Drewno jest
wykorzystywane do wytworzenia ciepła niemalże od początków
ludzkości,
podczas gdy spalając drewno wykorzystujemy tylko
1/3
zgromadzonej w nim energii. Dwie trzecie tracone są razem
z dymem,
podgrzewając atmosferę. Zgazowywanie to metoda wykorzystywania
dymu i jego
palnych składników. Palny gaz z węgla
i drewna
produkowano w Europie mniej więcej od roku 1790. Gaz
powstały w
ten sposób [zwany m.in. gazem miejskim – przyp. tłum.]
był używany
do oświetlania ulic, dostarczany rurociągami do domów,
gdzie
wykorzystywano go do celów grzewczych i oświetleniowych,
a także do
gotowania. W przemyśle używano tego gazu do opalania
kotłów
parowych, rolnicy zasilali swoje maszyny rolnicze gazem
drzewnym i węglowym.
Po odkryciu dużych złóż ropy naftowej
w
Pensylwanii w doku 1859 cały świat przestawił się na jej pochodne
– tańsze i
wygodniejsze paliwo. Tysiące gazowni na całym świecie
zaprzestały swojej pracy.
Generatory
gazu drzewnego nie są cudem techniki, który jest w stanie
całkowicie
wyeliminować zapotrzebowanie na ropę naftową czy
pozwolić na
uniezależnienie się gospodarki od wysokich cen paliw
kopalnych. Są
one jednak sprawdzonym rozwiązaniem pozwalającym
rozwiązać
sytuacje, w których zabraknie paliwa, takie jak wojny,
rozruchy,
czy naturalne katastrofy. Zapewne wielu ludzi może
przypomnieć
sobie szerokie zastosowanie tej technologii w czasie
II w.ś. gdy
benzyna była niedostępna cywilom. Oczywiście największy
pożytek z
technologii zgazowywania drewna mieli ludzie, dla ktorych
paliwa
naftowe były najmniej dostępne.
W czasie II
wojny światowej na terenie okupowanej Danii 95% zmechanizowanego
sprzętu
rolniczego, ciągników, ciężarówek, silników
stacjonarnych
oraz łodzi rybackich i promów była zasilana gazem
drzewnym z generatorów.
Nawet w neutralnej Szwecji, 40% całego
ruchu
silnikowego polegało na gazie otrzymywanym z drewna lub
węgla
drzewnego ([16]). W całej Europie, Azji, Australii, w latach
1940-46 w użyciu
były miliony generatorów gazu. Z powodu dość
niskiej
wydajności, niewygodnej obsługi i potencjalnego zagrożenia
dla zdrowia
ze strony toksycznych gazów i oparów, większość z tych
jednostek
nie kontynuowała pracy po przywróceniu zaopatrzenia
w ropę
naftową w roku 1945. Jedynym sposobem zasilania silników
spalinowych
w razie braku odpowiednich paliw, poza wykorzystaniem
metanu czy
alkoholu, jest użycie tych prostych, niedrogich jednostek
zgazowujących.
1.3.1.
II Wojna Światowa, zgazowywacz Imberta
W tym i następnym
rozdziale zostaną opisane dwie konstrukcje
zgazowywaczy.
Omówione będą ich wady i zalety. Informacje te
zostały tu
przytoczone tylko dla Czytelników bardziej zainteresowanych
techniczną
stroną konstrukcji. Celem ich jest umożliwienie uzyskania lepszego zrozumienia
procedur obsługi generatora opisanego
w tym podręczniku.
Czytelnik, który chce jak najszybciej rozpocząć
budowę własnego
urządzenia, może bez strat pominąć poniższy
materiał i
przejść bezpośrednio do części 2.
Współprądowy
generator gazu z przewężoną płomienicą (paleniskiem),
pokazany na
rys. 1-2, zwany jest czasem zgazowywaczem
Imberta, z
racji nazwiska tworcy, Jacquesa Imberta. Sprzedawano go
pod wieloma
rożnymi nazwami handlowymi. Jednostki takie w czasie
II w.ś.
wychodziły z fabryk producentów samochodów takich jak
General Motors, Ford czy Mercedes-Benz. Kosztowały ok. 1500$ (wg
kursu dolara
z roku 1985) za sztukę. Dopiero po około sześciu do
ośmiu miesiącach
od rozpoczęcia wojny zgazowywacze stały się
powszechnie
dostępne. Dla tysięcy Europejczyków budowane w domach,
proste
gazogeneratory były ratunkiem przed śmiercią głodową.
Wykonywano
je z elementów takich jak np. korpusy pralek,
stare
bojlery czy metalowe butle gazowe. Co może wydawać się zaskakujące
– praca tych
jednostek była prawie tak samo efektywna
i wydajna
jak tych produkowanych przemysłowo. Wykonane domowymi
sposobami
urządzenia wytrzymywały przebieg ok. 30 000
km, wymagając
wielu napraw, podczas gdy te wyprodukowane w fabrykach
– aż do 150
000 km, dzięki jedynie kilku naprawom.
Górny
cylinder zgazowywacza przedstawionego na rys. 1-2 to po
prostu pusty
blaszany kosz na śmieci lub inny tego rodzaju pojemnik
pełniący
funkcję zbiornika drewna lub innego paliwa. Podczas pracy
urządzenia,
komora ta była napełniana co kilka godzin, w zależności
od potrzeb.
Aby uzupełnić zapas paliwa, należało otworzyć pokrywę
zabezpieczoną
sprężyną. W trakcie pracy musiała być ona szczelnie
zamknięta.
Sprężyna w połączeniu z pokrywą tworzyły pewnego
rodzaju zawór
bezpieczeństwa, który otwierał się gdy ciśnienie wewnątrz
urządzenia z jakiegoś powodu osiągnęło zbyt wysoką wartość.
