غاز الخشب
غاز الخشب هو غاز وقود يمكن استخدامه في الأفران والمواقد والمركبات. أثناء عملية الإنتاج، يتم تحويل الكتلة الحيوية أو المواد المحتوية على الكربون ذات الصلة إلى غاز داخل البيئة المحدودة بالأكسجين لمولد غاز الخشب لإنتاج خليط قابل للاشتعال. في بعض المولدات الغازية، تسبق هذه العملية التحلل الحراري ، حيث يتم تحويل الكتلة الحيوية أو الفحم أولاً إلى فحم ، مما يؤدي إلى إطلاق الميثان والقطران الغني بالهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات .
على النقيض تمامًا من غاز التوليف ، وهو عبارة عن خليط نقي تقريبًا من H 2 / CO، يحتوي غاز الخشب أيضًا على مجموعة متنوعة من المركبات العضوية ("المقطرات") التي تتطلب التنظيف لاستخدامها في تطبيقات أخرى. اعتمادًا على نوع الكتلة الحيوية، يتم إنتاج مجموعة متنوعة من الملوثات التي ستتكاثف مع تبريد الغاز. عند استخدام غاز الإنتاج لتشغيل السيارات والقوارب [1] أو توزيعه على مواقع نائية، من الضروري تنظيف الغاز لإزالة المواد التي يمكن أن تتكثف وتسد المكربنات وخطوط الغاز. يُفضل استخدام الفحم الحجري والفحم للاستخدام في السيارات، لأنهما ينتجان أقل قدر من التلوث، مما يسمح باستخدام أجهزة تنظيف أصغر وأخف وزنًا.
تاريخ
يبدو أن أول مولد غاز يعمل بالخشب قد تم بناؤه بواسطة جوستاف بيشوف في عام 1839. وقد تم بناء أول مركبة تعمل بالغاز الخشبي بواسطة تي إتش باركر في عام 1901. [2] حوالي عام 1900، قامت العديد من المدن بتوصيل غازات الوقود (المنتجة مركزيًا، عادةً من الفحم ) إلى المساكن. لم يدخل الغاز الطبيعي حيز الاستخدام إلا في ثلاثينيات القرن العشرين.
استُخدمت مركبات الغاز الخشبي أثناء الحرب العالمية الثانية نتيجة لتقنين الوقود الأحفوري. ففي ألمانيا وحدها، كان هناك حوالي 500000 مركبة " غاز مُنتِج " قيد الاستخدام في نهاية الحرب. وكانت الشاحنات والحافلات والجرارات والدراجات النارية والسفن والقطارات مجهزة بوحدة تحويل الخشب إلى غاز. وفي عام 1942، عندما لم يكن الغاز الخشبي قد وصل بعد إلى ذروة شعبيته، كان هناك حوالي 73000 مركبة تعمل بالغاز الخشبي في السويد، [3] و65000 في فرنسا، و10000 في الدنمارك، وحوالي 8000 في سويسرا. وفي عام 1944، كان لدى فنلندا 43000 "مركبة خشبية"، منها 30000 حافلة وشاحنة، و7000 مركبة خاصة، و4000 جرار و600 قارب. [4]
لا تزال مولدات الغاز الخشبية تُصنَّع في الصين وروسيا لاستخدامها في السيارات ومولدات الطاقة للتطبيقات الصناعية. وتُستخدَم الشاحنات المجهزة بمولدات الغاز الخشبية في كوريا الشمالية [5] في المناطق الريفية، وخاصة على طرق الساحل الشرقي.
إنتاج
يأخذ مولد الغاز الخشبي رقائق الخشب أو نشارة الخشب أو الفحم أو الفحم أو المطاط أو مواد مماثلة كوقود ويحرقها بشكل غير كامل في صندوق النار، مما ينتج عنه غاز الخشب والرماد الصلب والسخام ، والذي يجب إزالته بشكل دوري من مولد الغاز. يمكن بعد ذلك ترشيح غاز الخشب بحثًا عن القطران وجزيئات السخام / الرماد، وتبريده وتوجيهه إلى محرك أو خلية وقود . [6] معظم هذه المحركات لها متطلبات نقاء صارمة لغاز الخشب، لذلك غالبًا ما يتعين على الغاز المرور عبر تنظيف غاز مكثف لإزالة أو تحويل القطران والجزيئات . غالبًا ما يتم إزالة القطران باستخدام جهاز غسيل مائي . قد يؤدي تشغيل غاز الخشب في محرك احتراق داخلي يعمل بالبنزين غير معدل إلى تراكم إشكالي للمركبات غير المحترقة .
تختلف جودة الغاز من "المحولات الغازية" المختلفة بشكل كبير. يمكن تصميم المحولات الغازية على مراحل، حيث تحدث عملية التحلل الحراري والتغويز بشكل منفصل بدلاً من حدوثهما في نفس منطقة التفاعل كما كانت الحال في المحولات الغازية في الحرب العالمية الثانية، لإنتاج غاز خالٍ من القطران بشكل أساسي (أقل من 1 ملجم/م 3 )، بينما قد تتجاوز المحولات الغازية ذات المفاعل الواحد ذات السرير المائع 50000 ملجم/م3 من القطران. تتمتع المفاعلات ذات السرير المائع بميزة كونها أكثر إحكاما، مع زيادة السعة لكل وحدة حجم وسعر. اعتمادًا على الاستخدام المقصود للغاز، يمكن أن يكون القطران مفيدًا أيضًا من خلال زيادة القيمة الحرارية للغاز.
إن حرارة احتراق "غاز الإنتاج" - وهو مصطلح يستخدم في الولايات المتحدة، ويعني غاز الخشب المنتج للاستخدام في محرك الاحتراق - منخفضة إلى حد ما مقارنة بأنواع الوقود الأخرى. يذكر تايلور (1985) [7] أن غاز الإنتاج له حرارة احتراق أقل تبلغ 5.7 ميجا جول/كجم مقابل 55.9 ميجا جول/كجم للغاز الطبيعي و44.1 ميجا جول/كجم للبنزين. تبلغ حرارة احتراق الخشب عادة 15-18 ميجا جول/كجم. ومن المفترض أن هذه القيم يمكن أن تختلف إلى حد ما من عينة إلى أخرى. يذكر نفس المصدر التركيب الكيميائي التالي حسب الحجم والذي من المرجح أن يكون متغيرًا أيضًا:
تكوين "الغاز المنتج" [7] الاسم الكيميائيصيغةجزءنتروجين ن 250.9%أول أكسيد الكربون أول أكسيد الكربون27.0%هيدروجين ح 214.0%ثاني أكسيد الكربون ثاني أكسيد الكربون4.5%الميثان الفصل 43.0%الأكسجين أ 20.6%
يعتمد تكوين الغاز بشكل كبير على عملية التغويز ووسط التغويز (الهواء أو الأكسجين أو البخار) ورطوبة الوقود. عادةً ما تنتج عمليات التغويز بالبخار نسبة عالية من الهيدروجين، بينما تنتج أجهزة التغويز ذات السرير الثابت ذات التيار الهابط تركيزات عالية من النيتروجين وأحمال قطران منخفضة، بينما تنتج أجهزة التغويز ذات السرير الثابت ذات التيار الصاعد أحمال قطران عالية. [6] [8]
أثناء إنتاج الفحم للبارود الأسود ، يتم تنفيس غاز الخشب المتطاير. ينتج عن ذلك كربون ذو مساحة سطحية عالية للغاية، وهو مناسب للاستخدام كوقود في البارود الأسود.
انظر أيضا
مراجع
- ^ فارمر، ويستون (1979). من متجر القوارب القديم الخاص بي . دار النشر البحرية الدولية. ص 176-198.
- ^ "توماس هيو باركر". localhistory.scit.wlv.ac.uk . علم الأنساب. مؤرشف من الأصل في 2013-05-05 . تم الاسترجاع في 2008-02-05 .
- ^ إيكرهولم، هيلينا (2012). "المعاني الثقافية لغاز الخشب كوقود للسيارات في السويد، 1930-1945". في مولرز، نينا؛ زاتشمان، كارين (المحرران). مجتمعات الطاقة الماضية والحالية: كيف تربط الطاقة بين السياسة والتكنولوجيا والثقافات . بيليفيلد، ألمانيا: دار ترانسكريبت للنشر.
- ^ "مركبات تعمل بالغاز والخشب: الحطب في خزان الوقود". مجلة Low-Tech . 18 يناير 2010. تم الاسترجاع في 8 أكتوبر 2023 .
- ^ Wogan, David (2 January 2013). "How North Korea fuels its army trucks with trees". Scientific American (scientificamerican.com) (blog) . تم الاسترجاع في 22 يونيو 2016 .
- ^ ab Nagel, Florian (2008). الكهرباء من الخشب من خلال الجمع بين التغويز وخلايا الوقود ذات الأكسيد الصلب (أطروحة دكتوراه). زيورخ، سويسرا: المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا . تم الاسترجاع في 8 أكتوبر 2023 .
- ^ ab Taylor, Charles Fayette (1985). Internal-Combustion Engine in Theory and Practice . المجلد 1. كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ص 46-47. ISBN 978-0-262-70027-6.
- ^ دليل أنظمة محركات الغاز ذات السحب الهوائي السفلي للكتلة الحيوية (PDF) . برنامج المعلومات الفنية للطاقة الشمسية (تقرير). معهد أبحاث الطاقة الشمسية. وزارة الطاقة الأمريكية . 1988. القسم 5.2، الفقرة 2، الصفحة 30.
روابط خارجية
- غاز الخشب كوقود للمحركات (تقرير). منظمة الأغذية والزراعة. الأمم المتحدة. 1986.
| أنواع |
|  | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| بنية تحتية | ||||||||||
| الاستخدامات | ||||||||||
| الوقود الحيوي | |
|---|---|
| الطاقة من مخزون الغذاء | |
المحاصيل غير الغذائية المنتجة للطاقة | |
| تكنولوجيا | |
| المفاهيم | |
| |
| الخشب / الأخشاب | |
|---|---|
الخشب الهندسي | |
| حطب الوقود | |
| الألياف | |
| المشتقات | |
| المنتجات الثانوية | |
| تاريخي | |
| انظر أيضا | |
| |
