Gas de madera

Alcanzar la llama de un unidad de generador de gas de vehículos

Gas de madera es un gas de síntesis combustible que puede ser utilizado como combustible para hornos, estufas y vehículos en lugar de gasolina, diesel u otros combustibles. Durante el proceso de producción biomasa u otros materiales que contienen carbono son gasificada dentro del entorno de oxígeno limitado de un generador de gas de madera para producir hidrógeno y monóxido de carbono. Estos gases entonces pueden ser quemados como combustible dentro de un entorno rico de oxígeno para producir dióxido de carbono, agua y el calor. En algunos gasificadores este proceso está precedida por pirolisis, donde la biomasa o el carbón se convierte primero en Char, liberando metano y alquitrán rico en hidrocarburos aromáticos policíclicos.

Historia

El primer generador de gas de madera al parecer fue construida por Gustav Bischof en 1839. El primer vehículo accionado por gas de madera fue construido por Thomas Hugh Parker en 1901. Alrededor de 1900, muchas ciudades entregado gas de síntesis (centralmente producido, típicamente de carbón) a residencias. Gas natural comenzó a ser utilizado exclusivamente en 1930.

Los vehículos de gas de madera fueron usados durante SEGUNDA guerra mundial, como consecuencia del racionamiento de combustibles fósiles. En Alemania, alrededor de 500.000"productor de gas"los vehículos estaban en uso al final de la guerra. Camiones, autobuses, tractores, motocicletas, barcos y trenes fueron equipados con una unidad de gasificación de madera. En 1942 (cuando gas de madera no había alcanzado la altura de su popularidad), en Suecia, había unos 73.000 vehículos de gas de madera 65.000 en Francia, 10.000 en Dinamarca y casi 8.000 en Suiza. En 1944, Finlandia tenía 43.000 "woodmobiles", de los cuales 30.000 eran autobuses y camiones, 7.000 vehículos privados, 4.000 tractores y 600 barcos.

Gasificadores madera todavía se fabrican en China y Rusia para automóviles y como generadores de energía para aplicaciones industriales. Camiones con madera gasificadores son utilizados en Corea del norte en las zonas rurales, especialmente en las carreteras de la costa este.

Un camión de gas de madera en Corea del norte.

Uso

Motor de combustión interna

Gasificador de madera en un camión Ford convertido en un tractor

Sistema de gasificación de madera

Gasificadores madera pueden alimentar cualquier motor de encendido por chispa, donde 100% del combustible normal puede reemplazarse con muy pocos cambios para la carburación, o en un motor diesel, el gas de alimentación en la entrada de aire que es modificada para tener una válvula de mariposa, si no lo tiene ya. En motores diesel que el combustible diesel es aún necesaria para encender el gas mezcla, para que acoplamiento de un motor diesel regulado mecánicamente "stop" y probablemente "acelerador" vinculación debe modificarse para dar siempre el motor un poco de inyección de combustible (a menudo bajo el volumen de inyección de ralentí estándar). Madera puede utilizarse para coches de potencia con ordinario motores de combustión interna Si un gasificador de madera se adjunta. Esto fue muy popular durante SEGUNDA guerra mundial en los países varios europeos, africanos y asiáticos porque la guerra impidió el acceso fácil y rentable al petróleo. En épocas más recientes, gas de madera se ha sugerido como un método eficiente y limpio para calentar y cocinar en los países en desarrollo, o incluso para producir electricidad cuando se combina con un motor de combustión interna. En comparación con la tecnología de WWII, gasificadores han vuelto menos dependientes de una atención constante debido al uso de sistemas de control electrónico sofisticado, pero sigue siendo difícil obtener gas limpio de ellos. Purificación del gas y alimentarlas dentro de tuberías de gas natural es una variante de vincularla a la infraestructura de estaciones de servicio existente. Licuefacción por el Proceso Fischer-Tropsch es otra posibilidad.

Eficacia del sistema de generador de gas es relativamente alto. La etapa de gasificación convierte alrededor del 75% de contenido de energía de combustible en un gas combustible que puede ser utilizado como combustible para motores de combustión interna. Basado en experimentos prácticos a largo plazo y más de 100.000 km en coche con un coche de gasolina de madera, el consumo de energía ha sido 1,54 veces superior en comparación a la demanda de energía del mismo coche con gasolina (sin incluir la energía necesaria para extraer, transportar y refinar el petróleo del cual deriva gasolina y sin incluir la energía para la cosecha, proceso y transporte de la madera para alimentar el generador de gas). Esto significa que 1000 kg de madera materia combustible se ha encontrado para sustituir a 365 litros de gasolina durante el transporte real en similares condiciones de conducción y con el mismo lo contrario sin modificar el vehículo. Esto puede ser considerado para ser un buen resultado, porque no hay otro refinamiento del combustible es necesario. Este estudio también considera todas las posibles pérdidas del sistema de gas de madera, como precalentamiento del sistema y se ha llevado el peso adicional del sistema de generación de gas. En la generación de energía informó la demanda de combustible es materia combustible madera 1.1kg / electricidad kWh.

Gasificadores han sido construidas para las comunidades asiáticas remotas usando la cáscara del arroz, que en muchos casos no tiene otro uso. Una instalación en Birmania utiliza un diesel modificados de 80 kW para cerca de 500 personas que están sin energía. La ceniza puede ser utilizado como Biochar fertilizante, entonces esto puede ser considerado un combustible renovable.

Emisión de gases de escape de un motor de combustión interna es significativamente menor en gas de madera que en gasolina. Especialmente las emisiones de HC son bajas en gas de madera. Un convertidor catalítico normal funciona con gas de madera, pero incluso sin ella, los niveles de emisión a menos de 20 ppm HC y 0,2% CO puede lograrse fácilmente por la mayoría de los motores del automóvil. Combustión de gas de madera genera hay partículas, y el gas representa por lo tanto muy poco negro de carbón entre aceite de motor.

Estufas, hornos y cocina

Ciertos diseños de cocina están en efecto un gasificador trabaja sobre el principio de corriente ascendente — el aire atraviesa el combustible, que puede ser una columna de las cáscaras del arroz y es quemado, entonces reducido al monóxido de carbono por el char residual en la superficie. El gas resultante es luego quemado por aire caliente secundario subiendo un tubo concéntrico. Este dispositivo se comporta muy bien como una estufa de gas. Este acuerdo también es conocido como un quemador de chino.

Estufa de la gasificación coaxial descendente

Una estufa alternativa basado en el principio de corriente descendente y construidas con cilindros anidados también proporciona alta eficiencia. Combustión desde la parte superior crea una zona de gasificación con el gas de escape hacia abajo a través de los puertos ubicados en la base de la cámara del quemador. El gas se mezcla con el aire entrante adicional para proporcionar una quemadura secundaria. La mayoría de los CO producido por la gasificación es oxidado a CO
2 en el ciclo de combustión secundaria; por lo tanto, estufas de gasificación llevan menores riesgos para la salud que los fuegos de cocina convencionales.

Otra aplicación es la utilización de gas productor desplazar a LDO (densidad de luz Fuel-oil) en hornos industriales.

Producción

Gasificador de lecho fluidizado en Güssing, Austria, operó las virutas de madera

Un gasificador de madera toma las virutas de madera, serrín, carbón, carbón, caucho o materiales similares como combustible e incompleto en una caja de fuego, se quema produciendo ceniza sólida y hollín (que tiene que extraerse periódicamente el generador de gas) y gas de madera. El gas de madera puede filtrado de partículas de hollín y cenizas y alquitranes, refrescado y dirigido a un motor o pila de combustible. Así el gas a menudo tiene que pasar por gas extensa limpieza para eliminar o convertir (es decir, a la mayoría de estos motores tienen requisitos severos de la pureza del gas de madera, "crack") alquitranes y partículas. La eliminación de alquitrán a menudo se logra mediante el uso de agua depurador. Corriente de gas de madera en una combustión interna sin modificar quema de gasolina motor puede llevar a problemática acumulación de compuestos no quemadas.

La calidad del gas de diferentes gasificadores varía mucho. Escenifica gasificadores, donde ocurren pirólisis y gasificación por separado (en vez de en la misma zona de reacción, como fue el caso en por ejemplo los gasificadores WWII), pueden ser diseñados para producir gas esencialmente libre de alquitrán (menos de 1 mg/m³), mientras que solo reactor gasificadores de lecho fluidizado supere los 50.000 mg/m³ alquitrán. Los reactores de lecho fluidizado tienen la ventaja de ser mucho más compacta (más capacidad por volumen y precio). Según el uso previsto del gas, alquitrán puede ser beneficioso, así aumentando el valor calorífico del gas.

El calor de combustión de gas de productor (un término usado en los Estados Unidos significado madera el gas producido para el uso en un motor de combustión) es bastante baja en comparación con otros combustibles. Taylor informa de que "productor de gas" tiene un más bajo valor calórico de 5,7 MJ/kg versus 55,9 MJ/kg para 44.1 MJ/kg para la gasolina y el gas natural. El valor calórico de la madera es normalmente 15-18 MJ/kg. Presumiblemente, estos valores pueden variar un poco de muestra a muestra. La misma fuente informa la siguiente composición química por volumen que probablemente también es variable:

Un productor de gas del carbón de leña en la Nambassa festival alternativo en Nueva Zelanda en 1981

• Nitrógeno N₂:: 50,9%
• Monóxido de carbono CO: 27.0%
• Hidrógeno H₂:: 14.0%
• Bióxido de carbono CO₂:: 4,5%
• Metano CH₄:: 3.0%
• Oxígeno O₂:: 0,6%.

Se señala, que la composición del gas es fuertemente dependiente en el proceso de gasificación, el medio de gasificación (aire, oxígeno o vapor) y la humedad del combustible. Procesos de vapor-gasificación típicamente producen contenidos altos de hidrógeno, descendente fijos gasificadores cama las concentraciones de nitrógeno alta rendimiento y cargas de bajo contenido de alquitrán, mientras ascendente gasificadores de lecho fijo producción alquitrán altas cargas.

Véase también

• Estufa Rocket
• Gas de agua
• Gasificación

Enlaces externos

• Food and Agriculture Organization de las Naciones Unidas: Gas de madera como combustible del motor, 1986

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