Zgazowanie powietrzem wzbogaconym w tlen

[Lis]

Gdybyś miał paliwo o naprawdę niskiej zawartości wilgoci i tlenu, na przykład węgiel, mógłbyś prowadzić zgazowanie mieszaniną powietrza i pary wodnej. Parę łatwiej uzyskać, nawet jako odpad w procesie zgazowania [z chłodzenia gazu]. Niestety zgazowanie biomasy parą wodną nie ma sensu, bo jest ona zbyt mokra.

[Ankot]

Witam : trafiłem tu bo mnie zainteresowała wypowieć Autora w "moim" watku - widac od razu ,ze " kuma czaczę".
Separacja tlenu jest banalna , instalacje sa proste , a złoze molekularne tez nie problem - jakies 15 - 25 tys /1 tonę odpowiednio przygotowanego zeolitu:lol:
Dodam ,ze jak się zastosuje dobrej jakosci i poprawnie prowadzi proces to jest ono niezniszczalne.
Tak naprawde kosztem tutaj sa zaleznie od metody 1 lub dwie spręzarki/pompy próżniowe, conajmniej 8 elektrozaworów o przekrojach 1,5 - 2,5", cyrkonowe czujniki tlenu , i trochę sterowania ale to juz betka.
Przy odrobinie inwencji mozna to zrobić tak że "samo sie będzie bujało" a tlenu skolko ugodno.
Problem jest innej materii : tlen jest wredny w steźeniu powyzej 28% i mozemy się zdziwić jak ze zgazowarki zrobi się nam piekny fajerwerk.
Aby do tego nie doszło potrzeba jest niestety troche AKP i to nie byle czego.
Stąd tez wynika moja upierdliwość w materii kontroli i sterowania procesem co mi niektórzy wypominają ,że niepotrzebnie komplikuje sobie zycie.

[Ankot]

Ad -vocem co do moich nadziei odnosnie zgazowywania biomasy tlenem : maksymalnie mozemy sie spodziewać gazu o wartości opałowej ~11 - 12 MJ/m3. Przy załozeniu że proces poprowadzimy w kierunku syntezy CH4 bedzie to weięcej ~ 14 - 18 MJ/m3.
Jednakże mam watpliwosci co do słusznosci "walki" o metan - albowiem jest ona okupiona stratami energetycznymi co najprawdopodobniej nie bedzie opłacalne.
Drugotorowo nalezy sie zastanowic nad jednym problemem : przy zgazowywaniu mokrej biomasy mamy doczynienia z deficytem pierwiastka wegla w złożu reakcyjnym. W/g mnie przy wilgotnosci 50% ( drewno "z pnia") deficyt ten wynosi wagowo ~29,5%. Należy sie zastanowic nad albo biomasą suchą ( 12-15%) albo nad "dowozem" do złoza pierwiastka C - ja bym poszedł w tym drugim kierunku .
Jak to wykonać to juz inna sprawa - mam na ta okoliczność swoje przemyślenia jednakże słuszność ich mozna tylko sprawdzic empirycznie na działajacym urzadzeniu z wykorzystaniem dość skomplikowanej aparatury pomiarowej.

Co do instalacji tlenowej - mam ja w planach ale dopiero po uruchomieniu podstawowego agregatu. Mało tego na tym budowanym teraz obawiałbym się eksperymentów tlenowych bo mozna spalic zgazowarkę jak równiez uszkodzić silnik spalinowy.
Aby sie w to bawic w miare bezpiecznie potrzebna jest aparatura pomiarowa - co jak wiecie wiąże sie z kosztami.

Dodam jeszcze że granica poprawnej pracy "kupnych" kogeneratorów biogazowych jest wartość opałowa gazu min. 16MJ/m3 - poniżej tej wartości producenci nie daja gwarancji poprawnej pracy zespołu - Wartość ta dotyczy gazu metanowego - natomiast jak wspominałem o tlenku wegla a przede wszystkim wodorze - zaczynała się panika....... bo tak naprawde nikt z nich nie wie co na takie paliwo powie silnik tłokowy - a sa to najczesciej mniej lub bardziej odpręzone diesle z dobudowanym układem zapłonowym . Problem polega na temperaturze spalin i chłodzeniu zaworów wydechowych, oraz obecności samego gazowego wodoru który jest agresywny dla metali i wybitnie źle oddziałowuje na oleje silnikowe.
Typowe diesle sa do tego nieprzystosowane.

Wracajac do tematu - jeszcze do tej pory w Polsce separację tlenu okreslone firmy traktują jako "hig- tech" ale tylko ze wzgledów komercyjnych dla znalezienia frajera co za to zapłaci parę milionów. Wyjatkowo skąpa zawartość polskojezycznego netu jest bardzo zastanawiajaca. Polskie firmy oferujace tego typu instalacje od razu nabierają "wody w usta" jak zapytać o szczegóły techniczne instalacji -a temat jest znany na świecie conajmniej od 40 lat.
Cena złoza jaka podałem nie zalezy w zasadzie od ilosci ale od rodzaju i wielkosci bezzwrotnego opakowania hermatycznego. Pewnie za wieksza ilośc beda i lepsze upusty - ale do naszych celów to temat marginalny.
Dlatego jak Kolega przyjmie cenę 25zł/ kg - bedzie OK.
Podkreślam ,że produkty te sa wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu jako sorbenty i "idą" w setkach ton miesiecznie - a kwestia separacji gazów jest marginesem.
Rozmawiałem onegdaj z technologiem (producentem) i stwierdził ,że moga dorobic złoze o takich parametrach porów jakie tylko sobie zyczymy - i to z dość dobra selektywnoscią . Do wyboru jest równiez gramatura . Dla tego typu sit problemem jest tylko zalanie wodą - natomiast lekkie zaroszenie złoza nie powoduje jego zniszczenia.
Dodał tez ,że oni sami nie do końca wiedza kto i do czego stosuje ich wyroby - wspomniał również ze na tym robią ponoć materiały wybuchowe
Jak juz pisałem najwiekszym kosztem będą dmuchawy i zespół elektrozaworów. Szacuje koszt instalacji tlenowej na jakieś 25.000 zł
przy wydajnosci adekwatnej dla mojej instalacji. Małe separatory beda relatywnie drozsze w stosunku do swojej wydajności. Część aparatury bedzie taka sama , róznice moga wystapic w mocy dmuchaw, przekrojach zaworów i gabarycie samego złoza którego powinny być 2 komplety dla zachowania niej wiecej ciagłości produkcji tlenu.

[Ankot]

Zastapienie powietrza tlenem jest nader atrakcyjne i konieczne w nowoczesnych zgazowarkach - wystarczy popatrzec na przykładowe składy HG podawane w literaturze.......... istotny jest technologiczny aspekt podania O2 do złoza tak aby miejscowo nie uszkodzic instalacji .
Kazdy pamieta ze szkoły co sie dzieje z drutem zelaznym rozgrzanym na bunsenie i wsadzonym do kolby z tlenem - poczatek doswiadczenia jest w temp. 600 - 700*C , natomiast w naszych urzadzeniach bedzie potrzeba ze 2 x tyle.
Tak wiec istotna jest TECHNOLOGIA procesu. Znajac podstawy Chemii ze szkoły sredniej mozna przewidzieć jak ona ma wygladać - oczywiscie potrzebne jest tutaj doswiadczenie . Spodziewam sie ,że pare zgazowarek sfajczę zanim dojdę do istoty zagadnienia

[Ankot]

Stosowane pary wodnej z tlenem jest powszechnie stosowane w koksowniach ( reformery). Przy zgazowaniu wegla kamiennego OK - natomiast przy biomasie nie widze sensu - baaaa - moze być to nieefektywne energetycznie - tym niemniej mogły by być wskazania technologiczne takiego postepowania. Oczywiscie jakoś trzeba "rozpuscić" w czyms ten tlen bo sam podany do zgazowarki spali nam oną.................. oooooo -nawet mam na to pomysła jak podać - czysty tlen.....

PS: nie ma to ja rzeczowa dyskusja

[Lis]

EC Guessing zgazowuje biomasę parą wodną i powietrzem.

[Ankot]

Z ta parą do biomasy jest "zonk" bo z reguły bedzie ona wilgotna - wiec duza zawartość pary "w sobie" - pojawi sie deficyt wegla o czym juz pisałem i nie rozłozymy całej wody (z biomasy i dmuchu) do gazu wodnego . Sens tego jest tylko taki ,ze łatwiej pozbyć sie z gazu pary wodnej( przez schłodzenie i wykroplenie) niz usunięcie azotu pochodzacego ze zgazowania powietrznego. Tylko w tym punkcie mamy jako taki sens technologiczny zastosowania jej jako "wypełniacza" i "rozpuszczalnika" dla tlenu.
Z podawaniem tlenu to pomyślałem sobie o dyszach ceramicznych zrobionych do naszych celów np. z płyt płaskich palników na propan/butan - takich turystycznych. Na ogół sa one wykonane z delikatnej ceramiki ( cos w rodzaju glinki na cegły) natomiast spotkałem kiedyś coś takiego wykonane z prasowanej porcelany - sadze że dla nas było by git.
Poza tym mozna zaprojektowac i wykonac zespół dysz z betonu korundowego- troche zabawy ale jak najbardziej do wykonania w amatorskich warunkach.
Co do kwestii temperatur - no niestety musiały by być monitorowane + automatyka regulacyjna ilosci tlenu...... i poraz kolejny wracamy do mojej upierdliwości

U mnie wystarczy podmienic tylko element dysz i cheja z tlenem
- i tu macie Koledzy odpowiedź dlaczego skomplikowalem sobie zycie
robiąc zgazowarkę modułową

Co do spiekania sie popiołu pochodzacego z drewna nie spotkałem sie nigdy z takim zjawiskiem , owszem spiekac sie mogą zanieczyszczenia np. z błota , piachu itp. mysle ,ze przy odrobinie kultury podczas pozyskania nie bedzie z tym problemu.

[Ankot]

Art. bardzo ciekawy - wymaga głebszego zastanowienia.
Odniosę sie do tematu spiekania i agregacji popiołów z biomasy drzewnej.
Sadze ,ze to zjawisko mozna zastosować do poprawienia procesu odpylania gazu - albowiem czastki popiołu spieczone traca własciwosci lotne wraz ze wzrostem gabarytów ( masy) drobiny popiołu. Jest to dość korzystne o ile czastki te nie były by zbyt duze powodujac blokade wsadu w komorze zgazowarki. Aby termu zaradzic niezbedny jest stały monitoring procesu zgazowania - szczególnie w zakresie temperaturowym.

[Coondelboory]

Rozwiazaniem moze byc generator odciekowy, gdzie temperatura jest tak wysoka, ze caly zuzel opuszcza piec w postaci plynnej. Przy odpowiedniej ilosci tlenu w dmuchu nie jest to problem. Jednak jakos nie wyobrazam sioebie realizacji takiego urzadzenia w warunkach nie-wielkoprzemyslowych...

A wyobrazasz sobie piec hutniczy do topienia stali w warunkach niewielkoprzemyslowych? Zrobilem sobie taki na podworku, opalany koksem, jak eksperymentowalem z bułatem. Wydusznie temperatury nawet do 1600*C to nie problem, nawet bez tlenu. Caly zuzel wyplywal w postaci plynnej, szamot zresztą też

C.

[Ankot]

No - to prawde mówią, ze wytrzymałość szamotu wynosi do 1400*C

A ten tego ; z wypłynietego szamotu dało by sie cos odlać jeszcze sensownego ?

[Darek]

Sądzę, że myślenie o zgazowaniu w tlenie jako najlepszej metodzie
poprawienia jakości holzgazu jest błędem. Na początek należałoby ustalić
jaki holzgaz będzie najlepszy, a co za tym idzie jak pokierować reakcją.
Moim zdaniem należy zacząć od tego, który składnik HG może być uzyskany
najniższym kosztem energetycznym i jednocześnie da najlepszy efekt podczas
spalania w silniku. I wydaje mi się, że tu popełniany jest kolejny błąd
polegający na określeniu mocy silnika na podstawie wartości opałowej gazu.
Wartość opałowa jest liczona względem objętości czystego paliwa. Ale
gdy określa się ilość energii uzyskanej z mieszniny paliwa i
powietrza potrzebnego do spalenia wyniki są conajmniej zaskakujące. Metan
do spalenia potrzebuje 4x więcej tlenu (powietrza) niż czad lub wodór. A to
oznacza, że spalając określoną objętość mieszniny czadu i powietrza
uzyska się więcej energii niż spalają tę samą objętość powietrza i metanu
Dlatego sądzę, że czad byłby najbardziej pożądanym składnikiem holzgazu.
Najmniej pożądany będzie wodór ze względu na spalanie stukowe.
Kolejna sprawa to niedobór węgla w biomasie. Jeżeli chcemy przereagować
jak najwięcej wody w celu uzyskania max. ilości wodoru i metanu, to
rzeczywiście węgla może być zbyt mało. Ale jeżeli chce się uzyskać HG o
możliwie wysokiej liczbie oktanowej i dający największą energię przy
spalaniu w silniku to nie. Znacznie lepiej zamiast walczyć o rozkład wody
max. wysuszyć biomasę. To na początek znacznie zredukuje ilość wodoru czyli
poprawi jakość holzgazu. Kolejną metodą na pozbycie się wodoru byłoby
zgazowanie w jak najniższej temperatrurze. W takim wypadku powstaje mało
wodoru, a za to dużo metanu. W dodatku niska temperatura to mniejsze straty
ciepła czyli mniejsze zapotrzebowanie zgazowarki na tlen. Problemem jest
przepuszczenie wody przez układ. Ale IMHO straty z tym związane są i tak
niższe niż zgazowanie w bardzo wysokiej temperaturze by rozłożyć wodę na
szkodliwy dla silnika wodór.
I jeszcze odnośnie mieszania tlenu z parą wodną - moim zdaniem nie ma
sensu. W ten sposób uzyska się tylko niższą liczbę oktanową holzgazu. Duża
ilość wody obniży także sprawność procesu. Woda najpierw musi być odparowana,
a po przekształceniu na wodór zostanie spalona do pary wodnej. A to oznacza stratę
na zamienie z formy ciekłej w gazową. O stratach z powodu wysokiej
temperatury wspomniałem wyżej. Izolacja czadnicy to tylko półśrodek. Pzry
10cm warstwie wełny mineralnej straty wyniosą ok. 40W na m2 przy wzroście
temperatury o 100 stopni. To w warunkach idealnego zaizolowania, co oczywiście
nie jest możliwe do zrealizowania w praktyce. Do tego dochodzą straty na
chłodnicy holzgazu. Decyzja o wysokotemperaturowym zgazowaniu może oznaczać
kilkuprocentowy spadek sprawności.
Podsumowując: Moim zdaniem idealny holzgaz uzyska się zgazowując jak
najsuchsze paliwo w jak najniższych temperaturach. Rozważając zgazownanie w
czystym tlenie należałoby tak ustawić proces, aby uzyskać jak najwięcej
czadu a jak najmniej wodoru.

[Ankot]

Kol. Darek poruszył bardzo powazny temat - wilgotność biomasy.
Własnie to jest gwoździem do trumny plantatorów np. osławionej Salix Vinimalis Giganthea.............. albowiem nie ma prostego , taniego i szybkiego sposobu na jej wysuszenie - a energetyka płaci bardzo marne grosze " za mokrą"............. Suszenie tego na polu bedzie trwało wiele miesiecy nie wspominajac o nakładach pracy i zajeciu terenu. Posiekanie mokrej wierzby spowoduje natychmiast rozpoczecie biologicznych procesów rozkładu co wiaże sie z obnizeniem jej parametrów energetycznycvh, natomiast suszenie zrabków jest energochłonne.
Pomysł tego co robię oparty jest własnie na wykorzystaniu biomasy mokrej - jako najłatwiejszej do pozyskania. Jest kilka kierunków prowadzenia procesu zgazowania w zależnosci co chcemy uzyskać.
Z punktu widzenia pracy silnika najlepszym paliwem byłby metan i tlenek wegla- mniej pozadanym jest wodór.

Patrzac na skład zwykłego HG od razu nasuwa się kierunek eliminacji podstawowego smiecia jakim jest Azot ( pochodzacy z powietrza) a zanim Dwutlenek Wegla pochodzacy z całkowitego spalenia cześci paliwa dla dostarczenia energii procesowi zgazowania.
Kierunek postepowania jest oczywisty :
1. jak najlepsza izolacja termiczna komory reakcyjnej ( mniej N2 i CO2)
2. rekuperacja gaz/powietrze do procesu. ( mniej N2 i CO2)
3. mozliwe jak najwieksze podgrzanie wsadu ciepłem
odpadowym ( mniej N2 , CO2)
4. zasilenie procesu tlenem ( radykalnie załatwia sprawe Azotu)

Pozostaje nam jeszcze kwestia wody która zawarta jest w biomasie.
Mozna ja spróbować rozłozyc na weglu do CO i H2 ,Problemy takiego postepowania sa trzy :
- wysoka temp. procesu zgazowania ~1200*C
- deficyt pierwiastka C w złozu ( braknie wegla do rozłozenia całej wody)
- radykalny wzrost udziału Wodoru w składzie HG

Mozna również nią nie zawracac sobie głowy i wykroplic na dodatkowym wymienniku ( a i tak HG musimy schłodzić do temp ~30*C)

- cdn

[Ankot]

Kol "kybernetes" - jaki ze mnie expert - macam na ślepo temat......
kontynujac - odniosę się jeszcze do kwestii wodoru : jak juz wiemy rozkład wody do tzw gazu wodnego prowadzi do powstania :
dodatkowego CO i mniej porządanego H2. Pozostawiajac na chwile kwestię deficytu C zastasnówmy sie co i jak z tym wodorem .
Odkopałem stare zapiski - i wynika z nich ze WO wodoru w stanie gazowym wynosi ~ 11MJ/m3 ( a tlenek wegla ma 15,9 MJ/m3) .
Ponadto wodór ma 2 wredne cechy :
- zerową wartość oktanową ( istotne znaczenie dla pracy silników otto)
- jeszcze bardziej wredna ceche podczepiania sie pod czasteczki
weglowodorów nienasyconych.
Ta druga cecha w przemysle stosowana jest do produkcji np. margaryny z OR....... i moze tez nam wyprodukowac "oną" w naszym silniku - skutek jest widomy : naprawa główna silnika.

Ta pierwsza wskazuje ,ze odpowiedniejszym do spalania takiego paliwa bedzie silnik niskoprezny z zapłonem iskrowym. Dobierajac silniki z pośród tych dostepnych ja wybrałem GM V8 5,2 l ( a moze ma 5,7l - do końca nie ustaliłem) ze stopniem spręzania na poziomie 8- 8,5 Atm -
jest to wartośc wybitnie niska jak na współczesne "wyzyłowane" silniki.

cdn.

[Coondelboory]

[...] Jednak mi chodzilo raczej o mozliwosci wykonania trwalego i w miare ekonomicznego pod wzgl. termicznym urzadzenia, ktore pracowaloby w temp. stopionego zelaza. Wydaje mi sie to wyjatkowo trudnym zadaniem

A tak na marginesie - udal ci sie ten bulat???

Z tym sie zgodze, trudno jest zrobic urzadzenie pracujace w temp. stopionego zelaza . A bulat wyszedl jako tako - jest za kruchy, ale to sprawa kowalstwa i obrobki cieplnej.

mikroscramasax na przecietym pucku wutsa


ostrze zrobione z powyzszego pucka


inny pucek z kawalkiem nozyka z powyzszego ostrza

[Ankot]

cd:
odnoszac sie do pierwszej cechy ( margarynowania olei) - pisałem juz o tym : trzeba lać oleje z baza oparta na weglowodorach nasyconych ( o czym jako siła fachowa wspomniał Kol Darek).
Znalazłem mniej wiecej taki olej firmy FUCHS : TITAN CFE MC SAE 10W40 z dodatkiem MoS2 - wg labolatorium niemieckiego posiada rekomendacje Jenbacher i Deutz do pracy w silnikach gazowych ( równiez z wodorem).
Żeby nie było "zonk"a - firma zaproponowała stały monitoring jakosci oleju poprzez okresowe pobieranie próbek ( bezpłatnie )
Olej ten jest z bazy mineralnej ale po hydrokrakingu - ponoć znacznie ograniczoną ma zawartośc frakcji nienasyconej.
Jego wadą jest to ,ze ...nówka z beki wyglada jak stary przepracowany przekładniowy - i smierdzi tak samo
Zaden zwykły kierowiec nie wleje tego do silnika swojego samochodu ... mój szwagier (acz siła fachowa niby w tej materii) nie zdecydował się na niego nawet za fre ...( stwierdził : " panną byłam , dziecko miałam - ale co toto to nie......." )- ja poszedłem "va banqe" i zalałem wszystkie samochody + żeczony agregat.