Chi tiết xây dựng máy phát điện khí gỗ
cùng với một tổng quan về các phản ứng
liên quan đến ở từng giai đoạn của quá trình
Thiết kế, chúng tôi đang xây dựng được gọi là "xuống dự thảo phát điện," và xây dựng khôn ngoan, nó có thể được mô tả như một chiếc xe tăng trong một chiếc xe tăng trong một chiếc xe tăng.
Một mục tiêu quan trọng cho giai đoạn này của dự án là kết hợp nhiều "ra khỏi kệ", hay chính xác hơn "ra khỏi đống phế liệu," tài liệu càng tốt. Không có gì sai với việc các thành phần từ đầu nếu bạn cần phải là, nhưng không có thiết kế của mức độ phức tạp có khả năng cho hiệu suất tối ưu trong hình thức ban đầu của nó, vì vậy mục tiêu đầu tiên là để có được một đơn vị ban đầu và làm việc một cách nhanh chóng, và rẻ , càng tốt và sau đó "kaizen" từ đó.
[ kaizen - đạt được một sự hoàn hảo của thiết kế thông qua nhỏ, cải tiến gia tăng]
Đối với một vỏ bên ngoài, chúng tôi đang sử dụng một mở đầu 55 gallon trống. Bên trong đó là một 55 gallon trống đó là được cắt giảm, nén và gắn chặt với nhau để tạo ra một bức tường bên trong đó là khoảng hai inch đường kính nhỏ hơn so với trống bên ngoài.
Nội thất của Máy phát điện là một bộ trao đổi nhiệt, trong đó nhiệt từ khí thải nấu ra khỏi khí nhiệt phân từ gỗ. Một mục tiêu thiết kế là để giữ cho hầu hết các nhiệt trong máy phát điện lái xe giai đoạn nhiệt phân ban đầu của quá trình chuyển đổi, thay vì làm nóng môi trường xung quanh máy phát điện.
[ nhiệt phân - để phá vỡ một hợp chất bằng cách nung nóng nó trong một bầu không khí kỵ khí.]
[ kỵ khí - phải làm gì với một môi trường oxy tự do.]
Để giữ nhiệt phản ứng trong cốt lõi của gassifier, không gian giữa hai trống sẽ được lấp đầy với cách chịu lửa castable.
|
Trống trong cùng là 40 gallon trống dân phòng. Đây là một phần của các xe tăng có được lấp đầy với dăm gỗ. Bể này hình thành "khu vực trên" của máy phát điện - nơi gỗ được thức ăn pyrolysed.
Nắp đậy cho 55 gallon mở đầu trống đó là bị một vết cắt lỗ tròn ở trong đó kích thước vừa phải để có những 40 gallon trống bên trong những gì bạn nhìn thấy trong hình là. Khi hoàn thành, lò phản ứng nội bộ này sẽ được nằm xuống bên trong cách điện 55 gallon trống, và một kẹp trống tiêu chuẩn sẽ cung cấp con dấu thức.
Khí nhiệt phân là một hỗn hợp chất hữu cơ bao gồm khí methane, methanol, etan, ethanol, methyl ethyl ether và một loạt các loại hắc ín và các hợp chất nặng hơn hình thành khi đường, cellulose và lignin trong gỗ bị phá vỡ bởi nhiệt. Khí này sẽ đốt cháy, nhưng nó là một nhiên liệu chất lượng thấp sẽ nhanh chóng làm tắc nghẽn đường ống của bạn như là nước và các loại hắc ín trong khí ngưng tụ.
Rất lộn xộn.
Rất không đạt yêu cầu.
Giai đoạn đầu tiên của quá trình liên quan đến nấu ăn ra khỏi gỗ để sản xuất khí đốt nhiệt phân, một quá trình bắt đầu vào khoảng 451 ° F, và được khá nhiều hoàn thành khoảng 800 ° F. Than những gì bạn đang trái với là.
Hầu hết các hệ thống ô tô khí gỗ được sử dụng trong Thế chiến II sử dụng than, thay vì gỗ nguyên liệu, để họ có thể bỏ qua giai đoạn nhiệt phân và giảm thiểu kích thước của máy phát điện. Làm tất cả trong một máy phát điện yêu cầu một đơn vị phức tạp hơn lớn hơn, và nếu bạn có phòng, thì đó là con đường để đi, và đi xa hơn, kể từ khi bạn nhận được nhiều năng lượng hơn trong một bảng gỗ nếu bạn đốt cháy cả than và khí nhiệt phân.
Do thời gian làm việc gỗ theo cách của mình xuống phía dưới cùng của 40 gallon trống, nó được chuyển đổi thành than, đó là khi những điều thực sự bắt đầu nóng lên.
