Kogenerator o mocy Pe/Pc = 45/45kW zasilany Holzgazem

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 17 mar 2010, 15:19

do podgrzania wsadu lepiej nadaje się ciepło spalin, jest go po prostu więcej, poza tym spaliny są czystsze niż HG i nie zasyfią wymiennika, ciepło HG jak już do czegoś wykorzystywać to do przeciwprądowego podgrzania powietrza doprowadzanego do zgazowarki, ciepła "wysokotemperaturowego"HG wcale nie ma dużo, a gdy zaczynają wykraplać się smoły i woda, to lepiej nie robic tego w wymienniku.

BBK
Doświadczony
Posty: 335
Rejestracja: 15 gru 2007, 20:57
Lokalizacja: Lubliniec

Postautor: BBK » 17 mar 2010, 18:23

Bogusław napisał:
Będzie się on oczywiście zanieczyszczał ale są proste sposoby usuwania z niego smoły przez płuczkę znanymi związkami. Trzeba tylko tak go zaprojektować, żeby był łatwy w obsłudze. Nie ma instalacji bezobsługowych.
Ja wymyśliłem sobie instalację z kaskadowym podgrzewaniem wody aż do pary przegrzanej z wykorzystaniem do silnika parowego. Będzie z tym trochę pracy ale warto nawet gdyby to miało być 30%.
Płuczke popieram sprawdziła się i tak jak pisałem nawet nieprzyjemny zapach z MDFu zanikł, ale z wytwarzaniem pary wodnej będzie dodatkowy problem z DT i tu nasza samoróbka może mieć formalne problemy wejścia w życie.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 17 mar 2010, 18:43

z tej pary odzyskasz może kilka % energii, wykorzystujac spaliny do podgrzania wstepnego odgazowania biomasy, praktycznie 100% energii przekazanej ze spalin do wsadu zamieni sie w WO gazu. Zakładając że silnik o sprawnosci 25%, 40% energii wyrzuca spalinami, i że 60% tego ciepła przekażesz do biomasy zanim trafi do strefy utleniania, co jest bez problemu do zrealizowania, masz gratisowe 25%*40%*60%=ok6%, w najgorszym wypadku, aby te 6% uzyskać z pary to musiał byś mieć układ ze sprawnością mierzoną na wspólnym wale, rzędu 6%/40%=15% co będzie trudne do zrealizowania.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 17 mar 2010, 19:49

Na wyliczenia sprawności w układzie który ćwiczę jeszcze nigdzie nie trafiłem
dla modelu który kiedyś napisałem, dla drewna mokrego ok 30% wilgotności (typowy zrębek, nie ociekajacy woda ale też niesezonowany)

typowy imbert bez wydajnej rekuperacji ale i bez strat ciepła:

WO drewna 414kJ/mol
WO gazu 330 kJ/mol
energia cieplna gazu 84kJ/mol

czyli wrzucamy: 100% - WO biomasy

uzyskujemy: 80% w gazie i 20% w cieple które trzeba odebrac z gazu

parametry gazu:
WO=4.05MJ/m3 (53% azotu)



zgazowarka Ankota, biomasa podgrzewana spalinami do ok 500C, zanim trafi do właściwej zgazowarki (odparowanie wody, zwęglenie itp)

WO drewna 414kJ/mol
energia którą biomasa odbierze aby zagrzać się do 500C 110kJ/mol
WO gazu 455 kJ/mol
energia cieplna gazu 70kJ/mol

czyli wrzucamy: 100% - WO biomasy + 27% z ciepła spalin
uzyskujemy: 110% w gazie i 17% w cieple które trzeba odebrac z gazu

parametry gazu:
WO=7.15MJ/m3 (30% azotu)


porównianie generatorów na obu układach wyposazonych w ten sam silnik o sprawnosci 25%.

Imbert:
100%-biomasa

80%-trafia do silnika w postaci gazu
20%-chłodzenie gazu

20%-wychodzi w postaci pracy
60%-ciepło spalin i ukladu chłodzenia

Ankot:
100%-biomasa
27%-ciepło spalin którym 'karmimy" biomase

110%-trafia do silnika w postaci gazu
17%-chłodzenie gazu

28%-wychodzi w postaci pracy
82%-ciepło sapalin i ukladu chłodzenia

ponieważ w ZI ciepła spalin niest nieznacznie wiecej niż ciepła z układu chlodzenia z tych 82% powiedzmy 50% przypada na wydech, więc latwo widać że w warunkach przeciwprądu zawrócenie tych 27% jest banalnie proste, zwłaszcza że biomasa pobiera ciepło już od temperatury pokojowej.

W układzie ankotowym, te % nie są tak do końca może jasne, trzeba zobaczyc że te 27% to balast, krążący z obiegu zamkniętym wtedy wszystko się zgadza.

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 17 mar 2010, 20:14

Sorry Kol "stolec' - onegdaj mi to Przysłałeś - muszę odgrzebać.
Już wiem dlaczego wbiło mi się jak ćwiek w mózg, że koniecznie należy postarać się o rozbudowany zespół wymienników przeponowych co tak naprawdę nie jest proste bo biomasa jest wredna w zakresie przejmowania energii cieplnej ( ni jak nie lubi się grzać )...... :? :D
Dlatego też dobre wymienniki nie będą zwykłymi podajnikami ślimakowymi.
Nawet kiedyś przez głowę przeszło mi 'dmuchnięcie" gorącymi spalinami bezpośrednio we wsad ale w wersji zgazowarki pracującej tylko na tlenie ( -kolejny nawrót do PSA ) zastępując niezbędny balast azotowy - niezbędny dlatego ,że czysty tlen błyskawicznie spali całą aparaturę :cry:
Przy tej okazji ktoś mi wypomniał że rychtuję jako żywo Perpetuum Mobile :D :D :D

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 17 mar 2010, 21:05

normalne spaliny z benzyny zawierają ok 75% azotu, ich zwrot do złoża, zaazotuje gaz pewnie bardziej niż powietrze, o ile z separacją tlenu na zgazowanie wyrobisz, to aby zsilać silnik wogóle bez azotu tzn no 80% wychlodzonych spalin+20% tlenu zamiast powietrza raczej nie wydolisz (mogę się mylić)

To że biomasa nie odbiera ciepła, to Ci się raczej tak wydaje, owszem na pewno się broni, ale lwia część energii to nie zwęglenie, a odparowanie wody która ma ogromne ciepło parowania, oraz ogrzanie tej pary wodnej. Wszystkie cukry także celuloza, mają bilans rozkładu na węgiel i wodę, bliski zeru lub nieznacznie dodatni, oznacza to że aby zwęglić drewno nie trzeba wogóle dostarczać energii !! Proces zwęglania cukrów zaczyna przebiegać samorzutnie w temperaturach 120-200C, a w tych temperaturach woda jest parą, i to właśnie ogromne ciepło parowania wody zapewnia trwałość węglowodanów, jest to jeden w wielu fenomenów życia. Jeśliby zwęglił drewno, następnie wychłodził otrzymaną wodę i węgiel do temperatury pokojowej, uzyska się nieznacznie więcej energii niż się włoży. Dlatego uzysku energii nie należy wypatrywać w totalnym zwęgleniu zrębek, co w odparowaniu wody, zarówno wilgoci jak i tej z nawet częściowego nawęglenia, oraz w podgrzaniu powstającej pary wodnej do jak najwyższej temperatury, bo ze wszystkich gazów ona ma największe cieplo właściwe.

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 18 mar 2010, 08:22

normalne spaliny z benzyny zawierają ok 75% azotu, ich zwrot do złoża, zaazotuje gaz pewnie bardziej niż powietrze, o ile z separacją tlenu na zgazowanie wyrobisz, to aby zsilać silnik wogóle bez azotu tzn no 80% wychlodzonych spalin+20% tlenu zamiast powietrza raczej nie wydolisz (mogę się mylić)
I właśnie dlatego wspomniałem o tym tlenie........

Z tym ogrzewaniem wsadu chodziło o coś jeszcze innego:
- zauważyłem ,że warstwa np. trocin nasypana na rozgrzaną blachę prawie zapala się tuż przy niej a 2 cm wyżej są zimne trociny i to przez długi czas. Po prostu trociny czy zrębki kwalifikowane są do dzisiaj jako dobry materiał termoizolacyjny w budownictwie. Przemieszczanie energii cieplnej w głąb masy wsadu znacznie ułatwia silne gazowanie warstwy stycznej z przeponą ale to następuje tam gdzie przepona rozgrzana jest ponad 450*C i to tylko przez stosunkowo krótki czas . Jak ta warstwa zwęgli się to staje się doskonałym izolatorem cieplnym........ Płynie z tego kapitalny wniosek co do konstrukcji wymiennika.

Co do zapotrzebowania tlenu do silnika - w moim przypadku wychodzi : 1575obr x 5,2 l x 1/4(bo czterotakt) = 2047,5 l / min powietrza x ~22%= 450,5 litra O2 przy 100% napełnianiu co jest niemożliwe . Myślę że zbudowanie separatora O2 o wydajności ~30m3/h ( który obsłuży również zgazowarkę) jest banalnie proste. A żeby było śmieszniej to na moje zapytanie w sprawie takiej wytwornicy O2 odpowiedziano mi ,że muszę szukać w firmach zajmujących się aparaturą medyczną bo oni takich mikro-wytwornic nie mają....... :D
Dmuchawy BK można napędzić prosto z wału agregatu - będzie taniej.
Oczywiście separator miałby sens przy zasilaniu HG zespołu stacjonarnego opartego na seryjnych dieslach ( dla uzyskania konstrukcyjnej mocy znamionowej napędu) - ale to jeszcze "insza bajka" zawadzająca o problem liczby metanowej HG- niestety im lepszy tym niższa LM co dla adoptowanych diesli ma bardzo istotne znaczenie. 8)

To wszystko razem nie jest proste i trzeba pogodzić wiele przeciwstawnych zjawisk.
Myślę ,że priorytetem układu misi być przede wszystkim trwałość , drugim sprawność , a trzecim moc jednostkowa (ale tylko dla profesjonalnych napędów stacjonarnych). Przy zastosowaniu adaptowanych silników trakcyjnych ZI do mocy należy podchodzić bardzo ostrożnie.

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 18 mar 2010, 20:56

Nic dziwnego - wodór dla silnika tłokowego jest kiepskim paliwem i to z kilku podstawowych powodów:
1) Liczba Metanowa wynosi 0 ,
2) oktanowa ledwie 70,
3) wartość opałowa 10,2 kJ/m3 ( CO ma 12,1 a metan 36,0)
4) wartość opałowa mieszaniny stechiometrycznej : 3180 kJ/m3
dla porównania : tlenek węgla 3500 kJ/m3
metan 3400 kJ/m3
propan 3300 kJ/m3
butan 3400 kJ/m3
benzyna 3500 kJ/m3
metanol 3650 kJ/m3
etanol 3650 kJ/m3

Tak więc Wodór jest tylko "cool" paliwem w przeliczeniu na kg.... :lol: :lol:
- a poza tym to kicha.
Mnie ten wodór rajcuje z jednego powodu : woda w obecności węgla rozkłada się endotermicznie na H2 i CO ........... właśnie w tej reakcji upatrywałem sposób na zawrócenie energii spalin do silnika przez konwersję chemiczną wody na paliwo........ :idea:
Ostatnio zmieniony 18 mar 2010, 21:05 przez Ankot, łącznie zmieniany 1 raz.

Awatar użytkownika
Lis
Site Admin
Posty: 1758
Rejestracja: 24 gru 2003, 23:26
Lokalizacja: Warszawa
Kontaktowanie:

Postautor: Lis » 18 mar 2010, 20:59

Odnośnie WO HG to w wielu miejscach w literaturze czytałem, że w zgazowarkach współprądowych WO gazu jest większa niż w zgazowarkach przeciwprądowych. Jest to związane z faktem, że w współprądowych część wody zamienia się na wodór a w przeciwprądowych woda idzie z gazem do chłodnicy i tam się wykrapla stąd duże jej ilości w gazie.
Mam gdzieś zapisaną informację, że jest właśnie odwrotnie. Że przeciwprądowe dają wartość opałową 5-6 MJ/m3n a współprądowe 4,5-5 MJ/m3n. Źródło:
P.Quaak, H. Knoef, H. Stassen - “Energy from Biomass - A Review of Combustion and Gasification Technologies”
Nie jestem w stanie tej książki teraz odszukać i zobaczyć, czy to jest tam jakoś uzasadnione...
Toczyłem kiedyś spór z K. Lisem odnośnie wodoru w mieszance paliwowej gdzie przytoczył pracę naukową z Politechniki w Kielcach. Przedmiotem badań był wpływ wodoru na moc silnika i wyszło, że nawet 50% wodoru w składzie mieszanki nie zwiekszyło mocy silnika nawet o 5%. To wydaje sie nieprawdopodobne ale z badaniami nie będę polemizował bo ich nie robiłem. Nie mniej jest to bardzo dziwne.
Bardzo dobrze wspominam tę dyskusję, bo gdyby nie ona, w życiu bym nie pomyślał, że spalanie wodoru poprawia sprawność silnika...
:)
Interesują Cię alternatywne paliwa i odnawialne źródła energii? Na pewno zaciekawią Cię też przygotowania na trudne czasy (tzw. nowoczesny survival) :!:

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 19 mar 2010, 10:05

Zgazowarka przeciwprądowa wytwarza gaz o wyższej wartości opałowej z tytułu zjawiska suchej destylacji wsadu który wzbogaca gaz o produkty dobrze palne natomiast niestety notuje się wysoki udział tzw. smoły.
Biorąc pod uwagę cały szereg innych zagadnień podejrzewam ,że w kogeneracji podstawą będą instalacje współprądowe lub fluidalne/pyłowe.

BBK
Doświadczony
Posty: 335
Rejestracja: 15 gru 2007, 20:57
Lokalizacja: Lubliniec

Postautor: BBK » 19 mar 2010, 18:11

Ankot napisał:
Co do zapotrzebowania tlenu do silnika - w moim przypadku wychodzi : 1575obr x 5,2 l x 1/4(bo czterotakt) = 2047,5 l / min powietrza x ~22%= 450,5 litra O2 przy 100% napełnianiu co jest niemożliwe
Machłeś się w obliczeniach pisząc x1/4 a nie 1/2, ale ciekawi mnie 22%. Możesz to nieco przybliżyć?

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 19 mar 2010, 21:19

Machłeś się w obliczeniach pisząc x1/4 a nie 1/2, ale ciekawi mnie 22%. Możesz to nieco przybliżyć?
Faktycznie - powinno być tak : zapotrzebowanie tlenu -
- silnik 4-taktowy realizuje pełny cykl pracy na każdym cylindrze po 2 obrotach wału to 1575 obr /2 = 787,5 pełnych cykli pracy/min x pojemność skok. 5,2 = 4,095m3/min mieszanki palnej z udziałem powietrza ~60% . Czyli 4,095 x0,6 = 2,457 m3 powietrza.
Uwzględniając podciśnienie panujące w kolektorze dolotowym (- 0,2 Atm) należy przemnożyć 2,457m3 x0,8 = 1,965 m3 powietrza / min x zaw. tlenu w pow. 20,95% = 0,411m3 tlenu /min x 60min = 24,66m3/h, uwzględniając niewielkie zapotrzebowanie zgazowarki na tlen przyjąłem w moim przypadku wydajność separatora na 30m3/godzinę.
8)
Kol. BBK miał rację - poszedłem w poprzednim poście 'na skróty" i z błędem ale pamiętałem "z dawien dawna" jaki mi separator jest potrzebny - właśnie te 30m3/h :D

Oczywiście zapotrzebowanie na powietrze przez silnik uzależnione jest od WO gazu i obciążenia , a z kolei zapotrzebowanie zgazowarki na tlen zależy od jej konstrukcji i w moim przypadku stopnia zawrócenia energii spalin/ chłodzenia HG - do wsadu .
Także jest zależne od strat konstrukcyjnych energii w złożu (izolacja!!!) ........


