Kogenerator HG

[BBK]

Witam forumowiczów.
Od paru ładnych lat interesuje sie zgazowywaniem drewna i tylko szkoda, że niedawno trafiłem na strone "drewno zamiast benzyny".
Od paru lat też interesuje mnie postawienie małej elektrowni i tak całkiem szczerze to mam już wiele jej elementów, jednak cały czas szukałem i dalej szukam wzoru budowy dobrej stacjonarnej zgazowarki.

Poniżej przedstawiam mój pomysł na takie urządzenie:



A tu jeszcze w kolorze - dla lepszego zrozumienia:



Generalnie moim dążeniem jest to aby osiągnąć jak najwyższą sprawność już samej zgazowarki, dlatego widział bym zastosowanie wymiennika rurowego pomiędzy gorącym HG a zasysanym powietrzem. Na rysunku pokazany jest tylko jeden wymiennik (dla lepszego zobrazowania) natomiast realnie myśle o dwóch, gdzie dodatkowo wewnątrz zewnętrznego płaszcza powinna być zamontowana spirala, wydłużająca droge zimnego powietrza. Podgrzane powietrze będzie przechodziło przez górną część zbiornika zgazowarki (dymnicy), jednocześnie podgrzewając częściowo wsad a dodatkowo zasysane będa już wytwożone gazy prosto do płomiennicy. Całość będzie dobrze zaizolowana wełną najmniej 10cm a może 15. Mam wątpliwości co do zamontowania dysz doprowadzających powietrze - w jakiej odległości od rusztu je zamontować? Następną moją wątpliwość budzą pył i powstające popioły, które będą osiadać wewnątrz instalacji. Rysunek z prawej ma znacznie większy popielnik, przy zwiekszonej powierzchni przepływu zmniejszy sie jejgo prędkość i być może większa część zanieczyszczeń osadzi sie w popielniku. czy może lepiej zrobić i zainstalować jakieś cyklony?

[Lis]

Podgrzane powietrze będzie przechodziło przez górną część zbiornika zgazowarki (dymnicy), jednocześnie podgrzewając częściowo wsad a dodatkowo zasysane będa już wytwożone gazy prosto do płomiennicy.

Dając dużo powietrza od góry a mniej dyszami możesz mieć kłopoty z ustaleniem położenia strefy spalania. Gdy dajesz powietrze w jednym miejscu (dyszami), dokładnie masz określone położenie strefy spalania i redukcji. Gdy dajesz powietrze od góry, strefy te mogą się przesuwać w górę lub w dół, zależnie np. od wilgotności wsadu. To spowoduje, że gaz nie będzie miał jednolitego składu.

Rysunek z prawej ma znacznie większy popielnik, przy zwiekszonej powierzchni przepływu zmniejszy sie jejgo prędkość i być może większa część zanieczyszczeń osadzi sie w popielniku. czy może lepiej zrobić i zainstalować jakieś cyklony?

Jasne, cyklon trzeba będzie zrobić, ale taka konstrukcja popielnika jak na rysunku po prawej jest całkiem niezła. Właśnie ze względu na osiadanie popiołu...

[BBK]

Witaj Sław zastanawiam sie jakie dysze masz na myśli? Ja wspawam zwykłe rurki nieco wystające wewnątrz z szamotu, z biegiem czasu końcówki i tak sie utlenią i raczej wyrównają sie z ścianą szamotu. zastanawiam sie na jakiej wysokości je zamontować na ten temat nie za bardzo umiem sobie odpowiedzieć.

kolego Lis, masz chyba rację z tym, że bedzie trudno ustalić strefe spalania, chociaż ja miałem na myśli głównie to aby częściowo zasysać wraz z przepływającym powietrzem wytworzone w górnej części gazy i dodatkowo tym powietrzem podgrzewać tą część zgazowarki, jednak gdyby powietrze to było zbyt gorące to jest prawdopodobny zpłon w tej części. W takiej sytuacji rozwiązanie które podał Sław a wcześniej zastosował Ankot z podgrzewaniem podajnika ale u mnie nie gorącym HG ale właśnie podgrzanym powietrzem jest lepsza. Na razie nie za bardzo widzę podgrzewanie podajnika HG bo boję sie, że po pewnym czasie płaszcz podajnika po prostu zapcha sie popiołem.

Dla lepszego zrozumienia mojego urządzenia wklejam zdjęcie częśi zgazowarki, którą jakieś 6lat temu zmontowałem do ogrzewania domu, a którą chce wykorzystać jako górną część mojej zgazowarki do kogeneratora, przemawia za tym świetnie spasowana i bardzo szczelna górna pokrywa, zamontowana wewnątrz klapka i przygotowane podejście pod podajnik ślimakowy. Dodam tylko, że chybiony był pomysł z płaszczem wodnym, który zbyt mocno obniżał temperaturę procesu.

[Lis]

Jest inna metoda ogrzania tamtej części zgazowarki, stosowana w gazogeneratorach Imberta. Widać to dobrze na zdjęciu w tym artykule, do którego dodałem odnośnik.

Chodzi o to, że zasobnik paliwa jest zbiornikiem dwupłaszczowym. Między tymi warstwami metalu przepływa świeżo wyprodukowany gaz, schładzając się nieco i podgrzewając wsad.

A te smoły, które tam się uwolnią w procesie pirolizy i para wodna, która się uwolni w procesie suszenia, zostaną zassane przez warstwę węgla drzewnego. Gdy te smoły i para wodna się uwalniają, zwiększa się ich ciśnienie w stosunku do panującego wewnątrz gazogeneratora i przez to są "przepychane" w dół urządzenia.

w zgazowarkach współprądowych ( wg książki DZB)
dysz nie ma - powietrze zasysane jest przez silnik bądź wentylator przez cały wsad, ale moim zdaniem rosną w tym przypadku wymagania co do jakości paliwa

I właśnie to jest rzecz, którą należy w tym projekcie poprawić, właśnie z tego powodu. Właśnie dlatego, że położenie poszczególnych warstw w urządzeniu może się zmieniać a to z kolei może powodować pogorszenie jakości gazu. O ile dobrze pamiętam napisałem o tym w artykule dodawanym do książki.

[BBK]

Jesli chodzi o dysze to ja z nich nie zrezygnuje bo zamierzam zgazowywać nie tylko zrąbki ale też i trociny i może i pył. Ten ostatni jest najtrudniejszy i chyba będę musiał mieszać pył z zrąbkami albo zrobić jeszcze niżej dysze płomienicy. Trudne to jest zadanie ustalić prawidłową odległość dysz od rusztu przy założeniu palenia różnymi rodzajami paliwa, zbyt duża może doprowadzić do zaduszenia całego procesu a zbyt niska zmniejszy strefę węgla drzewnego a to właśnie w nim następuje wytwarzanie CO2 i regeneracja do CO, dodatkowo należy utrzymywać wysoką temperaturę bo wtedy cały proces jest korzystniejszy.

Kolego adminie podana przez Ciebie zgazowarka imberta to jest najlepsze rozwiązanie jeśli chodzi o wymianę ciepła, uzyskuje sie w niej wysoką sprawność ale ja po ponad 6 latach użytkowania zgazowarki do ogrzewania domu staram sie unikać takich rozwiązań (szczelin), w których przepływa gorący HG a jednocześnie jest tam trudny dostęp do czyszczenia. Nie martwie sie o smoły bo one praktycznie przechodząc przez strefe żarzenia ulegają rozkładowi ale obawiam sie pyłów, gdyby one wszystkie były całkiem suche to by nie było problemu ale wręcz przeciwnie lubią sie przyklejać do ścianek np metalowych wymiennika.
Ja chciałbym aby zmontowany kogenerator pracował bardzo długo bez remontów.

Myślę o zamontowaniu jako filtra mokrego - skrubera.
Niestety dopiero szukam jakiejś dobrej dokumentacji na ten temat.

[BBK]

Witam Jarku
Jeśli chodzi o zawieszanie to akurat sie nie obawiam, bo ruszt bedzie wstrząsany wibratorem, z cykliczną pracą i raczej drgania przeniosą sie na całą kolumne, a po drugie ścianki zgazowarki moge nieco zrobić ze stożka.

Znalazłem kiedyś opis skrubera (mokrego filtra)- jest to wysoki zbiornik cylindryczny wypełniony koksem, przy czym dolna część jest wypełniona koksem grubszym a górna drobniejszym. Koks ten spryskiwany jest stale wodą, gaz doprowadzany jest od dołu i uchodząc do góry napotyka przeciwprąd spadającej wody.

Podobno jest to świetny sposób na oczyszczenie gazu z wszelkich pyłów, niestety nie jest napisane jaki wpływ na HG ma sam koks, można zakładać, że przy dość wysokiej temperaturze gazu następuje dalsze wzbogacanie HG o C i jaki wpływ na sam gaz będzie miała para wodna wytwarzająca sie zapewne w dużych ilościach.

Jeśli by kto miał wiecej informacji na temat skrubera niż ja prosze o jakąś podpowiedź, może ktoś posiada jakieś stare książki opisujące np wytwarzanie gazu czadnicowego i jego oczyszczania.
Pozdrawiam.

[Lis]

O ile dobrze rozumuję, koks jest węglem pozbawionym substancji smolistych (lotnych). Więc aby mogło nastąpić jakiekolwiek wzbogacenie gazu drzewnego, musiałby on mieć wysoką temperaturę i tlen...

[BBK]

Witam Krzysztofie
Nie jestem chemikiem więc przytoczę cytat z książki a właściwie z jej resztki:

"węgiel znajdujący sie w koksie spalając sie zamieniany jest na gaz zwany dwutlenkiem węgla C+O2 = CO2, przy czym wywiązuje sie wysoka temperatura do 1300stC. Wytworzony dwutlenek węgla przechodzi następnie przez warstwy koksu, gdzie jest nadmiar węgla a brak dostatecznej ilości tlenu, wskutek czego zamienia sie na gaz tw. tlenkiem węgla CO znany pod nazwą czadu CO2+C = 2CO. Reakcja ta pochłania duże ilości ciepła, CO2 jest gazem niepalnym, im większa jego ilość zostanie zmieniona na CO, tym przebieg jest korzystniejszy, a reakcja ta przebiega tym korzystniej im wyższa jest temperatura."

Właśnie to miałem na myśli w poprzednim poście, ale tak sobie zdałem sprawe, że przepływająca woda w skruberze obniży nam tak temperature, że ten koks i tak nie wiele wzbogaci HG, co najwyżej dobrze oczyści z pyłów.
Szkoda,żę posiadam tylko reszte książki - nie znam nawet tytułu.
Może ktoś rozwinie ten temat?
Pozdrawiam

[Coondelboory]

[...]Znalazłem kiedyś opis skrubera (mokrego filtra)- jest to wysoki zbiornik cylindryczny wypełniony koksem, przy czym dolna część jest wypełniona koksem grubszym a górna drobniejszym. Koks ten spryskiwany jest stale wodą, gaz doprowadzany jest od dołu i uchodząc do góry napotyka przeciwprąd spadającej wody.

Podobno jest to świetny sposób na oczyszczenie gazu z wszelkich pyłów, niestety nie jest napisane jaki wpływ na HG ma sam koks, można zakładać, że przy dość wysokiej temperaturze gazu następuje dalsze wzbogacanie HG o C i jaki wpływ na sam gaz będzie miała para wodna wytwarzająca sie zapewne w dużych ilościach.
[...]

Koks wpływu na gaz nie ma żadnego, bo żeby mógł mieć, to temperatura musi być rzędu 1000°C. W tym filtrze koks robi tylko za odporny chemicznie materiał o bardzo dużej powierzchni do "rozchlapywania" wody. A wody musisz lać tak dużo, zeby sie nie gotowała, bo po co? Żeby zaraz potem skraplać parę? Przecież gaz musisz ochłodzić do temperatury praktycznie pokojowej zanim go dasz na silnik.

[BBK]

Macie racje i ja sam zdałem sobie sprawe z tego, że w skruberze koks już nic nie wzbogaci, ze względu na niską temperature. Jeśli chodzi o wodę to w tej książce napisali, że potrzeba 12l na 1m3 gazu (ale czadnicowego).
Tak sobie myślę, że może zamiast koksu można by zastosować płukane kamyki z żwirowni?, a tą gorącą wode można podać na wymiennik i zasilać np. CO domu.

[Ankot]

Myślę sobie ,ze koks będzie lepszym rozwiazaniem z uwagi na jego rozwinieta powierzchnię . Jeżeli wody bedzie odpowiednia ilość to można najprawdopodobniej podarowac sobie cyklony - poza tym bedzie dość prosty sposób na usunięcie pyłu w postaci zawiesiny z wodą ( taka papka o różnej gestości). Ta papka najprawdopodobniej będzie doskonałym nawozem ( o ile brak w niej wyższych weglowodorów - trzeba zrobic analizę składu). Woda w skruberze winna chodzić w obiegu zamknietym z dobrze wykonanym chłodzeniem . Woda ta będzie silnie zanieczyszczona czastkami stałymi co stanowi pewien problem eksploatacyjny dla pomp i wymienników ciepła. Dodatkowo spodziewam sie ,że bedzie miała odczyn również silnie kwasny wiec materiały musza być odpowiednie - zwykłe żelastwo szybko skoroduje.
Ja u siebie zastosowałem układ "suchy" z trzema wymiennikami ( powierze/gaz , gaz/woda , oraz ostatni gaz/powietrze z wymuszonym ciągiem chłodzacym). Które rozwiazanie bedzie słuszniejsze - czas pokaże.
W zasadzie istotą jest zagospodarowanie ciepła niesionego przez gaz - i najlepiej aby to ciepło zostało zawrócone w jak najwiekszej cześci do procesu zgazowania.

[BBK]

W zasadzie istotą jest zagospodarowanie ciepła niesionego przez gaz - i najlepiej aby to ciepło zostało zawrócone w jak najwiekszej cześci do procesu zgazowania.

Nad tym właśnie teraz pracuje, na razie teoretycznie a niedługo praktycznie, a reszte ciepła w jak największym stopniu zużyć do CO domu.
Bardzo mi sie podoba pomysł oddawania ciepła do podajnika, jednak ja mam juz gotowy podajnik razem ze zbiornikiem i mieszadłami i troche nie chce mi sie tego przerabiać ale w zgazowywarce przygotuję wyloty pod takie rozwiązanie, w późniejszym czasie i tak będę musiał znacznie zwiększyć zbiornik i będe chciał zabudować śluzę celkową dla poprawy bezpieczeństwa p.poż.

Myślałem też nad jeszcze jedną istotną sprawą, a mianowicie sprężenie HG w zbiorniku za pomocą kompresora do 2atm, byłby to zapas na czas czyszczenia zgazowywarki i wymiennika, a po drugie przy rozprężaniu gazu następuje spadek jego temperatury, dzięki temu HG doprowadzony do silnika byłby znacznie gęstszy.

[Lis]

Myślałem też nad jeszcze jedną istotną sprawą, a mianowicie sprężenie HG w zbiorniku za pomocą kompresora do 2atm, byłby to zapas na czas czyszczenia zgazowywarki i wymiennika, a po drugie przy rozprężaniu gazu następuje spadek jego temperatury, dzięki temu HG doprowadzony do silnika byłby znacznie gęstszy.

Pomysł niegłupi, ale tu się kłania wydatek energii na sprężanie...

[Ankot]

Pomysł niegłupi, ale tu się kłania wydatek energii na sprężanie...

No tak .....ale do spręzenia nalezało by go najpierw wychłodzić - bo mało która spręzarka ścierpi jego temperaturę wyjsciową........ oraz sama sprężarka musiała by być w wersji "szpeszial edyszyn" - wszak tłoczy medium palne............
Poza tym baniak coskolwiek byłby sporawy bo spaliniak zaciagnie ze 1- 2 m3 / 1 min....... Jeszcze jest kwestia odbioru przez UDT zbiornika cisnieniowego dla medium łatwopalnego - po mojemu w amatorskich warunkach temat nie do przeskoczenia....... a mozna sobie i "kuku" przypadkiem zrobić.
Zdecydowanie odradzam

[BBK]

No tak .....ale do spręzenia nalezało by go najpierw wychłodzić - bo mało która spręzarka ścierpi jego temperaturę wyjsciową

Miałem na myśli sprężać gaz schłodzony ale z resztą sie zgadzam, mógłbym sobie zrobic niechcący "perszinga".
Jednak to forum właśnie jest po to aby rozważać różne pomysły i poglądy jedne gorsze inne lepsze dlatego dziękuje za Wasze posty.

Co do schłodzenia gazu to ja planuje jako pierwszy stopień wykorzystać widoczny na rysunku wymiennik gaz/powietrze, drugi to wymiennik gaz/woda i trzeci to opisywany wcześniej skruber, z którego ciepło z wody (brudnej) też należy odzyskać.

Pozdrawiam