Mniej więcej
w 1/3 wysokości zgazowywacza znajdował się zestaw
skierowanych
promieniście dysz. Ich zadaniem było dostarczenie powietrza
do poruszającego
się w dół zgazowywacza drewna. W generatorach
przystosowanych
do zasilania pojazdów, ruch tłoków w silniku
powodował
odpowiednią różnicę ciśnień, dzięki ktorej powietrze
dostawało się
do wnętrza zgazowywacza. Podczas rozruchu
silnika do
zainicjowania ruchu powietrza w odpowiednim kierunku
wykorzystywany
był wentylator. Gaz docierał do silnika, w którym
zostawał zużyty
w ciągu kilku sekund po jego wytworzeniu. Ta metoda
zgazowywania
bywa też określana mianem „produkcyjnej generacji
gazu”, bo
gaz wytwarzany jest tylko w ilości, jakiej potrzebuje
silnik i nie
jest nigdzie gromadzony. Gdy silnik przestaje pracować,
kończy się i
produkcja gazu.
Podczas
normalnej (ustalonej) pracy urządzenia, dzięki zasysanemu
powietrzu
dokonuje się piroliza i spalenie części drewna, większości
żywic i olejów
eterycznych, a także części węgla drzewnego, który
wypełnia zwężony
obszar poniżej dysz. Większość masy paliwa ulega
przetworzeniu
na gaz wewnątrz strefy spalania. Pod wieloma względami
można określić
gazogenerator Imberta mianem automatycznego.
Jeśli poniżej
poziomu dysz znajduje się zbyt mało węgla
drzewnego,
spalaniu i pirolizie podlegają większe ilości drewna, czego
skutkiem
jest powstawanie większej ilości węgla drzewnego.
W przypadku,
gdy jest go zbyt dużo (warstwa węgla drzewnego
kończy się
powyżej poziomu, na którym zamontowane są dysze), zasysane
do środka
urządzenia powietrze powoduje jego spalanie. Tym
sposobem
strefa spalania utrzymuje się samoistnie bardzo blisko poziomu
dysz.
Gorące gazy
spalinowe – dwutlenek węgla i para wodna – dostają się
niżej, do
warstwy rozżarzonego węgla drzewnego. Tam podlegają
redukcji do
tlenku węgla i wodoru. Zwężenie płomienicy zmusza
wszystkie
gazy do przejścia przez strefę redukcji, co pozwala na maksymalne mieszanie i
minimalne straty ciepła. W tym miejscu temperatura
osiąga najwyższą
wartość.
Zbierający
się w dolnej części strefy węgla drzewnego drobny popiół
może zatkać
lub utrudnić przepływ gazu. Węgiel znajduje się na ruchomym
ruszcie, który
może być co jakiś czas wstrząsany. Zbierający
się pod
rusztem popiół usuwany jest podczas czyszczenia. Drewno
zawiera
zazwyczaj mniej niż 1% popiołu (masowo), jednak wraz ze
spalaniem węgla
drzewnego przekształca się on w pylistą formę mieszaniny
węgla z
popiołem, która może stanowić 2-10% masy drewna.
Zgazowywacz
Imberta wymaga do działania układu chłodzenia składającego
się z wypełnionego
wodą osadnika, oraz samochodowej
chłodnicy –
wymiennika ciepła. W osadniku następuje oczyszczenie
gazu ze smoły
i większej części popiołu niesionego przez gaz, zadaniem
chłodnicy
jest dalsze zmniejszenie jego temperatury. Drugi
filtr, z wkładem
z materiału o dużej powierzchni musi oczyścić gaz
z pozostałych
pyłów czy cząstek popiołu, które nie pozostały w osadniku.
Po przejściu
przez filtr, gaz drzewny mieszany jest z powietrzem
w mieszaczu
(mieszalniku), a następnie kierowany bezpośrednio
do silnika.
Zgazowywacz
ten musi być zasilany drewnem o niewielkiej (poniżej
20% wagowo)
wilgotności, pociętym w jednakowe kawałki w celu
umożliwienia
im łatwego przepływu grawitacyjnego przez zwężenie
płomienicy.
Gałęzie, patyki, i kawałki kory nie mogą być wykorzystywane
jako paliwo.
Zwężenie płomienicy oraz wystające dysze powietrzne
stwarzają
niebezpieczeństwo blokowania się przepływu paliwa,
co powoduje
pogorszenie jakości gazu drzewnego docierającego
do silnika
(paliwo nie poddane pirolizie dociera do strefy, w której
powinno
dalej przereagować). Jednostki montowane w czasie II w.ś.
na pojazdach
były poddawane drganiom wystarczającym, by paliwo
o precyzyjnie dobranej wielkości przeciskało się przez zgazowywacz.
W istocie
powstała wtedy cała gałąź przemysłu zajmująca się tylko
przygotowaniem
drewna do wykorzystania w gazogeneratorach
([16]). To właśnie
zwężenie płomienicy powoduje poważne ograniczenie
wielkości kawałków
drewna, które bez poddania kosztownemu
brykietowaniu
czy granulowaniu (peletowaniu) mogą stać się
paliwem do
zasilania zgazowywacza Imberta. Z tego względu jego
użycie do
awaryjnego zasilania silników jest utrudnione.
Podsumowując,
zgazowywacz Imberta przetrwał próbę czasu i osiągnął
komercyjny
sukces. Jest względnie niedrogi, składa się z nieskomplikowanych
elementów, łatwo
go zbudować, mogą go obsługiwać
kierowcy po krótkim przeszkoleniu.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz