La pratique consistant à utiliser le bois de chauffage comme combustible à notre époque, même en ce qui concerne les équipements de chaudière, semble obsolète. Et pourtant, ce principe de fonctionnement des systèmes énergétiques présente des avantages indéniables, qui se traduisent par conséquent par l'émergence de nouveaux concepts technologiques. Dans ce cas, il s'agit d'une centrale à gaz dont les caractéristiques de fonctionnement attirent depuis longtemps l'attention des concepteurs de l'industrie automobile. Bien sûr, on ne parle pas de chauffage traditionnel au bois sous hotte, mais l'énergie générée par de tels appareils est directement liée à la combustion de combustibles solides.
Conceptions d'équipements générateurs de gaz
L'équipement se compose d'un convertisseur, d'un ventilateur, d'un épurateur, d'une entrée de canalisationinfrastructure, chambres de combustion et raccords. La conception est guidée par les conditions de traitement thermique du combustible solide afin de générer de l'énergie thermique ou électrique. Il peut s'agir d'une installation monobloc ou modulaire avec la possibilité de remplacer des éléments individuels. Les boîtiers des composants sont réalisés en métal (tôle d'acier) par assemblage par soudure. Une plate-forme métallique est montée dans la partie inférieure, qui peut être complétée par un train de roulement, en fonction de la solution de conception spécifique. Dans la partie supérieure, un système de chargement avec un bunker est généralement organisé, auquel des canaux d'alimentation en oxygène sont connectés. Dans les installations industrielles de production de gaz pour la production d'électricité, des éléments mécaniques de chargement de combustible à réglage automatique sont parfois prévus. Mais dans ce cas, la chambre de combustion doit également être munie d'indicateurs spéciaux qui donneront l'ordre d'ajouter la prochaine portion de carburant.
Zones fonctionnelles du générateur de gaz
L'ensemble de l'espace interne de l'unité peut être conditionnellement divisé en quatre départements:
- Zone de séchage. Une sorte de chambre de préparation du combustible, dans laquelle le même bois de chauffage acquiert la température optimale sans excès d'humidité. Habituellement, le régime de température dans cette zone est de 150-200 ° С.
- Zone de distillation sèche. Une autre étape dans la préparation du combustible solide, mais dans des conditions d'un régime de température plus élevé jusqu'à 500 °C. À ce stade, le générateur de gaz carbonise le bois pour en éliminer le goudron, les acides et autres substances indésirables.
- Zonebrûlant. Cette section est située au niveau du raccordement des conduits d'air, à travers lesquels l'air est dirigé pour maintenir la stabilité de la combustion. Structurellement, il s'agit d'une chambre de combustion conventionnelle, présente dans toutes les chaudières à combustible solide. La température moyenne y varie de 1100 à 1300 °C.
- Zone de récupération. La zone entre la grille et la chambre de combustion. Par analogie avec les chaudières à pyrolyse modernes, cette section peut être imaginée comme un lieu de recombustion. Le charbon chaud entre ici depuis la zone de combustion, qui peut être retiré ou immédiatement éliminé.
Le principe de fonctionnement du groupe électrogène à gaz
Le processus de fonctionnement de cet équipement est basé sur le traitement incomplet du carbone libéré lors de la combustion du carburant. Le bois de chauffage avec du charbon et les biomatériaux comme les briquettes de tourbe, les pellets ou les granulés provenant des déchets de l'industrie de transformation du bois peuvent agir comme éléments combustibles solides. Le carbone résultant, lorsqu'il interagit avec les flux d'air fournis, peut attacher des atomes d'oxygène à lui-même. Le gaz résultant peut potentiellement délivrer une quantité d'énergie correspondant à seulement 30 % du combustible initialement chargé à partir duquel il a été produit. D'autre part, beaucoup moins de ressources sont nécessaires pour traiter le carbone - au moins l'oxygène est nécessaire en quantité minimale. Et déjà dans le processus de combustion secondaire, l'unité génératrice de gaz génère une énergie ciblée adaptée à l'utilisation. A ce stade, diversconvertisseurs et batteries - en fonction du type d'énergie qu'il est prévu d'obtenir à partir du mélange gaz-air.
Capacité des équipements de production de gaz
Combiner les principes de combustion des combustibles fossiles avec la production de gaz a été envisagé dès le début du XXe siècle. De plus, il y a eu des développements pratiques réussis dans cette direction, qui ont remplacé les générateurs les plus courants à l'époque pour le traitement des sources d'énergie renouvelables. Aujourd'hui, dans un contexte de vulgarisation des principes d'utilisation rationnelle des ressources avec un accent sur les économies d'énergie, le concept de valorisation thermochimique des déchets et de la biomasse végétale redevient d'actualité. Et même des générateurs de gaz de petite capacité de 70 à 80 kW peuvent être utilisés dans les services publics ou l'agriculture, où les déchets locaux seront utilisés comme combustible. Par exemple, il est d'usage de faire fonctionner de telles installations dans les systèmes d'irrigation des exploitations agricoles en toute autonomie pendant 4 à 5 heures. Les équipements à partir de 150 kW trouvent leur place dans les grandes industries, dans les zones de desserte et les grandes installations dépendantes de l'énergie.
Application des technologies de génération de gaz dans l'industrie
Pour la première fois, les technologies génératrices de gaz ont commencé à être utilisées dans les industries du verre et de la métallurgie en Europe, et en URSS, elles ont trouvé leur place dans l'économie nationale. Par exemple, au milieu du XXe siècle, des centrales à gaz étaient réparties dans tout le pays, générant jusqu'à 3 MW à partir debiomasse végétale et tourbe. L'équipement moderne a sensiblement ajouté au développement technologique. Aujourd'hui, ce sont des complexes entiers dotés de moyens de commande automatiques voire robotisés sous le contrôle d'un ordinateur. La puissance des générateurs de gaz pour la production d'électricité dans le secteur industriel est en moyenne de 300 à 350 kW. Dans certains cas, il s'agit d'usines chimiques entières avec des exigences strictes en matière de combustibles. De telles unités sont utilisées dans de grands complexes industriels pour desservir plusieurs systèmes de consommation à la fois - unités de puissance (machines-outils, chaînes de montage, dynamos, compresseurs), appareils d'éclairage, infrastructure de ventilation, etc.
Générateurs de gaz dans l'ingénierie des transports
La pratique consistant à modifier les voitures pour l'installation de générateurs de gaz a commencé dans les années d'avant-guerre. Sur de nombreuses machines, dans le cadre de cette modernisation, un générateur électrique performant a été installé, puisqu'il était nécessaire de fournir un débit de pressurisation en oxygène suffisamment puissant. Pour cela, un ventilateur électrique a été utilisé. Les développements les plus notables de ce type incluent les camions GAZ-AA et les trois tonnes ZIS-5, dont les générateurs de gaz ont fourni un kilométrage allant jusqu'à 80-90 km dans une station-service. Ce n'est pas beaucoup, mais dans les conditions de pénurie de combustible liquide en foresterie, cette décision se justifiait pleinement sur le plan économique. Quant à aujourd'hui, la conversion des voitures ICE conventionnelles est également motivée principalement par des intérêts d'économie d'énergie. Il existe des exemples réussis de conversion de voitures GAZ-24 etAZLK-2141, qui parcourent jusqu'à 120 km sur une station-service, en maintenant la limite de vitesse dans la plage de 80 à 90 km/h.
Comment fabriquer soi-même un groupe électrogène à gaz pour une voiture ?
Vous pouvez appliquer ce principe sans contacter des spécialistes à la maison et par vous-même. Les instructions générales pour une telle mise à niveau peuvent être représentées comme suit:
- Un bunker de chargement est en cours d'organisation. Utilisez généralement une bouteille de gaz d'une capacité de 40 à 50 litres. Le fond y est découpé et un trou ou une fenêtre est percé dans le col pour le remplissage de carburant. Il vaut la peine de se concentrer sur l'utilisation de charbon à grains fins ou de granulés.
- La grille est montée pour supporter la charge principale.
- Un filtre cyclone et une lance sont en cours de fabrication pour supporter la charge thermique. Quel que soit le type de combustible solide utilisé, il émettra des produits de combustion sous forme de cendres et de poussières. Ces déchets doivent être capturés immédiatement après avoir été rejetés par le filtre.
- Montage du radiateur. Ce composant assurera la fonction de refroidissement du mélange gazeux. Pour une installation de générateur de gaz de vos propres mains, vous pouvez créer une structure de radiateur à partir de tuyaux de plomberie. Il est seulement important de calculer correctement la section transversale pour une préparation optimale du carbone.
- Création d'un filtre fin. À partir de matériaux membranaires modernes, il est possible de fabriquer un amortisseur pour la purification à plusieurs niveaux du mélange gaz-air, ce qui augmentera la puissance du générateur d'énergie.
- Connexion au moteur. La dernière étape, au cours de laquelle, à l'aide de trajets domicile-travaildes tuyaux sont reliés au moteur pour y diriger le mélange gazeux épuré.
Générateurs de gaz domestiques
L'équipement des chaudières domestiques s'améliore également, ajoutant de nouvelles fonctionnalités et capacités opérationnelles. Pour cette zone, des groupes électrogènes à gaz jusqu'à 150 kW pour le GPL (gaz carbonique liquéfié) sont proposés, complets avec un système de refroidissement liquide, un chargeur de batterie et des dispositifs de protection. Il s'agit d'un générateur de secours complet qui peut être utilisé en cas de panne de courant.
Calcul des équipements de production de gaz par capacité
Indépendamment de la destination du bloc d'alimentation, ses indicateurs techniques et opérationnels doivent être calculés avant l'achat. Vous trouverez ci-dessous un exemple de calcul typique pour un groupe électrogène à gaz pour un système de chauffage domestique.
La puissance de l'unité doit être moyennée par rapport à la surface de la salle d'opération cible, en gardant à l'esprit la relation suivante: 1 kW de potentiel de puissance du mélange gazeux généré pour 10 m2. Ainsi, pour un site de 50 m2, une installation d'au moins 5 kW sera nécessaire, et si la surface de l'installation de production est de 1000 m2, alors un système de chauffage d'au moins 100 kW sera nécessaire. Mais ce n'est pas tout. Pour chaque ouverture dans le mur, un ajout d'environ 1 kW est effectué, sans compter les modifications pour les conditions climatiques. En conséquence, un objet d'une superficie totale de 1000 m2 avec 10 fenêtres et 5 portes nécessitera l'utilisation d'une unité d'une capacité d'au moins 1015 kW.
Prostechnologie
Les générateurs de gaz sont parfaits pour les tâches de production d'électricité de base. Ainsi, si les unités à combustible solide conventionnelles ont une efficacité de 60%, alors leurs homologues à gaz - plus de 80%. Il y a aussi des nuances positives de service. Étant donné que la combustion complète a lieu dans la chambre avec élimination du mélange de dioxyde de carbone, un nettoyage spécial supplémentaire des parois de l'équipement n'est pas nécessaire. Bien sûr, il y a aussi des avantages économiques. Le générateur de gaz à bois le plus simple peut économiser jusqu'à 30 à 40 % par rapport aux radiateurs électriques et aux chaudières qui fournissent un effet thermique similaire.
Inconvénients de la technologie
Les avantages des générateurs de gaz pourraient en faire le principal moyen de production d'énergie électrique et thermique, sinon pour des faiblesses. Ils incluent tout d'abord le caractère multi-composants des pièces fonctionnelles. Malgré le principe de fonctionnement simple, le groupe électrogène à gaz contient de nombreux éléments interdépendants, ce qui complique le montage et le contrôle du système. Il convient également de souligner la nécessité de maintenir en permanence la combustion en chargeant des matières premières combustibles. Dans une production en activité, cela doit être fait régulièrement, il ne sera donc pas possible de se passer de l'automatisation des contrôles.
L'avenir des technologies de production de gaz
La poursuite du développement des groupes électrogènes à gaz est soutenue par leur association organique avec les biopiles, qui sont inconditionnellement l'une des sources de carburant les plus prometteuses. Àdans le sens de l'optimisation des structures pour pellets et briquettes, ce concept a plus de chance d'être promu. Quant aux générateurs de gaz pour voitures, au niveau industriel, leur développement peut aussi se justifier économiquement. Soit dit en passant, environ 2 kg de carburant bon marché produisent autant d'énergie pour une voiture qu'un litre d'essence. Cependant, le processus de développement dans cette direction est toujours entravé par la nécessité de compliquer la conception des voitures et l'émergence de nouveaux générateurs compétitifs, qui remplacent également les moteurs à combustion interne conventionnels.
Conclusion
Les systèmes de production d'énergie électrique et liquide sont aujourd'hui de plus en plus opposés aux technologies énergétiques alternatives. Pour le même environnement domestique, des panneaux solaires complets et des batteries géothermiques sont produits depuis longtemps. Quelle place un générateur de gaz moderne peut-il prendre dans cette lutte concurrentielle ? Ce n'est pas la solution la plus pratique pour un usage domestique en raison de la taille importante de l'équipement et d'un entretien fastidieux. Cependant, l'industrie est très intéressée par de telles installations, car elles permettent de compter sur des économies impressionnantes sans réduire la consommation d'énergie.
