Біогаз, синтез газ

Перший у світі газовий генератор, що перетворює тверде паливо в горючий газ, був побудований в Англії у 1839 році. Через 40 років виникла ідея об'єднання газогенератора з двигуном внутрішнього згоряння. Проте, здійснилась вона не відразу, імовірно із-за незначної кількості, на той час, двигунів внутрішнього згоряння, яким цілком вистачало нафтового палива.

Інтенсивний розвиток газогенераторних автомобілів у країнах Європи і у колишньому СРСР припадає на першу половину XX ст. Імовірною причиною популярності газогенераторних автомобілів у Європі на той час була нестача нафтопродуктів, а в СРСР – не розвинена інфраструктура постачання нафтопродуктами віддалених районів країни. У наш час проблема переходу автотракторної техніки на дешеві та екологічно чисті альтернативні види палива є не менш актуальною, ніж пів століття тому.

В Україні в найближчі роки найбільш перспективними для комерційного використання будуть технології, які використовують транспортні та стаціонарні газогенератори. Використання газогенераторних автомобілів на Україні на відміну від ряду Західноєвропейських країн визначається не жорсткою екологічною політикою, а економічною доцільністю використання місцевих видів палива.

Проте, використання газогенератора на борту автомобіля в умовах сьогодення є досить проблемним. У нестаціонарних умовах газифікації твердого палива дуже складно забезпечити необхідну якість газу. Газогенератор є досить масивним і габаритним, у свою чергу це впливає на показники стійкості автомобіля, збільшується споряджена маса, і відповідно зменшується вантажопідйомність. Тому, виникає потреба виробництва якісного газу у стаціонарних умовах із подальшим його використанням. Накопичений газ розглядається у якості палива для автотракторної техніки, яка обладнана відповідним газобалонним обладнанням. Крім того, застосування таких транспортних засобів повинно бути економічно доцільним. Продуктивність таких машин має бути на рівні з базовими транспортними засобами.

Конструкція сучасних газогенераторних автомобілів і тракторів відрізняється від перших зразків такого типу транспортних засобів лише базовою моделлю автомобіля чи трактора, на яку було встановлено газогенераторну установку. Сама ж конструкція установки не зазнала значних змін із початку її виникнення. Схема типової транспортної газогенераторної установки зображена на рис. 1.1.

Рисунок 2.10 – Схема типової транспортної газогенераторної установки

Газогенераторна установка складається із таких основних частин: газогенератор 1, де відбувається газифікація твердого палива; охолоджувач газу 3 для зниження температури газу; очисники газу (2, 4) від механічних домішок. Трубопроводи 6 з’єднують перелічені частини в одне ціле, утворюючи газогенераторну установку. Пальна суміш генераторного газу з повітрям утворюється в окремому приладі – змішувачі 5.

Установка працює наступним чином: у газогенераторі 1 фактично відбувається горіння твердого палива із недостачею кисню. У результаті цього утворюється горючий газ, основним компонентом якого є монооксид вуглецю (докладніше процес газифікації наведено у розділі 1.3.). Потім газ проходить стадії очищення у фільтрах 2 і 4, та зниження температури в охолоджувачі 3. Щоб утворити пальну суміш, яка використовується для роботи двигуна, використовується змішувач 5. У цьому пристрої генераторний газ і повітря змішуються у пропорції, яка забезпечує ефективне згоряння даної суміші у циліндрах ДВЗ.

Слід зазначити, що для зменшення ваги і розмірів транспортних газогенераторних установок у багатьох конструкціях елементи первинної фільтрації та охолодження об’єднувались в один пристрій. Також у різних модифікаціях газогенераторних установок передбачався ряд додаткових приладів підігріву , наддуву, подачі водяної пари і т. д., які дещо покращували роботу газогенератора.

Газогенераторні автомобілі мали різне компонування, та основна мета, яку при цьому переслідували розробники, було компактне розміщення елементів газогенераторної установки на базовому автомобілі, яке забезпечувало б:

• збереження корисної площі вантажної платформи (для вантажних автомобілів);

• оптимальне розміщення центра мас автомобіля, яке безпосередньо впливає на показники поперечної стійкості;

• доступ до елементів установки при експлуатації та обслуговуванні.

Основним недоліком генераторного газу є його низька теплотвірна здатність, а також низька теплотвірність газоповітряної суміші. У результаті цього, а також внаслідок зменшення значення коефіцієнту наповнення двигуна та індикаторного к.к.д. потужність двигунів газогенераторних автомобілів зазвичай не перевищує 60% від потужності аналогічних двигунів, які працюють на бензині. Відповідно разом із потужністю двигуна погіршуються тягово-швидкісні властивості автомобіля.