Zasady zgazowywania paliw stałych

Zasady zgazowywania paliw stałych

ZOBACZ PORADNIK: Drewno zamiast benzyny. Jak zbudować generator gazudrzewnego i jeździć samochodem 5 razy taniej?>>>

Wszystkie silniki spalinowe zasilane są oparami, nie płynem. Paliwo płynne jest zgazowywane (odparowywane i mieszane z powietrzem) zanim trafi do komory spalania silnika. W silnikach dieslowskich, paliwo jest wtryskiwane do komory spalania pod postacią drobnych kropelek, które zapalają się po odparowaniu. Celem zgazowywania paliw stałych jest przekształcenie ich na formę gazową i pozbawienie gazu ewentualnych szkodliwych składników, w tym zanieczyszczeń.

Gazogenerator jest jednocześnie konwerterem energii i filtrem.

Realizacja tych dwóch zadań łączy się z pewnymi utrudnieniami, ale jest również zaletą tego urządzenia.

Pierwsze pytanie, zadawane przez wielu ludzi to: „skąd bierze się ten palny gaz?”. Zapal zapałkę, trzymaj ją poziomo. Zwróć uwagę na to, jak zwęgla się drewno. W zasadzie drewno się nie pali, lecz wydziela z siebie gaz, który zapala się jasnym płomieniem w niewielkiej odległości od zapałki. Zauważ przerwę między płomieniem a zapałką.

W tej przerwie znajduje się gaz drzewny, który zapala się dopiero, gdy zostanie odpowiednio wymieszany z powietrzem (zawierającym tlen). Objętościowo ten gaz (gaz drzewny) pochodzący od zwęglającego się drewna składa się w około 20% z wodoru (H2), w 20% z tlenku węgla (CO) i niewielkich ilości metanu. Wszystkie te składniki są palne. Oprócz tego zawiera on 50 – 60% azotu. Azot jest niepalny, ale zajmuje on pewną objętość i rozcieńcza gaz drzewny zasilający silnik. Produktami spalenia gazu są dwutlenek węgla (CO2) i para wodna (H2O).

Te same zasady chemii i fizyki, które rządzą procesami spalania ‘obsługują’ proces gazyfikacji. Wiele stałych paliw jest odpowiednich do zgazowania – począwszy od drewna i papieru, przez torf, węgiel brunatny i kamienny po koks. Podstawowym składnikiem wszystkich tych paliw jest węgiel, a na resztę składają się wodór, tlen i zanieczyszczenia – siarka, popiół i wilgoć w rożnych proporcjach.

Stąd wynika cel zgazowywania – prawie zupełne przekształcenie paliwa na formę gazową tak, by pozostał tylko popiół – składniki niepalne (obojętne).

W pewnym sensie zgazowywanie jest niepełnym spalaniem – ciepło ze spalania paliwa stałego powoduje powstanie gazów, które nie mogą się spalić zupełnie (w pełni – do CO2 czy H2O) z braku odpowiedniej ilości tlenu dostarczanego z powietrza. W przytoczonym wcześniej przykładzie zapałki gaz drzewny wytwarza się podczas procesów pirolizy i spalania, którym podlega drewno zapałki podczas przemiany w węgiel drzewny. Gaz ten jest jednakże od razu spalany (zakładając, że w powietrzu jest dostatecznie duża ilość tlenu). Przy zgazowywaniu drewna do zasilania silników istotne jest nie tylko wyprodukowanie gazu, ale także jego przechowanie do momentu wprowadzenia go do silnika, w którym może ulec odpowiedniemu spaleniu.

Zgazowywanie jest procesem fizykochemicznych, w którym reakcje chemiczne występują razem z przekształceniami energetycznymi.

Reakcje chemiczne i przekształcenia termochemiczne, które mają miejsce w generatorze są zbyt złożone, by je tu wyjaśniać. Ich znajomość nie jest jednak potrzebna podczas budowy i obsługi gazogeneratora.

Publikacje zawierające więcej informacji na ten temat są wymienione w odpowiednim miejscu w tym opracowaniu: ZOBACZ PORADNIK: Drewno zamiast benzyny. Jak zbudować generator gazudrzewnego i jeździć samochodem 5 razy taniej?>>>