Produkcja gazu drzewnego (holzgazu)

Holzgas powstaje na skutek przejścia paliwa stałego przez kilka następujących po sobie przemian. Jeżeli gaz drzewny ma być wykorzystany do zasilenia silnika spalinowego, po wyprodukowaniu musi zostać poddany „obróbce” mającej na celu poprawienie jego jakości.

W dokumencie tym opisane są od strony teoretycznej etapy powstawania i poprawiania jakości gazu drzewnego. Inne podejście do tematu zawarte jest w artykule „Produkcja holzgazu w praktyce”.

Suszenie

Paliwo na samym początku poddawane jest suszeniu, tj. ciepło docierające do paliwa powoduje odparowanie zawartej w nim wody. Dzieje się to przy temperaturze poniżej 200°C.

Piroliza

Następnie kolejne porcje ciepła w temperaturze z przedziału 200-600°C powodują wyodrębnienie się z paliwa jego lotnych frakcji.

Utlenianie

Powyżej 700°C następuje utlenienie znajdujących się w paliwie pierwiastków węgla i wodoru. Wynikiem tego jest powstanie tlenku i dwutlenku węgla (CO i CO2) oraz pary wodnej (H2O).

Utlenianie jest pierwszym etapem zgazowywania, na którym powstaje tlenek węgla.

W strefie tej mają miejsce następujące reakcje:
C + 0,5 O2 <=> CO + Energia
CO + 0,5 O2 <=> CO2 + Energia

C + O2 <=> CO2 + Energia
2 H + 0,5 O2 <=> H2O + Energia

Redukcja

Podczas przejścia powstałych wcześniej gazów przez warstwę rozżarzonego węgla następuje redukcja CO2 i pary wodnej do tlenku węgla CO i wodoru H2.

Na etapie redukcji powstaje wodór, a także tlenek węgla. Jest to najważniejszy etap produkcji gazu drzewnego.

W strefie redukcji mają miejsce reakcje:
C + CO2 + Energia <=> 2 CO
C + H2O + Energia <=> 2 CO + H2

C + 2 H2 + Energia <=> CH4.

Jeżeli gaz drzewny ma zostać spalony w celu uzyskania ciepła, w tym momencie jest gotowy do użycia. Spalenie tego gazu w silniku spalinowym jest niemożliwe, ponieważ gaz jest zbyt zanieczyszczony i gorący. Zanieczyszczenia spowodowałyby prawdopodobnie uszkodzenia silnika a wysoka temperatura oznacza, że gaz jest rozrzedzony i związku z tym ma niską kaloryczność w przeliczeniu na metr sześcienny.

Pierwsze (zgrubne) oczyszczenie

W tym miejscu gaz przechodzi przez pierwsze urządzenie usuwające z niego cząstki stałe (popiół, pył) i substancje smoliste. Najczęściej jest to osadnik, szybkościowy lub odśrodkowy (cyklon).

Chłodzenie

Gaz generatorowy zaraz po opuszczeniu generatora ma bardzo wysoką temperaturę (rzędu 200-600 stopni). W tej temperaturze nie może on zostać podany do silnika, ponieważ jest zbyt rzadki i niesie w sobie zbyt mało energii w przeliczeniu na jednostkę objętości. Silnik zasilony takim gazem nie będzie wcale pracować, lub nie osiągnie oczekiwanej mocy. Drugim powodem, dla którego gaz musi zostać w tym miejscu schłodzony, może być mała odporność termiczna substancji, z której wykonany jest filtr wtórny.

Na tym etapie następuje również oczyszczenie gazu generatorowego z pary wodnej, której obecność w gazie nie jest pożądana (rozcieńcza ona tylko gaz, zmniejszając jego wartość opałową, może też powodować korozję wewnętrznych elementów silnika po jego wyłączeniu). Para wodna skrapla się na ściankach chłodnicy.

Oczyszczenie wtórne

Najczęściej ma ono miejsce w filtrze wtórnym, powierzchniowym. Filtr ten to nic innego jak jakaś substancja o dużej powierzchni kontaktu z gazem, np. warstwa tkaniny lub korka, ale także drobne kawałki drewna czy nawet szyszki. Na tym etapie cząstki zanieczyszczeń niesione przez gaz przyklejają się do powierzchni substancji filtrującej.

W tym momencie gaz jest gotowy do podania go do silnika. Jest więc mieszany z powietrzem, a następnie zasysany przez silnik i spalany.

Więcej informacji na temat spalania gazu drzewnego w silnikach spalinowych znajduje się w artykule „Holzgas w silniku”.

Źródła:
[1] H.LaFontaine, P.Zimmerman – „Drewno zamiast benzyny. Jak zbudować generator gazu drzewnego i jeździć samochodem ponad 5 razy taniej?”

Komentarzy do wpisu “Produkcja gazu drzewnego (holzgazu)”: 8.

  1. askom1 says:

    Ciekawie… czy to jest taka sama tchnologia, ktora
    wykorzystuje sie w austrii? http://www.euronews.net/2009/10/12/fuelling-the-future-with-wood/
    oni tam zrebki nagrzewaja do 800 st.C, a pozniej wydobywaja gaz. i ogrzewaja im miasteczko. Pisza ze 360 kg zrebkow przetwarzaja w 120m3 gazu

  2. @askom1: tak, to ta sama metoda zgazowania biomasy, co używana w Guessing. Różni się szczegółami technicznymi (tam, o ile dobrze pamiętam czynnikiem zgazowującym jest mieszanina pary wodnej i powietrza), ale zasada jest taka sama.

  3. askom1 says:

    Ciekawie, ile by kosztowalo (mniej wiecej) walnąc w Polsce taka fabryke jak w Austrii. Jezeli mniej niz 500 tys zlotych, to juz szukam chetna gmine do sfinansowania budowy czegos takiego…

  4. @askom1: sądzę, że wielokrotnie więcej, niż te 500 000 PLN…

  5. askom1 says:

    oczewiscie, chodzi mi o 5 mln.
    (walnąłem sie o jedno „0”)

  6. bogusław says:

    Koszt wytwórni gazu drzewnego jest mocno uzależniony od wymagań inwestora. Instalacje taką można zrobić za 10 tyś. zł a można za pół miliona, wszystko zależy od tego gdzie się kupuje materiały i kto połączy je w artystyczny sposób. Moja instalacja o wydajności 150 kW kosztowała kilkaset zł. nie licząc mojej pracy. taki wynik jest nie do powtórzenia bo jest wypadkową 35 lat zmagań z materią pod każdą postacią. Ale warto się tym zainteresować w kontekście nadchodzących zmian w relacjach podaży i popytu na energię.

  7. aZBest says:

    jestem w tym temacie laikiem. Zastanawia mnie jak to się opłaca, skoro do wyprodukowana gazu drzewnego potrzeba az tylu procesów i tak wysokiej temperatury, jakiego paliwa jakiej energii użyć do podgrzewania, aby to wogóle było opłacalne, jesli do wyprodukowania taniego paliwa w celu zastapienia paliw drogich trzeba użyć tegoż drogiego paliwa (np.ON) to przecież bez sensu

  8. @aZBest: do produkcji gazu drzewnego zużywasz część energii zawartej w drewnie. Powiedzmy, dla równego rachunku, że 1/3. Resztę pakujesz do silnika.

    Jedyny nakład innego rodzaju energii to paliwo (prąd) do maszyn, którymi posadzisz las, zetniesz go i przerobisz drewno na zrębki.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *