Салон штор в Санкт-Петербурге
Древесный газ
Древесный газ — HiSoUR История культуры
Древесный газ представляет собой синтетическое топливо, которое может использоваться в качестве топлива для печей, печей и транспортных средств вместо бензина, дизельного топлива или другого топлива. Во время производственного процесса биомасса или другие углеродсодержащие материалы газифицируются в среде, ограниченной кислородом генератора древесного газа, для получения водорода и окиси углерода. Эти газы затем могут сжигаться в качестве топлива в среде, богатой кислородом, для получения углекислого газа, воды и тепла. В некоторых газификатора этому процессу предшествует пиролиз, где биомасса или уголь сначала превращаются в уголь, выделяя метан и смолу, богатые полициклическими ароматическими углеводородами.
история
Первый деревянный газификатор, по-видимому, был построен Густавом Бишофом в 1839 году. Первый автомобиль, работающий на древесном топливе, был построен Томасом Хью Паркером в 1901 году. Примерно в 1900 году во многих городах был поставлен сингаз (в основном произведенный, как правило, из угля) в резиденции. Природный газ начал использоваться только в 1930 году.
Во время Второй мировой войны использовались транспортные средства с древесным газом в результате нормирования ископаемого топлива. Только в Германии в конце войны использовалось около 500 000 автомобилей-производителей газа. Грузовые автомобили, автобусы, тракторы, мотоциклы, корабли и поезда были оснащены блоком газификации древесины. В 1942 году, когда древесный газ еще не достиг высоты своей популярности, в Швеции было около 73 000 древесных газов, 65 000 во Франции, 10 000 в Дании и почти 8 000 в Швейцарии. В 1944 году в Финляндии было 43 000 «дровосеков», из которых 30 000 были автобусами и грузовиками, 7 000 частных транспортных средств, 4 000 тракторов и 600 лодок.
Древесный газ использовался, среди прочего, для привода двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Генераторы были построены вне тела или вывезены в качестве трейлера.Техническая система, древесный газификатор, была заполнена дровами и работала в качестве газификатора с неподвижным слоем. При нагревании из древесины удалялась горючая газовая смесь (древесный газ). До начала 1950-х годов в Германии использовалось несколько небольших грузовиков со специальными водительскими правами, для которых использовались только сертифицированные и утвержденные буковые журналы. Примерно один литр бензина можно заменить количеством газа, полученного из 3 кг древесины.Древесина, которая была специально высушена для газификации древесины и измельчена до нужного размера, называлась танковой древесиной и производилась и хранилась на так называемых фабриках танкистов.
В конце Второй мировой войны в Германии было около 500 000 автомобилей с генераторным газом или дровяных вагонов. Его поставка была предоставлена Министерством энергетики для топливной древесины и других топлив-генераторов с соответствующими заправочными станциями.
В Советском Союзе каркасно-карбюраторные грузовики были серийно произведены. Особо следует отметить модели ZIS-21 (на базе ZIS-5) и ГАЗ-42, из которых почти 35 000 экземпляров были выпущены в период с 1939 по 1946 год. Причина в том, что, особенно на крайнем севере Советского Союза, поставка топлива в 1930-х и 1940-х годах еще не была обеспечена.
В Шэнавальде в Лихтенштейне есть частный музей с около 70 деревянными газовыми транспортными средствами от мотоцикла до трактора. Старинные автомобили пригодны для эксплуатации и время от времени перемещаются, что работает с отходами мебельной фабрики.
Древесные газификаторы по-прежнему производятся в Китае и России для автомобилей и как генераторы для промышленного применения. Грузовые автомобили, модернизированные с использованием древесных газификаторов, используются в Северной Корее в сельских районах, особенно на дорогах восточного побережья.
В рамках обсуждения вопроса об увеличении использования возобновляемого сырья в конце 20-го и начале 21-го столетий газификация древесины и газификация других органических веществ, особенно органических остатков, для извлечения газообразного топлива для нагрева и производство энергии было вновь рассмотрено и реализовано на отдельных демонстрационных заводах. Основываясь на этом исключительно энергетическом использовании, использование газообразного продукта в качестве сырья для химического синтеза биотоплива и продуктов химической промышленности также было целевым и будет реализовано в ближайшем будущем, особенно для топлива BtL, диметилового эфира и метанола , При последующем метанации и обработке его можно подавать в сетку природного газа в качестве заменителя природного газа (SNG). Высококачественные газообразные продукты, содержащие более 50% водорода, также называются так называемым биоводородом.
свойства
Древесный газ состоит из горящих компонентов, в основном из моноксида углерода 34% и метана 13%, а также незначительных пропорций этилена 2% и водорода 2%, а также негорючих компонентов, таких как азот 1%, диоксид углерода 49% и водяной пар. Древесный газ составляет около 1,5 кг / м 3 тяжелее воздуха в нормальных условиях. Теплотворная способность древесного газа составляет около 8,5 МДж / м 3 при обычной автотермической газификации и более 12 МДж / м 3 при аллотермической газификации.
Согласно производству, состав древесного газа может сильно различаться. При использовании воздуха (21 об.% Кислорода, 78 об.% Азота) газообразный продукт содержит очень высокую долю азота, что не способствует калорийности газа и снижает выход водорода. Напротив, газы продукта не содержат азота при использовании кислорода и водяного пара и, соответственно, имеют более высокую теплотворную способность и высокий выход водорода.
использование
Двигатель внутреннего сгорания
Древесные газификаторы могут приводить в действие двигатели с искровым зажиганием, где все нормальное топливо может быть заменено небольшим изменением на карбюрацию или дизельным двигателем, подавая газ в воздухозаборник, который модифицирован, чтобы иметь дроссельный клапан, если он У меня это уже есть. На дизельных двигателях дизельное топливо по-прежнему необходимо для зажигания газовой смеси, поэтому необходимо отрегулировать механически регулируемую «стоп-связь» дизельного двигателя и, возможно, «дроссельную» тягу, чтобы всегда давать двигателю немного впрыскиваемого топлива, часто под стандартным холостой ход для инъекций. Древесина может использоваться для питания автомобилей с обычными двигателями внутреннего сгорания, если используется древесный газификатор. Это было довольно популярно во время Второй мировой войны в нескольких европейских, африканских и азиатских странах, потому что война предотвратила легкий и экономически эффективный доступ к нефти. В последнее время древесный газ был предложен как чистый и эффективный метод нагрева и приготовления пищи в развивающихся странах или даже для производства электроэнергии в сочетании с двигателем внутреннего сгорания. По сравнению с технологиями Второй мировой войны газификаторы стали менее зависимыми от постоянного внимания благодаря использованию сложных электронных систем управления, но из-за них трудно получить чистый газ. Очистка газа и подача его в трубопроводы природного газа — это один из вариантов привязки его к существующей инфраструктуре дозаправки. Еще одна возможность — сжижение процесса Фишера-Тропша.
Эффективность системы газификатора относительно высока. Стадия газификации преобразует около 75% содержания топливной энергии в горючий газ, который может использоваться в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Основываясь на долгосрочных практических экспериментах и более чем 100 000 километров (62 000 миль), приводимых в движение с помощью дерева с газовым двигателем, потребление энергии было в 1,54 раза выше по сравнению с потреблением энергии того же автомобиля на бензине, за исключением энергии, необходимой для извлечения , транспортировать и совершенствовать нефть, из которой получен бензин, и исключать энергию для сбора, обработки и транспортировки древесины для подачи газификатора. Это означает, что 1000 килограммов (2200 фунтов) древесного горючего вещества, как было установлено, эквивалентно 365 литрам (96 галлонов США) бензина во время реальной перевозки в аналогичных условиях движения и с тем же, в противном случае немодифицированным транспортным средством.Это можно считать хорошим результатом, потому что другого рафинирования топлива не требуется. В этом исследовании также рассматриваются все возможные потери системы древесного газа, такие как предварительный нагрев системы и перенос дополнительного веса газогенерирующей системы. При выработке электроэнергии заявленная потребность в топливе составляет 1,1 килограмма (2,4 фунта) древесного топлива на киловатт-час электроэнергии.
Газификаторы были построены для удаленных азиатских общин, используя рисовые корпуса, которые во многих случаях не имеют другого применения. Одна установка в Бирме использует модифицированный дизельный генератор мощностью 80 кВт для примерно 500 человек, которые в противном случае не имеют силы. Золу можно использовать в качестве биочипового удобрения, поэтому это можно считать возобновляемым топливом.
Выбросы отработавших газов из двигателя внутреннего сгорания значительно ниже на древесном топливе, чем на бензине. В частности, выбросы углеводородов низки на древесном топливе. Нормальный каталитический нейтрализатор хорошо работает с древесным газом, но даже без него уровни выбросов менее 20 ppm HC и 0,2% CO могут быть легко достигнуты большинством автомобильных двигателей. Сжигание древесного газа не образует частиц, а газ делает таким образом очень мало сажи среди моторного масла.
Печи, плиты и печи
Определенные конструкции печей — это, в сущности, газификаторы, работающие по принципу восходящего потока: воздух проходит через топливо, которое может быть колонкой рисовых корпусов, и сжигается, а затем восстанавливается до окиси углерода остаточным углем на поверхности. Полученный газ затем сжигается нагретым вторичным воздухом, поднимающимся вверх по концентрической трубке. Такое устройство ведет себя очень похоже на газовую плиту. Это устройство также известно как китайская горелка.
Альтернативная печь, основанная на принципе «вниз» и обычно построенная с вложенными цилиндрами, также обеспечивает высокую эффективность. Сгорание сверху создает зону газификации, при этом газ выходит вниз через отверстия, расположенные в основании камеры горелки. Газ смешивается с дополнительным входящим воздухом для обеспечения вторичного ожога. Большая часть СО, образующегося при газификации, окисляется до СО2 во вторичном цикле сгорания; поэтому газификационные печи несут более низкие риски для здоровья, чем обычные курящие пожары.
Другая заявка — использование газа-производителя для вытеснения масел малой плотности (LDO) в промышленных печах.
Использование газа
Газ, добываемый в газификации биомассы, может использоваться как энергетически, так и материально.
Энергетическое использование при сжигании
В настоящее время общее использование для газовой смеси газификации биомассы — это использование двигателя (в соответствии с принципом бензина или дизельного топлива) или сжигание в соответствующих мусоросжигательных установках для производства тепла (пара) и электроэнергии с использованием силового теплосоединения a Достигнута высокая эффективность преобразования энергии. Конденсат древесного газа, образующийся при охлаждении газа, должен быть должным образом обработан на этих установках, прежде чем он может быть отправлен в принимающую воду, поскольку для этого требуется высокий уровень биохимического кислорода. Альтернативно, газовая смесь газификации биомассы в твердооксидных топливных элементах может быть преобразована непосредственно в электричество. Активный принцип уже был доказан в экспериментах в 2004 году.
Использовать в качестве синтез-газа
Кроме того, в качестве синтез-газа можно использовать газообразный продукт моноксида углерода и водорода для химического синтеза различных продуктов. Материальное использование синтез-газа из газификации биомассы все еще находится в разработке, такие установки в настоящее время находятся только в лабораторных и демонстрационных масштабах. Крупномасштабное производство и использование CO / H 2 -Synthesegas соответственно происходит исключительно на основе природного газа и других ископаемых видов топлива, таких как уголь и нафта.
Варианты химико-технического использования — это в первую очередь производство водорода и получаемое в результате производство аммиака с использованием процесса Хабера-Боша, синтез метанола, различные виды оксосинтеза и производство биотоплива (топливо BtL) и другие продукты через синтез рыбаков-Тропша:
в синтезе аммиака в соответствии с процессом Хабера-Боша
в синтезе метанола
в синтезе оксо
в синтезе Фишера-Тропша
В дополнение к этим химико-техническим применениям синтез-газ также может быть использован биотехнологически путем ферментации синтез-газа. Продуктами этого варианта могут быть, например, спирты, такие как этанол, бутанол, ацетон, органические кислоты и биополимеры. Это использование в настоящее время все еще находится на стадии разработки и не используется соответственно в больших масштабах.
Во всех этих типах использования следует отметить, что вода конденсируется как часть технологической цепочки с охлаждением газа и в той или иной степени, поскольку конденсат древесного газа по-разному загрязнен органическим веществом; надлежащая утилизация этой сточной воды (около 0,5 литра на кг древесины) приведена здесь в схеме BtL как «побочные продукты», но она является неотъемлемой частью таких систем.
производство
Древесный газификатор берет древесную щепу, опилки, уголь, уголь, каучук или аналогичные материалы, такие как топливо, и сжигает их не полностью в огневом ящике, производя древесный газ, твердую золу и сажу, последние из которых необходимо периодически удалять из газификатора. Затем древесный газ может быть отфильтрован на наличие смол и частиц сажи / золы, охлажден и направлен к двигателю или топливному элементу. Большинство из этих двигателей имеют строгие требования к чистоте древесного газа, поэтому газ часто должен проходить через обширную очистку газа для удаления или преобразования, т. Е. «Трещины», смолы и частицы. Удаление смолы часто осуществляется с помощью скруббера для воды. Запуск древесного газа в немодифицированном бензиновом двигателе внутреннего сгорания может привести к проблемному накоплению несгоревших соединений.
Качество газа от разных газификаторов сильно варьируется. Стационарные газификаторы, где пиролиз и газификация происходят отдельно, а не в той же реакционной зоне, что и в случае, например, газификаторов Второй мировой войны, могут быть сконструированы для получения газа, не содержащего газы (менее 1 мг / м³) в то время как одножильные газификаторы с псевдоожиженным слоем могут превышать 50 000 мг / м3 смолы. Реакторы с псевдоожиженным слоем имеют преимущество в том, что они намного компактнее, с большей мощностью на единицу объема и ценой. В зависимости от предполагаемого использования газа, смола может быть полезной, а также путем увеличения теплотворной способности газа.
Теплота сгорания «газообразного производителя» — термин, используемый в Соединенных Штатах, означающий древесный газ, предназначенный для использования в двигателе внутреннего сгорания, — относительно невысокий по сравнению с другими видами топлива.Тейлор сообщает, что у добывающего газа более низкая теплота сгорания составляет 5,7 МДж / кг против 55,9 МДж / кг для природного газа и 44,1 МДж / кг для бензина. Теплота сгорания древесины обычно составляет 15-18 МДж / кг. Предположительно, эти значения могут несколько отличаться от образца к образцу. Тот же источник сообщает следующий химический состав по объему, который, скорее всего, также является переменным:
Производитель угля на альтернативном фестивале Nambassa в Новой Зеландии в 1981 году
Во время производства древесного угля для черного порошка выделяется летучий древесный газ. Исключительно высокие по площади поверхности углеродные результаты, пригодные для использования в качестве топлива в черном порошке.
Азот N2: 50,9%
Окись углерода CO: 27,0%
Водород h3: 14,0%
Двуокись углерода CO2: 4,5%
Метан Ch5: 3,0%
Oxygen O2: 0,6%.
Отмечено, что состав газа сильно зависит от процесса газификации, среды газификации (воздух, кислород или пар) и влажности топлива. Процессы парогазификации, как правило, приводят к высокому содержанию водорода, газификаторы с неподвижным слоем нисходящего потока дают высокие концентрации азота и низкие нагрузки на смолу, в то время как газификаторы с неподвижным слоем восходящего потока дают высокие нагрузки на смолу.
Биотопливо
Также в производстве биотоплива газ, полученный в газификационном продукте, используется в качестве синтез-газа в уже описанных процессах синтеза. Основное внимание уделяется газообразному топливу, например, биоводороду, заменителям природного газа (метан, SNG) и диметиловому эфиру, а также жидким топливам, таким как метанол и топливо BtL. [Восьмой]
Биогидроген извлекают из синтез-газа путем парового риформинга, метан может быть получен путем метанирования газа. Для получения метанола и диметилового эфира используют синтез метанола. Топливо BtL производится с помощью синтеза Фишера-Тропша, в результате которого как бензиновые, так и дизельные фракции могут быть получены на основе параметров процесса.
Поделиться ссылкой:
- Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
- Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться записями на Pinterest (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться записями на Tumblr (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться на LinkedIn (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться в WhatsApp (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться в Skype (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться в Telegram (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться на Reddit (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться записями на Pocket (Открывается в новом окне)
Related
Древесный газ в частном доме. Мнение практика. | Рукастый мужик
Как сказал бы Кот Матроскин - "у меня этого метана - ну просто завались": в самом деле, когда отжигается уголь горючие газы попросту отводятся в зону горения и наступает момент, когда уголь отжигает сам себя
Пока что у меня так. Теоретически - газоотводные трубки можно и перенаправить в газгольдер и хотя бы часть газов отводить на нужды частного дома.Пока что у меня так. Теоретически - газоотводные трубки можно и перенаправить в газгольдер и хотя бы часть газов отводить на нужды частного дома.
Процесс углежжения длится 4 часа, в реторте отжигается порядка 30 кг дров. По данным одного из источников в интернет (ссылка под текстом) из 100 кг дров получится 15 кубометров газа. В моём случае стало быть 5. Весь объем мне и не нужен - девать некуда, а попробовать накачать им самодельный мокрый газгольдер можно
Картинка из интернет. Приводил ранее, в статье про биогаз. Эту же идею можно реализовать из 2 бочек 100 и 200 литров, "бочка в бочке". Про больший обьем - надо думать из чего сделать...Картинка из интернет. Приводил ранее, в статье про биогаз. Эту же идею можно реализовать из 2 бочек 100 и 200 литров, "бочка в бочке". Про больший обьем - надо думать из чего сделать...
Минусы технологии - затраты на изготовление печи и количество дров для каждого процесса: их в топке надо сжечь раз в 5 больше, чем лежит в реторте. Впрочем, и тут есть мысль:
недавно отжигал уголь соседу на условиях "твои дрова - твой уголь": в топке сгорело 4 пролета старого забора, на выходе сосед получил мешок угля (разумеется в реторту была размещена не гнилая береза).
Будь у меня в это время готов газгольдер - я бы мог получить горючий газ "сколько смогу взять": вечный огонь из-под крышки горел 3 часа:
Запамятовал сделать обмазку глиной для герметичности, поэтому пришлось поджечь "чтобы не воняло"
Как вариант получения газа "нахаляву" - вполне: если считать основным конечным продуктом древесный уголь (я его отжигаю для газогенератора), то газ является бонусом. Привык считать, что всё попутное - это халява, то есть даром.
В реторте можно отжигать пластик и резину, на ютуб полно роликов от парня с ником inventor adventure - не знаю насколько это рискованно, я такими экспериментами гадить реторту не хочу: мой уголь используется и в мангалах.
Чертежи своей углежоговой печи и мысли по апгрейду дам в одной из следующих статей. Как вариант - её можно дополнить опцией "коптильня" и получать одним процессом уголь, газ и копчености
Угля из реторты 70 литров на выходе получается 3-4 ведра. Кстати, его охотно приобретают соседи на шашлыки. Я же его иногда дарю друзьям в качестве элитного подарка: уголь класса "премиум", для понимающих сравним с дорогим коньяком или элитными сигарами.
"Нужная, понимаешь, вещь..."
Цитатой кота Матроскина начали, ей и заканчиваем
По сравнению с получением биогаза из какашек - плюсов в таком производстве гораздо больше, чем минусов. Сугубо моё личное мнение.
Видео, где я сжигаю древесный газ
#альтернативкарукастыймужик
Сколько газа получится из 100 кг дров? (внешний сайт)
Частный дом: биогаз и здравый смысл (прошлая статья)
Промышленники из Горнозаводска заменят природный газ на древесные отходы
Этот и другие проекты предприятий Прикамья, а также новые технологии в индустрии будут представлены на VI Пермском инженерно-промышленном форуме 15-16 апреля 2021 года.
ООО "Горнозаводскцемент" совместно с бельгийской компанией "ALTERLINE", занимающейся внедрением альтернативного топлива на цементных заводах, начинает реализацию проекта "Эко-топливо". Цель проекта - частичное замещение природного газа топливом, подготовленным из древесных отходов.
Начальник управления по охране окружающей среды министерства природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии Пермского края Лев Третьяков считает, что проект предприятия из Горнозаводска поможет снизить объем вреда окружающей среде.
- Пермский край является лесным регионом с большими запасами лесного ресурса. Значительный объем рубки и переработки леса создает большое количество отходов опила, коры, щепы. На территории края имеются объекты с накопленными объемами отходов деревообработки, превышающими несколько миллионов тонн. Разложение древесных отходов приводит к загрязнению почвы, воды воздуха. Проекты бизнеса, способствующие снижению количества образующихся отходов древесины, их изъятию с мест накопления, переработки с использование современных технологий будут способствовать целям устойчивого развития региона, снижению нагрузки на окружающую среду, - рассказал Лев Третьяков.
Проект "Горнозаводскцемента" предполагает применение (утилизацию) древесных отходов при производстве цемента без ущерба окружающей среде и качеству клинкера, что, в свою очередь, позволит снизить потребление исчерпаемого ресурса - природного газа. Прогнозируемый процент замещения природного газа - до 30 процентов. Снижение его потребления составит около 40 миллионов кубометров в год. Основным сырьем для подготовки альтернативного топлива будут материалы, полученные в процессе деревообработки.
- Самым важным в деле подготовки альтернативного топлива является его сушка. Нужно снизить влажность до минимального уровня. На начальном этапе сырье имеет влажность 35-50 процентов. Мы хотим добиться 10-15 процентов влажности. Технология сушки у нас классическая, с использованием сушильного барабана. Горбыль измельчается, и так называемая микрощепа с крупностью не менее пяти миллиметров и будет являться готовым топливом, которое мы будем сжигать в печи. Весь процесс подготовки, хранения и дозирования "зеленого" топлива планируется автоматизировать, и он будет соответствовать экологическим нормам и правилам безопасности. На участке подготовки топлива дополнительно появится 15 рабочих мест, - рассказывает руководитель проекта по альтернативному топливу Айрат Фархшатов.
Первый заместитель главы администрации Горнозаводского городского округа Пермского края Жанна Егоркина отметила практическую пользу проекта "Горнозаводскцемента" для территории.
- В округе большое количество несанкционированных свалок отходов древесины. У предпринимателей возникают проблемы с утилизацией отходов от лесопереработки. Думаю, лесозаготовители положительно оценят эту новость. Мы целиком и полностью поддерживаем проект, так как это не только новые рабочие места, но и большой плюс для сохранения окружающей среды, - говорит она.
Об инновациях на производстве и в работе с экологией представители предприятий расскажут на предстоящем Пермском инженерно-промышленном форуме. Это традиционное мероприятие Прикамья, которое объединяет промышленников, научное сообщество, высокотехнологичный бизнес и органы власти для презентации и обсуждения новейших наработок, главных проектов и лучших достижений в индустриальной сфере. Форум является ведущей дискуссионной и креативной площадкой для экспертов и практиков индустриального развития, федеральных и региональных органов власти, представителей общественности и молодежи.
Форум проводится при поддержке и участии Министерства промышленности и торговли РФ и Министерства экономического развития РФ, Фонда развития промышленности, крупнейших промышленных холдингов и государственных корпораций. Программа предстоящего форума, который состоится 15-16 апреля 2021 года в Перми, сформирована исходя из актуальной повестки и проблематики современного развития индустриального сектора экономики страны.
В рамках экспозиционной программы будет впервые представлен ряд уникальных решений и разработок по направлениям промышленной кооперации, цифровизации, углубленной разработки новых высокотехнологичных продуктов, наращивания кадрового потенциала и диверсификации экономики.
Программа предстоящего форума, который состоится 15-16 апреля 2021 года в Перми - https://engineerforum.ru/structure
Перед энергокризисом все дровны – Газета Коммерсантъ № 10 (7211) от 21.01.2022
На фоне энергокризиса в Европе, вызванного ростом цен на газ, резко подорожало альтернативное топливо — древесные пеллеты. На основном европейском рынке сбыта — в Германии, крупнейшем потребителе российского газа,— их средняя стоимость в январе увеличилась более чем в полтора раза в годовом исчислении и на 21% к декабрю 2021 года, до €367 за тонну. Но хотя у пеллет остается ценовое преимущество в 17–26% по сравнению с мазутом и газом, эксперты прогнозируют спад цен весной после окончания отопительного сезона.
Стоимость древесных пеллет, которые используются в основном в качестве топлива, в Германии в январе 2022 года выросла на 54% по сравнению с соответствующим периодом прошлого года и на 21% по отношению к декабрю 2021 года, до €366,6 за тонну (при закупке партии от шести тонн). Об этом свидетельствуют данные Немецкого института пеллет (DEPI). По индексу Argus, стоимость древесных пеллет с середины июля 2021 года по середину января 2022-го выросла в полтора раза, почти до $240 за тонну (на базисе CIF Северо-Западная Европа). На базисе FOB Балтика стоимость этого продукта увеличилась на 31%, с €118 до почти €155 за тонну.
Впервые в истории двузначный рост цены на топливные гранулы (на 13,5% по сравнению с предыдущим месяцем и на 30% к декабрю 2020 года) был зафиксирован в декабре 2021 года, хотя традиционно среднегодовая динамика за последние десять лет составляла 0,24%, отмечал управляющий директор Немецкого института пеллет Мартин Бентеле. Тогда он пояснял, что этот рост связан не с сезонностью или спросом, а с перекосами на международных рынках древесины, которые привели к значительному росту цен на сырье в короткий срок.
Европа является крупнейшим в мире рынком потребления пеллет, на который приходится более половины глобальных объемов.
Основные страны-покупатели в Европе — Великобритания, Германия, Италия, Франция. По данным DEPI, резкое подорожание в Германии связано с недостатком сырья — древесной щепы — и значительным ростом цен на нее. Помимо этого драйверами роста на рынке называют высокий спрос на топливные гранулы в энергетическом секторе и подорожание электроэнергии, получаемой из традиционного сырья — газа. Еще на цене сказывается ограниченное предложение пеллет из США и Европы, а также повышение ставок фрахта и рост цен на сырье. Тем не менее, отмечают в DEPI, сохраняется значительное ценовое преимущество пеллет по сравнению с ископаемым топливом — газом (около 26%) и топочным мазутом (около 17%).
Цены на углеводородное сырье к концу 2021 года демонстрировали рекордные уровни, и пока эксперты не ожидают их существенного падения. Так, фьючерсы на газ в Европе после декабрьского исторического пика в $2190 за 1 тыс. кубометров, несмотря на корректировку, остаются на высокой отметке в $860 за 1 тыс. кубометров на Лондонской бирже ICE, что втрое выше многолетних значений.
Цена древесных топливных гранул росла и вне Европы. В Южной Корее, по данным Lesprom Analytics, средняя цена в декабре выросла на 46,2%, до $157,5 за тонну. В Швейцарии в январе 2022 года она увеличилась на 20% в годовом исчислении, до $471,5 за тонну. По сравнению с декабрем 2021 года пеллеты подорожали там на 8,9%.
Аналитик WhatWood Мария Фролова отмечает, что рост цен на пеллеты носит сезонный характер. «Традиционно цены начинают расти в период подготовки к отопительному сезону, а именно в августе. Исключение могут составлять сезоны, когда наблюдается высокий уровень складских запасов и сравнительно мягкие зимы в странах—потребителях пеллет. Такая ситуация наблюдалась в сезоне 2020–2021 годов, когда второй год подряд спрос на топливные гранулы был ниже обычного из-за нетипичных климатических условий и накопленных запасов»,— говорит эксперт.
В текущем сезоне 2021–2022 годов цены на пеллеты начали расти умеренными темпами в августе, но по опыту последних лет потребители не стремились заранее приобретать пеллеты. И уже в зимний сезон, когда в них появилась прямая необходимость, спрос и цены на них начали резко расти. Помимо этого, поясняет госпожа Фролова, сдерживающим фактором является транспортировка пеллет: 2021 год характеризовался исторически высокими ставками на фрахт, размер которых доходил до €70 за тонну. В то же время в DEPI ожидают стабилизации ситуации на рынке топливных гранул и коррекции цен уже в начале весны.
Ольга Мордюшенко
| Виды топлива и энергии | Единица измерения | Код единицы измерения по ОКЕИ | Средний калорийный эквивалент для пересчета одной тонны (тысячи м3) натурального топлива в условную единицу |
| Нефть, включая газовый конденсат | т | 168 | 1,43 |
| Мазут топочный | т | 168 | 1,37 |
| Мазут флотский | т | 168 | 1,43 |
| Топливо печное бытовое | т | 168 | 1,45 |
| Керосин | т | 168 | 1,47 |
| Топливо дизельное | т | 168 | 1,45 |
| Бензин автомобильный | т | 168 | 1,49 |
| Бензин авиационный | т | 168 | 1,49 |
| Топливо моторное | т | 168 | 1,43 |
| Нефтебитум | т | 168 | 1,35 |
| Кокс нефтяной и сланцевый | т | 168 | 1,08 |
| Газ горючий природный (естественный) | тыс м3 | 114 | 1,154 |
| Газ нефтеперерабатывающих предприятий сухой | т | 168 | 1,5 |
| Газ сжиженный | т | 168 | 1,57 |
| Пропан и бутан сжиженные | т | 168 | 1,57 |
| Газ горючий искусственный коксовый | тыс м3 | 114 | 0,57 |
| Газ горючий искусственный доменный | тыс м3 | 114 | 0,143 |
| Сланцы горючие | т | 168 | 0,3 |
| Торф топливный | т | 168 | 0,34 |
| Брикеты и полубрикеты торфяные | т | 168 | 0,6 |
| Кокс металлургический | т | 168 | 0,99 |
| Уголь древесный | т | 168 | 0,93 |
| Гранулы топливные (пеллеты) из отходов деревообработки | т | 168 | 0,36 |
| Полукокс сланцевый и угольный | т | 168 | 0,93 |
| Брикеты угольные | т | 168 | 0,605 |
| Рядовой уголь месторождений: | |||
| уголь донецкий | т | 168 | 0,876 |
| уголь кузнецкий | т | 168 | 0,867 |
| уголь карагандинский | т | 168 | 0,726 |
| уголь подмосковный | т | 168 | 0,335 |
| уголь воркутинский | т | 168 | 0,822 |
| уголь интинский | т | 168 | 0,649 |
| уголь челябинский | т | 168 | 0,552 |
| уголь свердловский | т | 168 | 0,33 |
| уголь башкирский | т | 168 | 0,264 |
| уголь нерюнгринский | т | 168 | 0,987 |
| уголь якутский | т | 168 | 0,751 |
| уголь черемховский | т | 168 | 0,752 |
| уголь азейский | т | 168 | 0,483 |
| уголь читинский | т | 168 | 0,483 |
| уголь гусиноозерский | т | 168 | 0,506 |
| уголь хакасский | т | 168 | 0,727 |
| уголь канско-ачинский | т | 168 | 0,516 |
| уголь тувинский | т | 168 | 0,906 |
| уголь тунгусский | т | 168 | 0,754 |
| уголь магаданский | т | 168 | 0,701 |
| уголь арктический (шпицбергенский) | т | 168 | 0,669 |
| уголь норильский | т | 168 | 0,761 |
| уголь огоджинский | т | 168 | 0,447 |
| уголь камчатский | т | 168 | 0,323 |
| уголь Приморья | т | 168 | 0,506 |
| уголь экибастузский | т | 168 | 0,628 |
| уголь алтайский | т | 168 | 0,782 |
| уголь тугнуйский | т | 168 | 0,692 |
| Дрова для отопления | плот м3 | 121 | 0,266 |
| Бревна разобранных старых зданий, пришедшие в негодность шпалы, столбы связи, рудничная стойка (на 1 плотн м3) | плот м3 | 121 | 0,266 |
| Кора (на 1 складской м3) | м3 | 113 | 0,42 |
| Сучья, хвоя, щепа (на 1 складской м3) | м3 | 114 | 0,05 |
| Пни (на 1 складской м3) | м3 | 114 | 0,12 |
| Древесные обрезки, стружка, опилки | т | 168 | 0,36 |
| Древесные опилки (на 1 складской м3) | м3 | 114 | 0,11 |
| Уголь древесный | т | 168 | 0,93 |
| Камыш, солома, льняная костра, подсолнечная лузга, рисовая лузга (при условной влажности 10%) | т | 168 | 0,5 |
| Кукурузный кочан (при условной влажности 30%) | т | 168 | 0,33 |
| Смола каменноугольная коксохимических заводов | т | 168 | 1,3 |
| Теплоэнергия | Гкал | 233 | 0,14286 |
| Теплоэнергия для газовых котлов | Гкал | 233 | 0,16436 |
| Уголь каменный (среднероссийский коэффициент) | т | 168 | 0,768 |
| Уголь бурый (среднероссийский коэффициент) | т | 168 | 0,467 |
Мировая энергетика никак не избавится от угля
В энергетическом секторе ощущение перемен часто опережает реальность. Так, XIX в. традиционно называют «веком угля». Хотя ученый, специалист по экологии Вацлав Смил отмечает, что основными видами топлива в структуре топливного баланса того времени все-таки оставались дерево, древесный уголь и солома. А настоящим веком угля стал XX в. «Переход на более качественное топливо занимает очень-очень много времени», – говорит Смил. Сохраняющаяся востребованность угля в XXI в. подтверждает его точку зрения.
В 2017 г. мировой спрос на уголь вырос впервые за три года, и в этом году может опять увеличиться. Используемый для электрогенерации уголь сильно подорожал в последние месяцы из-за жары в Китае и других азиатских странах: люди там стали больше пользоваться кондиционерами и расходовать электричество.
Если в развитых странах использование угля для электрогенерации, по-видимому, достигло пика, то во многих развивающихся, особенно в Юго-Восточной Азии, спросу на него по-прежнему есть куда расти. Для стран, чья энергетическая политика не ставит сокращение выбросов парниковых газов в качестве одной из основных задач, уголь остается привлекательным способом удовлетворить быстрорастущий спрос на электричество при минимальных издержках. Правда, во многих развивающихся странах беспокойство вызывают выбросы не углекислого газа, а оксидов серы и азота, загрязняющих окружающую среду. В Китае, на который приходится почти половина мирового спроса на уголь, ситуация неопределенная: правительство намерено ограничить вредные выбросы, но энергетические компании хотят строить новые теплоэлектростанции (ТЭС).
Возобновляемая энергетика становится все более конкурентоспособной. «Стоимость солнечной и ветряной энергии снизилась до уровня, когда во многих уголках Азии она может конкурировать с работающими на угле станциями без каких-либо дополнительных субсидий», – утверждает гендиректор CLP Holdings Ричард Ланкастер, чья компания управляет электростанциями в Китае, Индии и других азиатских странах.
Но несмотря на снижение стоимости возобновляемой энергии развивающиеся страны по-прежнему инвестируют в уголь, чтобы обеспечить бесперебойное электроснабжение и поддержать свою промышленность. Например, Вьетнам планирует, что возобновляемая энергия (без учета гидроэнергетики) будет удовлетворять 6,5% его спроса на электричество в 2020 г. и 10,7% в 2030 г. Но за этот же период использование им угля тоже должно увеличиться, чтобы удовлетворить растущий спрос на электричество. Правительство Вьетнама хочет к 2020 г. получать 850 МВт солнечной энергии и 800 МВт ветряной, тогда как сейчас в стране строятся угольные электростанции совокупной мощностью 10 640 МВт, а также уже одобрены на 8750 МВт и запланированы, но еще не одобрены на 15 000 МВт, по данным CoalSwarm.
Природный газ — еще одна более экологичная альтернатива углю, но в Азии он остается относительно дорогим. Морские поставки сжиженного природного газа (СПГ) стоят почти $10 за 1 млн британских тепловых единиц (BTU). Для сравнения: в США газ дешевле $3 за 1 млн BTU. Поэтому если США в электрогенерации переходят с угля на газ, то в Юго-Восточной Азии наблюдается обратная картина. Пока газ не станет значительно дешевле, этот тренд вряд ли изменится.
В результате ожидается, что использование угля в мире будет медленно расти в ближайшие годы несмотря на снижение спроса в США и Европе. По прогнозам Международного энергетического агентства, спрос на уголь в Китае будет ежегодно снижаться на 11 млн т, в европейских странах Организации экономического сотрудничества и развития — на 30 млн т, в Северной Америке — на 37 млн т. Но это с избытком компенсирует ежегодное увеличение спроса на 135 млн т в Индии и на 70 млн т в Ассоциации государств Юго-Восточной Азии. Хотя прогноз для Индии может оказаться несколько завышенным, если ее правительство не станет спасать убыточные ТЭС.
Кроме того, в Азии более современные ТЭС, чем в Европе и Северной Америке, и многие из них оснащены технологией HELE (high efficiency low emissions – высокая производительность, низкие выбросы). По словам Бенжамина Спортона из Международной угольной ассоциации (WCA), некоторые страны Азии полагаются на угольные станции с технологией HELE, чтобы выполнить обещания по сокращению выбросов, данные при подписании Парижского соглашения по климату.
Эпоха угля, возможно, близится к закату. Но какое-то время он еще будет оставаться одним из основных источников энергии в мире.
Перевел Алексей Невельский
Batchrocket.eu - Как работает
Что такое горение древесины?
Во время сжигания древесины органические молекулы разлагаются на более мелкие кусочки. В конце концов они становятся газами и являются источником пламени когда горят. Результаты полного сгорания: тепло, углекислый газ (CO2) и вода.
(читать дальше)
Смешивание
Древесный газ чрезвычайно горючий, даже взрывоопасный, если он достаточно горячий и тщательно перемешан со свежим воздухом. Это смешение не происходит спонтанно, оно достигается из-за сильно турбулентных условий в порту и райзере.
(читать дальше)
Смешивание и турбулентность в Batch Box
В мире строителей ракетных нагревателей короткая изолированная внутренняя труба называется "heat riser" (по-русски тепловой стояк, удлинитель тепла, далее «райзер»). Высокое и узкое отверстие в нижней части называется «портом». Сочетание райзера и камеры сгорания называется «ядром». Способ вызова турбулентности отличается от обычной дровяной печи.
(читать дальше)
Высокая температура
Еще один важный фактор окружающей среды: высокая температура. Его не следует воспринимать легкомысленно, во время работы температуры в райзере достигают 1200º Цельсия.
(читать дальше)
Предостережения
Соответствующие размеры камеры сгорания, порта, райзера и воздухозаборников довольно точные. Относительно небольшое изменение может быть достаточно, чтобы нарушить правильное функционирование нагревателя. Кроме того, очень важна надлежащая дымовая труба.
(читать дальше)
Testo 330-2
Измерения, которые в конечном итоге привели к финальной Batch Box Rocket, выполнены с помощью цифрового газоанализатора Testo 330-2. Это устройство измеряет во время каждого «испытания» температуру выхлопных газов, уровень кислорода (O2) и содержание окиси углерода (СО).
(читать дальше)
Паветраныя патокі ў порце
З 2012 года вядома значна больш пра тое, як выглядае паветра ў варотах і якая іх функцыя.
(читать дальше)
Горение дров.
Треугольник огня показывает три вещи, необходимые для начала и продолжения огня.
Полное сжигание древесины (которая состоит из углеводородов) приводит к следующему: атомы водорода объединяются с кислородом для образования водяного пара (h3O), атомы углерода объединяются с кислородом для получения двуокиси углерода (CO2) и максимального количества энергии.
Эти же конечные продукты производятся в горелках природного газа.
Уменьшите или удалите одну из сторон треугольника и горение не будет полным сгоранием, а скорее неполным сгоранием. Водяной пар и двуокись углерода всё ещё производятся, но также производятся два других продукта: монооксид углерода (СО), бесцветный токсичный газ и частицы углерода, которые появляются как сажа и дым. Кроме того, максимальное количество тепла НЕ производится.
Поверхностно, поджигание древесины не кажется слишком сложным. Немного небольших сухих щепок с бумагой, подносим спичку и горение начинается. Когда у нас есть огонь, чтобы он горел чисто, требуется немного больше мысли и усилий. Нам нужны более высокие температуры, чем несколько сотен градусов небольшого огня и нам нужно «держать его под контролем», а не позволять ему расти чрезмерно. Изолируя сам огонь мы сохраняем тепло от него «внутри огня», которое способствует полному сгоранию и удерживает большую часть тепла от огня внутри камеры сгорания.
Результатом этих новых условий (очень высокая температура, «Златовласкина» подача воздуха - не слишком много, не слишком мало, в самый раз) будет бездымное горение. Хотя это были простые цели, требуется множество усилий, чтобы найти представленные здесь параметры, которые достигают этого бездымного горения. Для понимания почему нет дыма, нужно сознавать, что дым - это не что иное как несгоревшее топливо, не более. Фактически в этих горючих газах находится до 60% доступной энергии древесины. Так что дым не «просто неприятность», которая влияет на большую площадь окружающей среды, это фактически «деньги в трубу» в очень реальном смысле.
Буквально, кроме примерно одного процента золы, все содержимое древесины может быть преобразовано в тепло **, и потому дым является лишь показателем неполного преобразования топлива в тепло. Эти нагреватели, как описано выше, имеют очень высокие температуры горения, поэтому дым очень горячий. Мы комбинируем предварительно нагретый воздух с этим дымом, что приводит к самовозгоранию дыма. Даже монооксид углерода – угарный газ, смертельный яд - на самом деле просто несгоревшее топливо (напомним выше, что при полном сгорании СО не является продуктом сжигания древесины). CO не имеет собственного запаха, поэтому, когда городской газ, который содержал до 8% CO, был использован для отопления в двадцатом веке, меркаптан (имеющий неприятный запах) всегда добавлялся к газу, просто чтобы предупредить людей о любых утечках или если нет горения.
** Хотя это строго верно, нужно понять несколько моментов, чтобы перевести это в реальный мир. Эти нагреватели не будут использоваться в лаборатории с чистым кислородом, они будут использоваться дома. Даже погодные условия будут меняться и влиять на горение. Самое главное, что вся высушенная на воздухе древесина будет содержать некоторую влагу. Это необходимо исключить до того, как может произойти сжигание древесины. Чтобы испарить воду, требуется огромное количество энергии.
На графике показано, как повышается температура воды по мере добавления энергии. (он начинается с точки ниже замерзания, которую мы будем игнорировать, если только дерево, которое вы используете, само по себе не ниже нуля). По мере добавления энергии (горизонтальная ось) температура поднимается вдоль прямой C, для каждого «бита» добавленной энергии есть соответствующее повышение температуры, поэтому это прямая линия.
Когда вода достигает точки кипения (100 ºC), она больше не нагревается (видно по линии D, она горизонтальна, даже если энергия все ещё вводится в систему). На этом этапе энергия, поглощаемая водой, не делает воду более горячей, а скорее превращает воду из «жидкости в газ», и это происходит без изменения температуры. Линия E будет начинаться ТОЛЬКО когда вся вода превратится в пар.
Если у нас нет конденсационного котла, энергия, необходимая для превращения воды в пар, теряется в системе и в атмосферу. Таким образом, в реальной мировой практике это некоторые из потерь, которые происходят и будут происходить. «Очень» важный «пункт», который должен быть взят из этого, НИКОГДА не сжигайте ничего, кроме сухой древесины. Теперь вы знаете, почему.
Следующее видео - прекрасный пример воспламеняемости дыма.
Наверх
Смешивание и турбулентность
Как ни странно, сама древесина не горит. Она похожа на бензин, а сам бензин не горит. Если вы достаточно быстры, вы можете окунуть спичку в жидкий бензин. Не рекомендуется, чтобы вы попробовали это, так как, скорее всего, спичка зажжёт смесь бензиновых паров и кислорода чуть выше жидкого бензина. Как только это понятно, ясно, что это «пары» древесины смешанные с кислородом являются веществами, которые сгорают. Тепло приводит к тому, что химические компоненты в древесине разбиваются на более мелкие, легковоспламеняющиеся компоненты, которые затем объединяются с кислородом (в присутствии тепла), в свою очередь, высвобождая больше тепла, из-за чего цикл продолжается. Чистое древесное пламя должно быть синим, его трудно увидеть при солнечном свете. Потому что есть также пылающая углеродная пыль, переносимая пламенем, цвет красный, оранжевый или желтый, чем выше температура, тем светлее цвет. Когда в пламени много газа и небольшая часть углерода, оно может казаться желто-фиолетовым.
Как только понятно, что это вещества, выделяемые из древесины теплом, которые сочетаются с кислородом, мы видим, что полное и тщательное смешивание этих веществ с кислородом необходимо для полного сгорания. На практике это самая важная цель для достижения и самая сложная задача. Столб дыма, поднимающийся от огня, скорее всего, будет гореть на его «внешней поверхности», границе между дымом (топливом) и воздухом, богатым кислородом. Внутри колонны дыма очень мало кислорода, поэтому никакого горения. Он окончательно выходит как дым (несгоревшее топливо), потому, что даже если в конце концов встречает достаточно кислорода охлаждается на столько, что горения не происходит. Напомним, что для горения необходимы три условия, топливо, кислород и тепло.
Обычный метод, используемый в нагревателях для горения, чтобы вызвать это смешивание кислорода и топлива, заключается в том, чтобы вводить свежий воздух (обычно не предварительно нагретый) в огонь в несколько мест. Для этой системы требуется много воздуха, что является серьезным недостатком, поскольку оно снижает температуру огня, что является одним из трех условий, необходимых для полного сгорания. В металлических печах это охлаждение огня не считается недостатком, а скорее преимуществом, так как температуры, которые могут быть достигнуты при горении дров, достаточно велики, чтобы сталь, даже нержавеющая сталь, была уничтожена в удивительно короткие сроки. Сочетание богатой кислородом и бедной углеродом окружающей среды в паре с высокими температурами очень быстро разъедает сталь. В результате во время каждого горения в самых жарких местах будет происходить сильный скол.
Нагреватели, описанные здесь, предназначены для поддержания самых жарких температур горения, которые могут превосходить металлические нагреватели, и обеспечить надлежащее смешивание топливного газа и кислорода способами, описанными в следующем разделе.
Наверх
Смешивание и турбулентность в Batch Box
Смешивание древесного газа и кислорода в нагревателе Batch Box обеспечивает тщательная геометрия сердечника горения и правильное позиционирование как первичного, так и вторичного воздухозаборников. Эти критические измерения будут даны позже. Расположение этих компонентов конструкции довольно просто. Камера сгорания, которая более длинная, чем широкая, вентиляционное отверстие сзади, где размещается вертикальная изолированная «дымовая труба». Это упомянутый выше райзер. Функция камеры сгорания, естественно, предназначена для сжигания древесины, функция изолированного райзера должна обеспечивать окончательное (и полное) сжигание любого древесного газа, полученного из горения дров. Из предыдущих разделов мы теперь понимаем, что необходимо для того, чтобы полностью сгорало топливо (древесный газ).
Обратите внимание, в частности, на связь между этими двумя элементами, камерой сгорания и райзером, высокое и узкое отверстие между ними. Это называется «порт». Фактически это 70% поперечного сечения райзера (площадь поперечного сечения райзера является одним из «стандартных размеров» в этих нагревателях, а именно: размер, из которого можно масштабировать другие размеры). Это внезапное сужение на пути газового потока имеет очень важную функцию, поскольку «то же» количество газа протекает через систему во всё время. Когда он приходит через (или проходит через) более узкое отверстие, поток должен затем ускориться в этой точке (помните, то же количество газа проходит во всё время и во всех местах). Результат этого ускорения заключается в том, что давление в этой точке понижается.
Теперь, обращаемся к диаграмме. Полая трубка (показанная черным в верхней части камеры сгорания) соединяет внешний воздух непосредственно с точкой наименьшего давления потока в системе, при входе в порт. Затем это приводит к поступлению воздуха (или, более того, кислорода) в газовый поток, когда он входит в порт. Как можно представить, теперь мы имеем три условия необходимые для сжигания, топливо, тепло и кислород. Древесный газ уже очень жаркий, в этом месте очень много тепла, все, что нам нужно сейчас - это окончательное полное смешивание кислорода и древесного газа. Последний пункт, который следует отметить, поскольку вторичный воздух, вводимый в порт, проходит через стальную трубу, расположенную поверх огня. Она была предварительно нагрета на пути к порту.
Тщательное и полное смешивание древесного газа и кислорода происходит, когда смесь проходит через узкий порт и в райзер позади. Поскольку поток газа ускоряется через ограничение порта и затем резко замедляется, когда он достигает «большего» пространства за портом, массивная куча происходит в потоке газа, когда всё ещё быстро движущиеся молекулы, проходящие через порт, врезаются во внезапно замедлившиеся молекулы перед ними. Это создаёт значительную турбулентность и является непрерывным до тех пор, пока скорость газа в порту выше, чем в райзере, большую часть времени горения. Эти условия приводят к тому, что легковоспламеняющиеся газы смешиваются в закрученный двойной вихрь вначале горизонтальной плоскости, а затем восходящий двойной штопор, который поднимается в райзере при выходе из системы.
Восходящий двойной штопор заставляет газы проходить более длинный путь (и, следовательно, занимать больше времени), чем если бы они шли прямо вверх. То, что это более длительное перемещение происходит в хорошо изолированной, чрезвычайно горячей среде, позволяет легко сжигать смешанное топливо и кислород.
Ускорение газов, когда они проходят через ограничение, известно как «эффект Вентури», закон физики, впервые описанный «Даниэлем Бернулли в 18 веке». Высокие хаотические условия, создаваемые этой компоновкой, можно увидеть в этом коротком видео, снятом в вертикальном положении, и прямо на выходе из порта, где происходит массивная куча, и образуется двойной вихрь-восходящий штопор.
Достаточно уникальный способ, которым эти нагреватели создают турбулентные условия, необходимые для полного смешивания кислорода и топлива, имеет другие благоприятные результаты для эффективности сгорания. «Тупой подход кувалды» в металлических нагревателях означает, что было введено много воздуха. Это продлевает срок службы этих нагревателей, но, как отмечено, снижает эффективность. Поскольку подогретый вторичный воздух в Batch Box введен в точное место для полного смешивания, нам не нужно везде такого же количества введенного воздуха как в металлических нагревателях. Таким образом, общая площадь поперечного сечения комбинированных воздухозаборников меньше, чем можно было бы ожидать в обычной печи. Эти меньшие, чем ожидалось, воздухозаборники, возможно, еще более удивительны, когда видно, как быстро топливо потребляется в этих нагревателях.
Последнее объяснение того, почему «избыточное количество холодного воздуха» противоречит хорошей эффективности. Существенным компонентом воздуха для сжигания является кислород. Любой другой компонент в воздухе - только пассажир, он ничем не способствует сгоранию, а служит только для охлаждения огня (они известны как балластные газы, как и на судне, балласт - это только лишний вес, а не груз). Как видите в этих нагревателях, тщательно используя геометрию и используя естественные законы, вводится нужное количество кислорода в точное место, необходимое для полного смешивания и сжигания.
Может быть, мы можем расширить эту идею «златовласкиного» воздуха. Мало того, что это не слишком много или слишком мало воздуха, справедливо, это ещё в правильном месте.
Эти нагреватели создают типичный шум, низкий урчащий (но, странно комфортный) звук. На самом деле, именно этот характерный звук встречается во всех этих вариантах нагревателей, которые дали название "Ракетные печи". Ниже приведенное короткое видео указывает на этот характерный звук. Этот конкретный пример находится в металлическом корпусе, поэтому он имеет больше «круг» для него. Строя его используя камень или кирпич, тембр меняется на менее шумный, более низкий звук, совсем не оскорбительный.
Наверх
Много тепла
Как топка, так и райзер сильно изолированы, с особым упором на изоляцию райзера (где температуры могут быть самыми большими). Это позволяет более быстро достичь оптимальной рабочей температуры и улучшает сгорание смеси дровяной газ/кислород, которая, конечно же, является основой эффективности нагревателя.
Наверх
Важный пункт
Важно понимать, что форма и размеры устройства сжигания являются весьма критическими, их вариации эффективно не тестированы (ваш вариант может поразить победителя, но без испытаний никто никогда не узнает). «Точность» этих размеров и коэффициентов вполне логична, они несут ответственность за то, что там происходит.
Для достижения целей этого нагревателя (бездымного высокоэффективного сгорания, которое может быть выполнено и построено другими), важно, чтобы разработанные и проверенные размеры соблюдались достаточно близко.
Требуется надлежащая дымовая труба. Дымоход - это «двигатель» любого дровяного нагревателя, и это движущая сила, которая создает достаточную тягу для чистого сгорания. Как обсуждалось выше, воздухозаборники меньше, чем «ожидаемые», и, возможно, на них легче влияют вариации от конструкции, приведенной здесь. «Соотношения дизайна» можно найти в разделе «Как построить». Когда температура дымохода повышается (и возникает «тяга»), можно уменьшить расход воздуха или использовать более крупные куски древесины. Большее количество «коротких» кусков дерева имеет меньшую площадь поверхности, чем аналогичного веса «тонко разделанная» древесина.
Эти нагреватели сжигают закладку топлива без ограничений в подаче воздуха или любой другой мерой, используемой для «замедления сжигания для долговечности». К настоящему времени должно быть ясно, что для максимальной эффективности и чистоты горения такие меры только вредят этой цели. Таким образом, чтобы использовать или выгодно использовать созданное тепло, нам нужна большая излучающая поверхность или достаточно большая масса для поглощения и медленного высвобождения накопленного тепла. Эти различные подходы будут рассмотрены позже.
Курьёзный феномен этих нагревателей время, затрачиваемое на сжигание закладки. Оказывается (напротив, интуитивно), что полная загрузка древесины сгорает примерно за то же время, что и половинная загрузка древесины (или другого отношения), от розжига до фазы светящегося угля. Таким образом, можно видеть, что полная загрузка древесины обеспечивает удивительно большое количество энергии за данный момент времени. Следовательно, нам нужны способы сбора этого тепла, которые будут обсуждаться на следующих страницах.
Наверх
Результаты
За последние четыре года (с 2012 по 2016 год) я выполнил сотни прогонов на ядре, представленном здесь, и я удовлетворён стабильным надежным нагревателем этого дизайна. Testo 330-2 - это газоанализатор, который измеряет выход дымохода и из этих данных рассчитывает эффективность горения. Может быть подключён к компьютеру, как я сделал для создания собственной линейной диаграммы и электронных таблиц.
Испытание, показанное на приведённой выше диаграмме, было проведено в тёплом нагревателе, что можно определить исходя из начальной температуры (измеренной в выходном отверстии дымохода в градусах Цельсия, представленном синей линией). Как упоминалось ранее, «горячий» (уже до рабочей температуры) дымоход будет иметь соответственно сильную «тягу», и поэтому в этом прогоне огонь развивался быстро. Во время прогона уровень кислорода (зелёная линия) опустился ниже того, что я считаю границей между оптимальным и не оптимальным (6% O2). Ниже этой цифры появляется вероятность выхода более высокой (фиолетовой линии) CO (при наличии недостаточного кислорода). Это не произошло в этом случае, как видно, поэтому, пока этот риск присутствует, ясно, что отличные сжигания все ещё могут быть получены. Из всех предыдущих обсуждений, данных по горению, можно видеть/понимать, что уровни кислорода и температура дымовых газов напрямую связаны с эффективностью горения. Эффективность показана красной линией.
Когда содержание кислорода не опускается ниже 10% при соответственно низкой температуре дымохода 80 °С, эффективность будет выше, чем показано на приведённом выше графике. Однако более низкие температуры выхлопных газов означают меньшую «тягу» и могут иметь последствия для сжигания из-за более низкой скорости потока через систему.
Эти графики, которые показывают взаимосвязь между различными параметрами горения, представляют собой графический способ понять «важный пункт», сделанный выше, что сомнительно, что отклонение от приведенных здесь описаний приведет к более оптимальному нагревателю. Конечно, это возможно, но маловероятно. Взаимодействия внутри нагревателя очень сложны, и любое изменение должно быть оценено путём фактического измерения, путём тестирования аналогичному показанному здесь.
Вышеприведённая графика, конечно, очень хорошая и по этой причине не очень репрезентативная. Несколько более нормальная диаграмма, которая генерируется во время разработки в 2012 году, может быть такой:
Сравнивая графики, мы можем узнать несколько вещей (например, почему Testo абсолютно необходим для того, чтобы точно знать, что происходит во время горения), и посмотрите, как этот пробег более репрезентативен, чем просто «звездный пример», который был показан выше. Как вы можете видеть, чрезвычайно низкие уровни СО (розовая линия), которые указывают на полное сгорание, происходят не так скоро, как раньше, и это не так долго. Также обратите внимание на то, что уровень кислорода (зеленая линия) не идет низко, но все еще находится на очень хорошем уровне. Измерение кислорода известно как «избыток O2».
Выше приведенно графическое изображение очень свирепого горения. Рёв, беглое и ухабистое, а иногда и дымление. Недавние разработки подошли к концу с гораздо лучшими результатами, это будет обсуждаться в главе «Проекты».
Наверх
Действие воздушных потоков
Август 2020 г.
С момента начала разработки в 2012 году принцип действия ракетной печи с топливником стал намного яснее. То, что РПсТ обладает хорошей масштабируемостью (легко увеличивается или уменьшается в размере), предполагает наличие основных фундаментальных принципов.
Восемь лет спустя предстоит сделать некоторые выводы, в некоторых отношениях поддерживаемые людьми, которые лучше разбираются в аэродинамике, чем простые смертные. Эти выводы основаны на наблюдениях, сделанных несколькими строителями и разработчиками на разных континентах. Следующие выводы ни в коем случае не являются научно обоснованными, они лишь правдоподобны.
1 # Текущее объяснение того, почему может возникать такое горячее и сильное пламя, связано с разницей давления между передней и задней частью топки. Хайло действует как трубка Вентури, о чем говорилось ранее в этой главе. В этой трубке Вентури скорость потока больше и давление, соответственно, ниже, чем в передней части, куда входит воздух. Этот перепад давления всегда больше, чем тяга в дымоходе, хайло действует как усилитель. Чем больше разница, тем ярче огонь, похожий, возможно, на реактивную струю. Вот почему время, которое проходит от растопки до фазы горения углей для половиной закладки при тех же условиях, почти такое же, как и для полной закладки. Эта полная закалках вызывает более сильное горение, более сильное разрежение в хайле и, следовательно, более быстрое сгорание. При сжигании четверти загрузки этот эффект не наблюдается, видимо предел есть. Очень горячий и яркий огонь обеспечивает наиболее полное сгорание.
2 # Если смотреть на вертикальный дожигатель сверху, становится ясно, что пламя, проходящее через хайло кажется уже, чем само хайло. Скорость этого потока также больше, чем можно ожидать, исходя из того, что видно в топке. Это связано с квадратными краями хайла. Этот момент подробно обсуждался с доктором Ларри Виньярски * во время семинара в Варшаве в июле 2015 года. Некоторые строители уже несколько раз срезали или скругляли края хайла, пытаясь сделать его более привлекательным. Если эта фаска была достаточно большой, около одной трети или более глубины хайла, этого было достаточно, чтобы разрушить полное сгорание почти во всех случаях. Конечный результат - черный дым из трубы только из-за слишком плавных изгибов боковых стенок хайла.
Возможное объяснение этого явления: острые прямоугольные кромки вызывают множество небольших турбулентностей вдоль вертикальны стенок хайла. Эта турбулентность стен также замедляет поток вдоль них. В середине хайла скорость остается высокой, поэтому пламя кажется более узким. Из-за задержки слева и справа поток легко разделяется, и два потока закручиваются, создавая двойной вихрь. Таким образом увеличивается время пребывания пламен в вертикальном дожигателе, что позволяет более полно сжигать пиролизный газ.
Таким образом, хайло всегда должно иметь два прямых угла и располагаться в центре вертикального дожигатель.
Например, есть соблазн построить боковую стенку таким образом, чтобы задняя стенка топки была на одном уровне со стенкой хайла . Эта ситуация не соответствует условиям, изложенным выше, и в результате характеристики печи могут ухудшиться. Если хайло расположено не в центре дожигателя, а в углу его, то создается одиночный вихрь. При этом время пребывания пламен в горячей среде стояка становится короче, что, в свою очередь, влияет на качество сгорания.
3 # Хорошо функционирующая ракетная печь с топливником создаёт горизонтальные пламена, особенно в начале горения, когда начинается дожигание. И эти пламена появляются в нижней половине хайла, в то время как в верхней половине их совершенно не видно.
Особенно на ранних стадиях разработки, некоторые печи были построены так, что хайло было в полную высоту задней стенки топки. Несмотря на то, что ширина хайла была уменьшена для сохранения площади сечения, результат всегда был плохим или худшим, в отличие от обычно примеряемого в настоящее время заниженного хайла.
Кроме того, в открытых топках (см. Применение) возникает такое явление, что горение без двери и без подачи вторичного воздуха все еще очень хорошее. Эффективность ниже, но не более чем на 4–5%. Также в этом варианте пламя имеет тенденцию загораться очень низко в вертикальном дожигателе.
Объяснение всех трех из вышеперечисленных явлений, вероятно, заключается в потоке воздуха, проходящего над огнем в сторону хайла. Поскольку воздух над огнем становится очень горячим, он беспрепятственно течет вдоль свода. У задней стенки ток сгибается и ускоряется действием Вентури, как только он входит в хайло . Чем больше скорость струи в этот момент, тем труднее меняется направление её . Пока поток не встретит какое-либо препятствие, которое заставит его пойти другим путем, Газы между кусками топлива в топке вместе формируют такое препятствие. Пламя в топке отводится назад, а поток воздуха сверху выталкивает его вниз. В топке с дверью г-образный металлический канал верхний или расположенный на поду обеспечивает дополнительный воздух именно в этом месте.
Открытая топка использует этот эффект, позволяя достаточному количеству свежего и горячего воздуха поступать в хайло и дожигатель в агрессивно турбулентную среду. Таким образом, очевидно, что хайло во всю высоту топки не работает должным образом, горячий воздух вдоль свода просто проходит прямо в дожигатель, не создавая турбулентности, вызывающей нисходящий поток. И, наконец, это также может объяснить, почему такой предмет, как кусок дерева, вставленный в хайло, может разрушить желаемое полное сгорание. Токи прерываются, и аэродинамика всего этого полностью меняется. Если вытащить этот кусок дерева, вся система вернется к нормальному функционированию в течение минуты.
Помните, что внутри дома не рекомендуется использовать печь без двери. Из-за того, что по сути это открытый камин, из него может распространяться дым внутрь гостиной. Кроме того, отсутствие двери означает, что печь нельзя закрыть, что может быть опасно, когда люди спят. Если огонь не погас полностью, смертельный угарный газ может попасть в помещение из печи, например, из-за погодных изменений.
* Ларри Виньярски широко известен как создатель оригинальной ракетной печи, созданной, как более эффективная альтернатива традиционным открытым кострам во многих развивающихся странах и лагерях беженцев, где приготовление пищи осуществляется на дровах.
Наверх
Древесный газ - что это такое и для чего он используется?
Древесный газ - это продукт, полученный в процессе газификации древесины, для чего используется специальное устройство, т. е. газогенератор. Процесс газификации представляет собой технологический процесс, при котором твердое или жидкое топливо преобразуется в газообразное топливо. Это происходит при участии и под влиянием доступа контролируемого количества воздуха или водяного пара. Этот процесс происходит в результате термического разложения. Многие виды топлива могут быть газифицированы, в том числе древесина.В результате получается уникальная смесь. Что стоит знать о составе и применении этого газа?
Древесный газ и его состав
Древесный газ состоит из водорода, монооксида углерода, метана, негорючего азота, диоксида углерода и водяного пара. Это отличает его, например, от природного газа, в котором преобладающим компонентом является метан. На его долю приходится более 90% его содержания, в то время как природный газ состоит в основном из негорючего азота, на долю которого приходится 50-60% его объема.
См. также: Уголь древесный
Древесный газ - история
Древесный газ был наиболее популярен до Второй мировой войны. На данный момент он не очень охотно используется. Скорее, это историческая ценность. Скорее, это выглядит как диковинка из прошлого, которую иногда можно показать обществу для расширения человеческих знаний. Все потому, что древесный газ имеет гораздо более низкую теплотворную способность, чем вышеупомянутый природный газ.Его также нельзя производить про запас и хранить в сжатом состоянии — вы должны произвести его нужное количество в данный момент, когда возникнет необходимость. Это создает различные проблемы, которые трудно решить легко.
Древесный газ - Приложение
Лучшей древесиной для производства природного газа является бук . Благодаря его производству можно питать различные устройства и машины. Во время Второй мировой войны автомобили и самолеты, работавшие в городах или в тылу фронта, приводились в движение таким образом.Однако по сравнению с природным газом использование древесного газа было довольно проблематичным. Поэтому на данный момент он редок и редко производится.
.90 000 Древесный газ - что это такое, как производится и сколько стоит?Древесный газ ( wood gas , немецкий holzgas ) производится в процессе газификации древесины. Представляет собой смесь горючих газов: угарного газа, водорода и метана, а также негорючих газов - азота, углекислого газа, паров воды. Состав газа зависит от многих факторов, в том числе от температуры в топке газогенератора, влажности загружаемого топлива и др.
Газификация твердого топлива – технология, которой более 200 лет.В начале 19 века так наз. городской газ для питания газовых плит, уличных фонарей и промышленных целей до широкого использования природного газа. В то время городской газ производился из угля на муниципальных газовых заводах. В общем случае газ, созданный искусственно путем газификации твердого топлива, называется генераторным газом.
Эта технология заключается в том, что твердое топливо подвергается серии термохимических реакций, в результате которых образуется легковоспламеняющийся газ.Газификация определяется как этот цикл изменений, более подробно описанный в статьях «Производство древесного газа» и «Производство Холгаса на практике». Этот процесс происходит в устройстве, называемом газогенератором.
Древесный газ может использоваться для питания двигателей с искровым и компрессионным зажиганием (с некоторыми оговорками).
Значение добытого газа уменьшилось с открытием месторождений сырой нефти и ее переработки, а также месторождений природного газа. Древесный газ снова стал популярным во время Второй мировой войны, когда владельцы гражданских автомобилей столкнулись с трудностями в доступе к жидкому топливу.Потом был ренессанс этой технологии.
Mercedes 170VG легковой автомобиль с дровяным газогенератором (сзади), радиатором и газовым фильтром (спереди). Пакет на левом крыле, вероятно, запас дров для газификатора. Фотография сделана неизвестным автором где-то в 1939-1942 годах. Фото из коллекции Национального цифрового архива. Это был II З.С. мы обязаны популяризации термина holzgas . Это связано с тем, что немецкая армия, оккупировав польскую территорию, использовала хольцга для питания м.в грузовые автомобили.
Состав древесного газа может быть следующим [1]:
| carbon monoxide CO | 19% |
| hydrogen H 2 | 18% |
| methane CH 4 | 1.25% |
| Диоксид углерода | 12% |
| Водяной пары H 2 O | 2,50% |
| ATORGEN N 2 | 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 9008 8. по цвету) легко воспламеняются.Остальные не горят и являются по сути просто ненужным балластом, они разбавляют газ и снижают его теплотворную способность. Поэтому было бы неплохо их удалить. |
Вызов дизайнера:
