La práctica de utilizar leña como combustible en nuestro tiempo, incluso en relación con los equipos de calderas, parece obsoleta. Y, sin embargo, este principio de funcionamiento de los sistemas de energía tiene ventajas innegables que, en consecuencia, se reflejan en la aparición de nuevos conceptos tecnológicos. En este caso, se considera una planta generadora de gas, cuyas características operativas han atraído durante mucho tiempo la atención de los diseñadores de la industria automotriz. Por supuesto, no se habla de la quema de leña tradicional debajo del capó, pero la energía generada por tales unidades está directamente relacionada con la combustión de combustibles sólidos.
Diseños de equipos generadores de gas
El equipo consta de un convertidor, un ventilador, un depurador, una entrada a la tuberíainfraestructura, cámaras de combustión y accesorios de conexión. El diseño se guía por las condiciones de procesamiento térmico del combustible sólido para generar energía térmica o eléctrica. Puede ser una instalación monobloque o modular con posibilidad de sustitución de elementos individuales. Las carcasas de los componentes están hechas de metal (chapa de acero) mediante ensamblaje por soldadura. Una plataforma de metal está montada en la parte inferior, que se puede complementar con un tren de rodaje, según la solución de diseño específica. En la parte superior suele organizarse un sistema de carga con búnker, al que se conectan canales de suministro de oxígeno. En las instalaciones de generación de gas industrial para generar electricidad, en ocasiones se prevén elementos mecánicos de carga de combustible con ajuste automático. Pero en este caso, la cámara de combustión también debe contar con indicadores especiales que darán la orden de agregar la siguiente porción de combustible.
Áreas funcionales del generador de gas
Todo el espacio interno de la unidad se puede dividir condicionalmente en cuatro departamentos:
- Zona de secado. Una especie de cámara de preparación de combustible, en la que la misma leña adquiere la temperatura óptima sin exceso de humedad. Por lo general, el régimen de temperatura en esta área es de 150-200 ° С.
- Zona de destilación en seco. Otra etapa en la preparación de combustible sólido, pero bajo condiciones de un régimen de temperatura superior hasta 500 °C. En esta etapa, el generador de gas carboniza la madera para eliminar el alquitrán, los ácidos y otras sustancias no deseadas.
- Zonaincendio. Esta sección está ubicada en el nivel de conexión de los conductos de aire, a través de los cuales se dirige el aire para mantener la estabilidad de la combustión. Estructuralmente, se trata de una cámara de combustión convencional, presente en todas las calderas de combustibles sólidos. La temperatura media en él varía de 1100 a 1300 °C.
- Zona de recuperación. El área entre la parrilla y la cámara de combustión. Por analogía con las calderas de pirólisis modernas, esta sección se puede imaginar como un lugar de recombustión. Aquí entra carbón caliente procedente de la zona de combustión, que se puede retirar o desechar inmediatamente.
El principio de funcionamiento del grupo electrógeno a gas
El proceso de trabajo de este equipo se basa en el procesamiento incompleto del carbón liberado durante la combustión del combustible. Tanto la leña como el carbón y los biomateriales como las briquetas de turba, los gránulos o los gránulos de los residuos de la industria maderera pueden actuar como elementos combustibles sólidos. El carbono resultante, al interactuar con los flujos de aire suministrados, puede unirse a sí mismo con átomos de oxígeno. El gas resultante puede potencialmente entregar una cantidad de energía correspondiente a solo el 30% del combustible cargado inicialmente a partir del cual se produjo. Por otro lado, se requieren muchos menos recursos para procesar el carbono; al menos se requiere oxígeno en una cantidad mínima. Y ya en el proceso de combustión secundaria, la unidad generadora de gas genera energía dirigida adecuada para su uso. En esta etapa, variosconvertidores y baterías - según el tipo de energía que se pretenda obtener de la mezcla gas-aire.
Capacidad del equipo generador de gas
La combinación de los principios de la quema de combustibles fósiles con la generación de gas se consideró ya a principios del siglo XX. Además, hubo desarrollos prácticos exitosos en esta dirección, que reemplazaron a los generadores más comunes en ese momento para el procesamiento de fuentes de energía renovable. Hoy, en el contexto de la popularización de los principios del uso racional de los recursos con énfasis en el ahorro de energía, el concepto de conversión termoquímica de residuos y biomasa vegetal vuelve a ser relevante. E incluso los generadores de gas de pequeña capacidad de 70-80 kW pueden usarse en servicios públicos o agricultura, donde los productos de desecho locales se usarán como combustible. Por ejemplo, existe la práctica de operar este tipo de instalaciones en los sistemas de riego de las granjas en plena autonomía durante 4-5 horas. Los equipos de 150 kW encuentran su lugar en grandes industrias, en áreas de servicio y grandes instalaciones dependientes de energía.
Aplicación de tecnologías de generación de gas en la industria
Por primera vez, las tecnologías de generación de gas comenzaron a utilizarse en las industrias del vidrio y la metalurgia en Europa, y en la URSS encontraron su lugar en la economía nacional. Por ejemplo, a mediados del siglo XX, las estaciones generadoras de gas se distribuyeron por todo el país, generando hasta 3 MW a partir debiomasa vegetal y turba. Los equipos modernos se han sumado notablemente al desarrollo tecnológico. Hoy en día, estos son complejos completos provistos de medios de control automático e incluso robótico bajo el control de una computadora. La potencia de los generadores de gas para generar electricidad en el sector industrial es en promedio de 300-350 kW. En algunos casos, se trata de plantas químicas completas con requisitos estrictos para los materiales combustibles. Estas unidades se utilizan en grandes complejos industriales para dar servicio a varios sistemas de consumo a la vez: unidades de potencia (máquinas herramienta, líneas de montaje, dínamos, compresores), dispositivos de iluminación, infraestructura de ventilación, etc.
Generadores de gas en ingeniería de transporte
La práctica de modificar automóviles para la instalación de generadores de gas comenzó en los años anteriores a la guerra. En muchas máquinas, como parte de esta modernización, se instaló un generador eléctrico de alto rendimiento, ya que era necesario proporcionar un flujo suficientemente potente de presurización de oxígeno. Para ello se utilizó un ventilador eléctrico. Los desarrollos más notables de este tipo incluyen los camiones GAZ-AA y el ZIS-5 de tres toneladas, cuyos generadores de gas proporcionaron un kilometraje de hasta 80-90 km en una estación de servicio. Esto no es mucho, pero en las condiciones de escasez de combustible líquido en la silvicultura, esta decisión se justificó económicamente por completo. A día de hoy, la reconversión de los coches ICE convencionales también está motivada principalmente por los intereses del ahorro energético. Hay ejemplos exitosos de la conversión de automóviles GAZ-24 yAZLK-2141, que recorren hasta 120 km en una gasolinera, manteniendo el límite de velocidad en el rango de 80-90 km/h.
¿Cómo hacer un grupo electrógeno de gas para un coche con tus propias manos?
Puede implementar este principio sin contactar a especialistas en casa y por su cuenta. Las instrucciones generales para dicha actualización se pueden representar de la siguiente manera:
- Se está organizando un búnker de carga. Por lo general, use un cilindro de gas con una capacidad de 40-50 litros. Se corta el fondo y se hace un orificio o ventana en el cuello para llenar el combustible. Vale la pena centrarse en el uso de carbón de grano fino o de pellets.
- La rejilla está montada para asumir la carga principal.
- Se está fabricando un filtro ciclónico y una lanza para absorber la carga térmica. Independientemente del tipo de combustible sólido utilizado, emitirá productos de combustión en forma de cenizas y polvo. Estos residuos deben ser capturados inmediatamente después de ser liberados por el filtro.
- Montaje del radiador. Este componente realizará la función de enfriar la mezcla de gases. Para la instalación de un generador de gas con sus propias manos, puede hacer una estructura de radiador a partir de tuberías de plomería. Solo es importante calcular correctamente la sección transversal para una preparación óptima del carbón.
- Creando un filtro fino. A partir de materiales de membrana modernos, es posible fabricar un amortiguador para la purificación multinivel de la mezcla de gas y aire, lo que aumentará la potencia del generador de energía.
- Conexión al motor. La etapa final, durante la cual, con la ayuda de los desplazamientoslas tuberías están conectadas al motor para dirigir la mezcla de gas purificado hacia él.
Generadores domésticos de gas
El equipo de calderas domésticas también está mejorando, agregando nuevas funcionalidades y capacidades operativas. Para esta área, se ofrecen grupos electrógenos a gas de hasta 150 kW para GLP (gas de carbón licuado), completos con sistema de refrigeración líquida, cargador de batería y dispositivos de protección. Este es un generador de reserva completo que se puede usar en caso de un corte de energía.
Cálculo de equipos generadores de gas por capacidad
Independientemente del propósito de la unidad de potencia, sus indicadores técnicos y operativos deben calcularse antes de la compra. A continuación se muestra un ejemplo de cálculo típico para un grupo electrógeno de gas para un sistema de calefacción doméstico.
La potencia de la unidad debe promediarse en relación con el área del quirófano objetivo, teniendo en cuenta la siguiente relación: 1 kW de potencia potencial de la mezcla de gases generada por cada 10 m2. Entonces, para un sitio de 50 m2, se requerirá una instalación de al menos 5 kW, y si el área de la planta de producción es de 1000 m2, se necesitará un sistema de calefacción de al menos 100 kW. Pero eso no es todo. Por cada abertura en el muro se hace una adición de aproximadamente 1 kW, sin contar las enmiendas por condiciones climáticas. Como resultado, un objeto con un área total de 1000 m2 con 10 ventanas y 5 puertas requerirá el uso de una unidad con una capacidad de 1015 kW como mínimo.
Ventajastecnología
Los generadores de gas son ideales para tareas básicas de generación de energía. Entonces, si las unidades convencionales de combustible sólido tienen una eficiencia del 60%, entonces las contrapartes de gas, más del 80%. También hay matices positivos de servicio. Dado que la combustión completa tiene lugar en la cámara con la eliminación de la mezcla de dióxido de carbono, no se requiere una limpieza especial adicional de las paredes del equipo. Por supuesto, también hay beneficios económicos. El generador de gas de leña más simple puede ahorrar hasta un 30-40% en comparación con los calentadores y calderas eléctricos que proporcionan un efecto térmico similar.
Desventajas de la tecnología
Las ventajas de los generadores de gas podrían convertirlos en el principal medio de generación de energía eléctrica y térmica, si no fuera por sus debilidades. En primer lugar, incluyen la naturaleza multicomponente de las piezas funcionales. A pesar del principio simple de funcionamiento, el grupo electrógeno de gas contiene muchos elementos interdependientes, lo que complica el montaje y el control del sistema. También vale la pena enfatizar la necesidad de mantener constantemente la combustión mediante la carga de materias primas de combustible. En una producción en funcionamiento, esto debe hacerse con regularidad, por lo que no será posible prescindir de la automatización del control.
El futuro de las tecnologías de generación de gas
El desarrollo continuo de las unidades generadoras de gas está respaldado por su combinación orgánica con celdas de biocombustible, que son incondicionalmente una de las fuentes de combustible más prometedoras. ENen la dirección de optimizar las estructuras para gránulos y briquetas, es más probable que se promueva este concepto. En cuanto a los generadores de gas para automóviles, a nivel industrial, su desarrollo también puede justificarse económicamente. Por cierto, alrededor de 2 kg de materiales combustibles baratos producen tanta energía para un automóvil como 1 litro de gasolina. Sin embargo, el proceso de desarrollo en esta dirección aún se ve obstaculizado por la necesidad de complicar el diseño de los automóviles y la aparición de nuevos generadores competitivos, que también están reemplazando a los motores de combustión interna convencionales.
Conclusión
Las tecnologías de energía alternativa se oponen cada vez más a los sistemas de generación de energía eléctrica y líquida. Para el mismo entorno doméstico, se han producido durante mucho tiempo paneles solares completos y baterías geotérmicas. ¿Qué lugar puede ocupar un generador de gas moderno en esta lucha competitiva? Esta no es la solución más práctica para uso doméstico debido al gran tamaño del equipo y al engorroso mantenimiento. Sin embargo, la industria está bastante interesada en este tipo de instalaciones, ya que permiten contar con ahorros impresionantes sin reducir la potencia.
