pracy silników spalinowych podczas
braku naftowych – do innych należy m.in. użycie metanu czy
alkoholu.