Кіріспе

Ағаш немесе ағаш көмірін ішкі жанатын қозғалтқышқа жарамды ағаш газына айналдыратын құрылғы. Ағаш газы генераторы – ағаш немесе ағаш көмірін атмосфералық азот, көміртек монооксиді, сутек, метанның іздері және басқа газдардан тұратын ағаш газына (өндіруші газға) айналдыратын газдандыру бірлігі. Бұл газ суытылып, сүзгіленгеннен кейін ішкі жанатын қозғалтқышты қуаттандыруға немесе басқа мақсаттарда қолданылуы мүмкін. Тарихи тұрғыдан алғанда, ағаш газы генераторлары көбінесе көлік құралдарына орнатылған, бірақ қазіргі зерттеулер мен әзірлемелер көбінесе стационарлық қондырғыларға бағытталған.

Шығу тегі

Газдандыру 19-шы ғасыр мен 20-шы ғасырдың басында маңызды және кең таралған технология болды. Көмірден алынған қала газы негізінен жарықтандыру мақсатында кеңінен қолданылды. 1870-ші жылдары Отто циклына негізделген стационарлық ішкі жану қозғалтқыштары қолжетімді болған кезде, олар көптеген жұмыстарда бу қозғалтқыштарын ығыстыра бастады, себебі стационарлық қуатты қажет ететін орындарда тиімдірек болды. Ото қозғалтқышының патенты 1886 жылы біткеннен кейін, оны қабылдау жылдамдады. Газдандырудың ішкі жану қозғалтқыштарына әлеуеті мен практикалық қолданылуы олардың дамуының алғашқы күндерінен-ақ жақсы түсінілді. 1873 жылы Таддеус С.С. Лоу су газы процесін әзірледі және патенттеді, арқылы тұрғын үйлер мен коммерциялық мақсаттарда жылыту және жарықтандыру үшін көп мөлшерде сутек газы өндіруге болады. Қалалық қызметте қолданылатын әдеттегі көмір газынан немесе кокс газынан айырмашылығы, бұл газ жылыту үшін тиімді отын болды. 19-шы ғасырдың соңында ішкі жану қозғалтқыштары көбінесе қала газымен жұмыс істеді, ал 20-шы ғасырдың басында көптеген стационарлық қозғалтқыштар көмірдің дистилляциясы (пиролизі) нәтижесінде алынған, қала газынан едәуір арзан болатын кокс газды пайдалануға көшті. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде бензиннің қоры шектеулі болды. Мұнайдан бензиннің жетіспеуіне байланысты егде саяхатшылар ағаш пен көмірге арналған газдандырғыштарды қалай жасау керектігін және ішкі жану қозғалтқыштарын газды отынмен жұмыс істеуге қалай түрлендіру керектігін еске түсірді, ал ағаш газ генераторлары белсенді өндірісте болды. Ұлыбританияда, Францияда, АҚШ-та және Германияда ағаш пен көмірді көлік құралдары үшін отынға айналдыру үшін көптеген мұндай генераторлар жасалды немесе оңтайландырылды. Соғыстан бұрын және соғыстан кейін арнайы жағдайларда немесе экономикалық қиындықтарда пайдалану үшін коммерциялық генераторлар өндірілді. Екінші дүниежүзілік соғыс кезеңіндегі кейбір ағаш газ генераторлары 1920 жылы француз өнертапқышы Жорж Имберт жасаған "Имберт" типті, төмен қарайтын типті болды. Германия автомобильдерге, жүк көліктеріне, артиллериялық тракторларға және тіпті танктерге газбен қамтамасыз ету үшін Gazogene қондырғыларын өндірді, отынның шектеулі қорын сақтау мақсатында. Швеция, Бразилия немесе Испания сияқты бейтарап елдерде де газген танымал болды, себебі мұнай алу қиын болды. Бразилияда 1944 жылы Сан-Паулудағы Интерлагос трассасында Чико Ланди ағаш газымен жұмыс істейтін "Альфа Ромео" машинасымен жарыс жеңіске жетті. Көмірден қала газын өндіру негізінен мұнай және табиғи газбен алмастырылды. Алайда, Ұлыбритания Солтүстік теңізде табиғи газдың ашылуына дейін, 1960-1970 жылдарға дейін көмірге негізделген қала газын пайдалануды жалғастырды.

Екінші дүниежүзілік соғыстан кейінгі кезең

Мұнай бағасы көтерілген кезде ағаш газы генераторларына қызығушылық жаңадан оянды. АҚШ Федералдық Төтенше жағдайларды басқару агенттігі (FEMA) 1989 жылғы наурыз айында мұнай қолжетімсіз болғандағы төтенше жағдайларда газ генераторын қалай құрастыру керектігін сипаттайтын кітап жариялады. Онда бұрынғы түрлерінің бірнеше кемшіліктерін шешетін "қабатталған төмен ағысты газдандырғыш" деп аталатын конструкция сипатталды. Еуропалық Одақ 2005 жылы Австрияның Гюссинг қаласында ағаш газы жобасын қолдады. Бұл жоба ағаш газын 2 МВт электр қуаты мен 4,5 МВт жылуға түрлендіретін газ қозғалтқышымен жабдықталған электр станциясы болды. Сонымен қатар, Фишер-Тропш процесін пайдаланып ағаш газын дизель отынына айналдыруға арналған тәжірибелік құрылғы да болды. 2005 жылдың қазанына қарай 5 кг ағаштан 1 литр отын алу мүмкін болды. Корея Халық Демократиялық Республикасы (Солтүстік Корея) ағаш газы генераторларымен жүретін жүк көліктеріне де ие екені белгілі. Көліктер Пхеньяннан тыс ауылдық жерлерде және кішкентай қалаларда көптеп кездеседі. Бұл жүк көліктері Солтүстік Кореяға мұнай мен газ импорты бойынша салынған санкцияларға байланысты пайдаланылады.

Дизайн

Газ станциялары, қала газы, газ өндіру, ағаш газы және өндіруші газ туралы мол әдебиет бар, олар өте ерте жасынан бастап қазір жалпы қолжетімділікте. Еуропа мен Америка Құрама Штаттарында қолданылатын ең табысты ағаш газ генераторларының көпшілігі ертерек Имберт үлгісінің бірнеше өзгерулері болып табылады. Ағаш газ генераторлары көбінесе ағаш пайдаланады, бірақ отын ретінде көмірді де қолдануға болады. Көмір тығыз және таза газ шығарады, ағашқа тән шайырлы қоспалар мен судың артық мөлшері болмайды. FEMA ағаш газ генераторы (FEMA нұсқаулығының анықтамасы бойынша) – төтенше жағдайға арналған газдандырғыш. Ол нағыз отын дағдарысы кезінде жылдам құрастырылу үшін жасалған. Бұл жеңілдетілген конструкция бұрынғы еуропалық үлгілерге қарағанда май құю және құрастыру оңайлығы сияқты айқын артықшылықтарға ие, бірақ тұрақты тотығу аймағының болмауы және тотығу аймағының кеңірек аумаққа таралуына мүмкіндік беруі сияқты маңызды жаңа мәселелерге байланысты Имберт үлгісінен кем танымал, бұл температураның төмендеуіне әкеледі; төмен жұмыс температурасы шайыр өндірісіне себеп болады және бұл үлгіде шайыр өндіруге бейімділікті арттыратын нақты тотығуды азайту аймағы жоқ. Ағаш газ ағынындағы шайырлы газ «ластанған» газ болып саналады және қозғалтқышты тез тоқтатады, бұл клапандар мен поршень сақиналарының жабысуына әкелуі мүмкін. Кит газдандырғышы деп аталатын жаңа конструкция FEMA үлгісін жақсартады, кең ауқымды жылуды қалпына келтіруді қамтиды және шайыр мәселесін жояды. Ол бензинге қарағанда 37%-ға тиімдірек екені көрсетілді. Бұл жүйе биомассамен жұмыс істейтін көліктер үшін әлемдік жылдамдық рекордын орнатты және бірнеше рет елдік саяхаттар жасады. Біріккен Ұлттар Ұйымы ағаш газ генераторларын жобалау және құрылыс ережелері туралы толық мәліметтермен FOA 72 құжатын, ал Дүниежүзілік банк 296 техникалық құжатын жариялады.

Қауіпсіздік мәселесі

Егер ағаш газын мұқият жобалап, пайдаланбаса, уытты көміртек оксиді (CO) газының үлкен пайыздық үлесінен жарақат алу немесе өлімге ұшырау қаупі зор. Дұрыс жобаланған және толық сынақтан өткен ағаш газдандырғыштарды сыртта немесе жартылай жабық кеңістікте, мысалы, екі жағы ашық баспана астында пайдалану қауіпсіз деп есептеледі. Сонымен қатар, оларды өте жақсы желдетілетін (мысалы, теріс қысымды) ішкі аймақта, ұйықтауға арналған бөлмелерден бөлек, толық тәуелсіз, батареямен жұмыс істейтін, үнемі тексерілетін, бірнеше (бірден астам) көміртек оксиді детекторларымен жабдықталған жағдайда салыстырмалы түрде қауіпсіз деп санауға болады. Дегенмен, кез келген тәжірибелік ағаш газдандырғыш жобасы немесе жаңа құрылыс тек сыртта, әрқашан серікпен бірге, бас ауруы, ұйқышаңдық немесе құсық белгілеріне үнемі назар салып сынақтан өтуі керек, себебі бұл көміртек оксидімен уланудың алғашқы белгілері. Сонымен қатар, газ бен ауаның шамадан тыс қоспасын болдырмау керек, өйткені жану көзі болған жағдайда газ жарылуына (дефлаграцияға) әкелуі мүмкін. Ағаш газын ұзақ мерзімге сақтауға тырысудың қажеті жоқ, себебі газдың құрамындағы ұшқыш элементтер, егер көп мөлшерде тұншығып қалса, сақтау ыдысында конденсацияланады. Ешбір жағдайда ағаш газын қоршаған ортаның қысымынан жоғары қысуға болмайды, себебі бұл ұшқыш заттардың конденсациясына, сондай-ақ ыдыс ағып кетсе немесе бұзылса, көміртек оксидімен улану немесе жарылу нәтижесінде ауыр жарақат алуға немесе өлімге әкелуі мүмкін.