Te 22% które napisałem poprzednio to odnosiło się do tlenu w powietrzu - oczywiście powinno być 20,95% ( zawracali mi tyłek vat-em jak pisałem tamtego posta :D :D :D )

Awatar użytkownika
Lis
Site Admin
Posty: 1758
Rejestracja: 24 gru 2003, 23:26
Lokalizacja: Warszawa
Kontaktowanie:

Postautor: Lis » 21 mar 2010, 09:05

Na pewno wodór ma nieodpowiednią liczbę oktanową (czy metanową, jak zwał, tak zwał) i spala się w trudny do kontrolowania sposób...
Interesują Cię alternatywne paliwa i odnawialne źródła energii? Na pewno zaciekawią Cię też przygotowania na trudne czasy (tzw. nowoczesny survival) :!:

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 21 mar 2010, 10:00

Czy ktoś ma jakąś teorię dlaczego wodór jest takim kiepskim paliwem dla silników tłokowych bo parametry wcale nie są takie beznadziejne jak wyniki testów na wspomnianej przeze mnie Politechnice?
Tak jak pisałem w poście z 18 marca wodór ma kiepską wartość opałową mieszanki stechiometrycznej ( najniższą z przytoczonych paliw), kłopotliwie się spala w cylindrze i nie nadaje ( jako paliwo samoistne) w żadnym przypadku do zasilania silników powszechnie stosowanych w gospodarce .
Oczywiście można nim zasilać silniki ale będą to jednostki wyjątkowo niskoprężne o parametrach głównych tak z lat 40- ub. wieku , a więc charakteryzujące się niską sprawnością . To już chyba lepiej mu idzie z tymi ogniwami paliwowymi..........
Ponieważ w naszym przypadku wodór występuje w mieszance z innymi gazami (w tym również "śmieciowymi" ale wydatnie podnoszącymi LO/LM mieszanki) jest możliwe spalanie go we współczesnych jednostkach odpowiednio przystosowanych.

Darek
Doświadczony
Posty: 557
Rejestracja: 27 lut 2006, 18:16
Lokalizacja: Mazury

Postautor: Darek » 21 mar 2010, 12:35

Czytając informacje o holzgazie należy pamiętać, że odnoszą się one głównie
do prostych zgazowarek uzywających dużo powietrza. A to oznacza, że gaz
będzie miał małą WO. Jego poprawa nie tyle zależy od konstrukcji, co
ograniczenia ilości śmieci (a więc głównie azotu) w HG. Zgazowując z parą
wodną raz, że dostarczamy wraz z nią dużo ciepła a dwa, że mamy więcej
metanu niż normalnie. To daje wyższą WO ale niekoniecznie oznacza, że gaz
będzie dawał w silniku więcej energii.

Ankot, napisałeś że na czele listy priorytetów jest sprawność ale sądzę,
że próbujesz działać przeciwko niej. Jeżeli dobrze zrozumiałem idee
puszczania spalin przez wsad to zakładasz ich zasysanie do zgazowarki. W
sumie tak też można, nawet dałoby się uzyskać max sprawność po zapewnieniu
odpowiednich warunków. I niestety tu jest pies pogrzebany, te warunki to
ekstremalne temperatury, zero azotu i mało pary wodnej - IMHO nie do
uzyskania w małych konstrukcjach. Na dodatek żywotność urządzenia raczej
się zmniejszy, nie sądzę, aby to było dobre rozwiązanie. Skoro drewno
ogrzewane przeponowo źle przyjmuje ciepło to można probować grzać
bezpośrednio, lecz usuwając spaliny i parę wodną. To raczej powinno być
wykonalne, bo jak dobrze rozumiem działanie ślimaka zrębki w miarę
przesuwania będą się zagęszczały uszczelniając podajnik. Jednak znając
Twoje podejście do pary wodnej wątpię, abyś chciał to zastosować. IMHO im
więcej jej usuniemy, tym lepiej. Nie wiem jaką LM ma czad, być może ta też
wyraźnie wzrośnie. Pod względem energetycznym nie ma większej różnicy
pomiędzy wywaleniem pary wodnej a jej rozłożeniem na wodór i spaleniem. A
gdy do jej usunięcia użyje się ciepła odpadowego (chociażby tych "beczek")
to sprawa jest jasna. Jedynym argumentem przemawiającym przeciw może byc
tylko problem z utrzymaniem stabilnej pracy zgazowarki przy bardzo suchym
wsadzie. Fakt używania w przemyśle zgazowania z parą wodną ma inne
przesłanki niż te, jakimi powinna się kierować mini-zgazowarka.


Wróć do „Stacjonarne małej mocy”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość

cron