Phần của máy phát điện ngay dưới buồng nhiệt phân là lò sưởi oxyt hóa cao. Đây là nơi mà một phần của than được đốt cháy để tạo ra nhiệt mà các ổ đĩa quá trình này.
|
Bỏng than trong không khí ở giữa 2.000 và 3.000 ° F ° F, tỏa ra khí carbon dioxide [C0 2] và carbon monoxide [CO] tùy thuộc vào lượng oxy có sẵn.
[ không khí - một hỗn hợp 20% hoạt động của oxy và khí trơ. Điểm mấu chốt ở đây là nó có năng lượng để làm nóng một chất khí từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ cháy. Nếu bạn đang sử dụng không khí như là nguồn oxy của bạn, bạn có để làm nóng £ 4 của khí trơ (tức là nitơ) để "đốt cháy" một cân oxy. Các woodgas tạo ra sẽ được pha loãng bởi sự hiện diện của nitơ trơ, và có một hàm lượng năng lượng tương ứng thấp hơn nó sẽ nếu oxy tinh khiết được sử dụng làm oxydizer.]
Nó ở đây trong khu vực trung này, khu vực lò sưởi, rằng chúng tôi sẽ tạo ra nhiệt cần thiết để lái xe các chất hóa học; các nhiệt phân ở trên, và sau đó giảm dưới đây.
[ thu nhiệt -. một phản ứng hóa học đòi hỏi một đầu vào liên tục nhiệt để cho nó để tiến hành]
[ tỏa nhiệt -. một phản ứng hóa học cho phép giảm nhiệt như nó đi]
Đối với mô hình ban đầu này, tôi đã xây dựng các lò sưởi của điện thoại di động vành lốp nhà. Hóa ra vành ngoài là chỉ vừa đủ lớn hơn so với môi bên trong của 40 cô gái CD trống. Tất cả nó đã để đảm bảo nó ở vị trí là một vài ốc vít kim loại để giữ cho nó trung tâm.
Như đã đề cập trước đây, máy phát điện khí gỗ này là một thiết kế downdraft. Không khí không thổi vào máy phát điện, thay vào đó, không khí được rút ra qua các máy phát điện bằng chân không được tạo ra bởi động cơ của xe.
Về cơ bản, một chức năng động cơ đốt trong như một máy bơm chân không. Khi piston đi xuống, họ tạo ra một chân không mà lần lượt rút ra không khí và nhiên liệu vào xi-lanh thông qua lượng đa dạng của động cơ.
Khi chạy trên khí gỗ, động cơ thu hút các khí nhiên liệu, một hỗn hợp của H 2 , CO và trơ N 2 từ máy phát điện, vào đường nạp khí, và từ đó, vào động cơ.
Khi động cơ tạo ra một chân không trong các máy phát điện, không khí và hơi quá nhiệt được hút vào vòng lò sưởi thông qua 2 "khớp nối hàn vào bên lò sưởi. Đó nguồn cấp dữ liệu vào một buồng phân phối được tạo ra bằng cách hàn 5" dải thép tấm để vành; buồng này phân phối hỗn hợp không khí / hơi nước xung quanh vòng lò sưởi.
. Vòng lò sưởi có một chục 3/8 "lỗ khoan vào phần dưới của buồng mà qua đó khí đến được hút vào than đốt
Vào thời điểm đó, các phản ứng tỏa nhiệt chính là:
1) C + O 2 => CO 2 + nhiệt
Ngoài ra, có hai phản ứng tỏa nhiệt thứ cấp xảy ra:
2) 2 C + O 2 => 2 CO + nhiệt
quá trình oxy hóa một phần của char phát sáng, và
3) C X H 2X + O 2 => 2 CO + H 2 O + nhiệt
quá trình oxy hóa một phần của khí nhiệt phân.
Như đã nói ở trên, mỗi phản ứng xảy ra trong vùng quá trình oxy hóa cho ra rất nhiều nhiệt mà biến than còn lại vào những gì đang được gọi là "phát sáng char."
Điểm dừng tiếp theo, các khu Giảm - nơi phân hủy có phải nó là kỳ diệu.
|
Để tóm tắt lại, gỗ nguyên liệu đã được làm nóng trong lần đầu tiên, buồng cao nhất đến điểm mà khí nhiệt phân dễ bay hơi đã được phát hành, và gỗ được chuyển đổi thành than.
Trong buồng thứ hai, khu vực lò sưởi, không khí đã được giới thiệu và một phần của than đã bị đốt cháy, do đó giải phóng ra rất nhiều nhiệt và chuyển đổi than còn lại vào những gì đang được gọi là "phát sáng char." Đó là char phát sáng mà không làm việc trong khu vực giảm.
Là char sáng rơi qua vùng lò sưởi, nó được lưu giữ trong một bát thép không gỉ; tức là bát giảm. Bát được làm từ một pha trộn bát thép không gỉ có rất nhiều lỗ hổng, giống như một cái sàng rất khiêm tốn, và được tổ chức tại địa điểm thuộc vòng lò sưởi bằng chiếc nhẫn kim loại hiển thị ở trên bát. Chiếc nhẫn đã brazed để dưới cùng của lò sưởi, nhưng bát chỉ cần ngồi lỏng lẻo trong vòng để nó có thể bị lung lay một cách máy móc theo định kỳ để cho phép tro đi qua và thu thập ở dưới cùng của máy phát điện.
Đó là khi các chất khí được rút ra thông qua giường của carbon phát sáng mà các phản ứng thu nhiệt diễn ra:
1) C + H 2 O + nhiệt => CO + H 2
Phản ứng này được gọi là "khí nước" phản ứng, và đó là cách mà chính khí đã được thực hiện cho công nghiệp và trong nước một thế kỷ trước. Sau đó, việc xây dựng một trang web của đường ống dẫn đã làm cho nó có thể để đường ống "khí thiên nhiên", một hỗn hợp của khí methane và carbon dioxide, trên khắp đất nước, và các nhà máy khí nước đã bị đóng cửa trong lợi của các nguồn năng lượng rẻ hơn.
Sáng char như vậy là Aggressive rằng dải các nguyên tử oxy từ phân tử nước để lại cho bạn hai loại khí dễ cháy, khí carbon monoxide và hydro. Hai khí là những gì sẽ cung cấp nhiên liệu động cơ và di chuyển chúng tôi xuống đường.
|
Cùng một loại điều xảy ra với bất kỳ hợp chất carbon chứa oxy được sản xuất trong giai đoạn nhiệt phân, các hợp chất như methanol hay methyl ethyl ether. Đó là tốt đẹp, nhưng nó không cần thiết từ những hợp chất có thể đã bị đốt cháy trong động cơ nào. Những gì là rất quan trọng là các hợp chất có chứa oxy phức tạp hơn gọi là "hắc ín" cũng được deconstructed vào khí dễ cháy trong giai đoạn này của quá trình. Đó là quan trọng bởi vì các hợp chất này sẽ ngưng tụ lâu trước khi họ đã đến động cơ, dán dính lên các công trình trên đường đi.
Trong khi mục tiêu của chúng tôi trong dự án này là để chuyển đổi gỗ thành nhiên liệu động cơ khả thi, máy phát điện khí gỗ cũng là một cách rất hiệu quả để tạo ra nhiệt controlable trong một ứng dụng văn phòng phẩm. Bằng cách chuyển đổi gỗ thành khí dễ cháy trong các máy phát điện, và sau đó đường ống khí đến một trang web sử dụng như một furnance, quá trình này có thể được thực hiện nhiều hơn và hiệu quả hơn so với kiểm soát nó sẽ nếu bạn chỉ cố gắng để ghi một số tiền bằng gỗ trong một woodstove.
Hơn nữa, nếu bạn đang sử dụng cho các mục đích khí đốt, sẽ không có bất kỳ cần phải làm mát khí xuống như chúng ta phải làm để có hiệu quả nhiên liệu động cơ đốt trong (thêm về điều này sau). Thay vào đó, hắc ín bay hơi chỉ có thể được thông qua cùng với ổ ghi và tiêu thụ. Một trong những lý do chính cho việc sử dụng thiết kế downdraft gassifier là sự cần thiết để phá vỡ các hắc ín trước khi họ thoát khỏi máy phát điện khí gỗ và bắt đầu gây trở ngại cho phần còn lại của hệ thống.
|
2) C + CO 2 + nhiệt => 2CO
Bản chất hung hăng của carbon phát sáng là khá đáng kể. Nó rất đói oxy rằng nó thậm chí sẽ buộc một phân tử carbon dioxide để "chia sẻ" nó oxy, do đó chuyển đổi một nguyên tử cacbon rắn và một phân tử của một khí trơ vào hai phân tử của một chất khí dễ cháy. Bí quyết khá gọn gàng.
Một khi gassifier lên đến nhiệt độ, điều duy nhất sắp ra là dễ cháy, không ngưng tụ các chất khí như carbon monoxide và hydrogen, hơi nước và một số tro.
Từ đây, nó là một vấn đề nhiệt trao đổi thiết kế để bảo tồn nhiệt độ trong lò phản ứng, một vòng phản hồi hơi nước để giữ cho các phản ứng vào khoảng 2.300 F °, lọc để giữ tro đi từ động cơ, và làm mát để tăng mật độ của khí cung cấp cho động cơ.
UPDATE - Fall 2008
Bài đăng
0 nhận xét:
Đăng nhận xét