Tervaton kaasutin

[japikas]

Kirjallisuustutkimuksen perusteella tervattomien kaasuttimien yhteinen piirre on pyrolyysin erottaminen oksidaatiosta kahden kammion rakenneratkaisulla. Kammiot voivat olla joko: A rinnakkain (dual fluidized bed), B päällekkäin (two stage gasifier), tai C sisäkkäin (oxidation chamber). Näistä A ja B versioissa tuodaan yleensä happea ja/tai höyryä molempiin kammioihin, mutta toistaiseksi toteutetuissa C ratkaisuissa ilmaa tuodaan vain yhteen kammioon.

Tämä saa miettimään pitäisikö semanttisen samankaltaisuuden vuoksi myös C versiossa tuoda happea molempiin kammioihin. Kehittelin siis idean variantista, jossa polttokammion keskellä tuodaan ilmaputki, joka suihkuttaa paloilmaa suoraan hiilipedille. Näin varmistetaan hiilipedin yläosan riittävä kuumuus. Suihkutettava ilma on myös itsessään kuumaa, koska oletettavasti polttokammion keskellä kulkeva putki lämpenee punahehkuiseksi.



Tämä voisi ratkaista myös Rahmanin raportoiman havainnon, että hiilipedin lämpötila nousi vain 970°C kun yleensä tämän tyyppisillä kaasuttimilla saavutetaan 1100°C. Jos pyrolyysikaasut ehtivät palaa kokonaan ja kuluttamaan hapen polttokammiossa, ei hiilien hehkuttamiselle enää riitä happea. Rahmanin polttimessahan idea juuri on pyrolyysikaasujen polttaminen pyörteen avulla ennen hiilipetiä.

Average partial oxidation temperature observed for wood chips was 968°C which is lower than the typical value of 1100°C reported for this type of gasifier -Rahman

[japikas]

Tutkielma kallistetusta suuttimistosta keskiputkella.




Valitettavasti nämä letkukarat olivatkin messinkiä. En hoksannut kun olivat samassa hyllyssä happoisten kanssa. HST-karoissa ei ole kartiota, lienevät koneistamalla valmistettuja.

Täytyy keksiä joku muu ratkaisu. Tässä kohtaa tulee mieleen että voi kun olisi pääsy metallin tulostukseen niin voisi loihtia kaikenmoisia orgaanisia muotoja.

[Pihinää pöntössä]

Tervöyry tiivistyy, kun se kohtaa ejektorissa kylmän ilmavirran. Syntyy karstaa ja palaminen epätäydellistä. Ongelmaa voisi ehkä kiertää esikuumentamalla sisäänmenevän ilman.

Keskisuuttimen onhelma on se, että se polttaa polttoianeen vain välittömästä läheisyydestään. Ja sitten jää reikä ympärille. Lämmön siirtyminen polttoaineessa sivusuunnassa on heikkoa. Kun häkin ympäriltä palaa polttoaine pois niin lämpö pääsee suoraan säiliöön ja syntyy hukkaa.

Imbert sen sijaan syö polttoainetta koko pesän alalta ja holvaantuminen siten pienempää.
Läpö karkaa palovyöhykkeestä ylöspäin. Lättänä palovyöhyke jakaa lämpöä laajemmalle pinta-alalle ja pyrolyysi on tehokkaampaa. Pyrolyysikerros ei saisi olla yli 20 cm paksu sillä muuten polttoianeen koostumus muuttuu säiliön tyhjentyessä. Kaasutin kuumenee voimakkaasti jos lopulta on jäljellä vain hiiltä.

Pyrolyysikaasujen reformointi kuluttaa hiiliä ja hiilen muodostus pitää olla tasapainossa pyrolyysin kanssa. Ei toimi niin että ensin poltetaan kaikki puu hiileksi ja sitten aletaan sitä hiiltä polttaa. Palovyöhykkeen tehtävät: tuottaa riittävä kuumuus pyrolyysikaasujen polttamiseksi. Tämä tapahtuu riittävässä ilmamäärässä. Kyse ei ole mistään kitu—palamisesta!!!
Palaminen jää epätäydelliseksi massavirran edetessä pesässä hapettomalle alueelle. Eli kuristuksesta läpi.
Palovyöhykkeessä tehdään siis riittävä kuumuus, hiiltä ja hiilidioksidia. Nämä kolme etenevät pelkistysvyöhykkeeseen, jossa kuumuden vaikutuksesta hiili ja hiilidioksidi reagoivat.
Palovyöhykkeessä syntyvän lämmön pitää jakautua oikeassa suhteessa ylös ja alaspäin. Jos liikaa menee ylös niin sillon tulee liikaa hiiltä. Liikaa alas niin saadaan tervaa.

Aikaisemmin oli joku huuhaa kuva imbertin palovyöhykkeestä.
Palovyöhyke on linssin/ perinteisen ufon muotoinen. Tai vähän kuin kaksi matalaa kulhoa vastakkain.
Keskelle ei jää kylmää reikää, jos rakenne on oikein.
Kylmä jää pesän reunoille, jossa on tervapitoinen kaasu. Tämä tervapitoinen kaasu pyörii siellä suuttimien ympäristössä ja tempautuu suihkun mukaan. Se ei saa päästä pelkistykseen. Sitä varten on kuristus. Kuristus rengas osuu tähän linssin muotoisen hapellisen vyöhykkeen reunaan tai välittömään läheisyyteen.
Sota-ajan kaasuttimissa kuristus oli järjestäen liian alhaalla, jonka takia reikä pieni ja tulppana virtaukselle.

[japikas]

Äystö-kehitin on ilmeisesti kuitenkin ihan toimiva, ilman mainitsemiasi ongelmia? Jos kyseessä olisi oikea ongelma, ei kait Äystökään toimisi.

Vaikka Jussi on kehitellyt mallinsa varsin itsenäisesti, on se periaatteeltaan melko lähellä viimeisimpiä alan tutkimuksia. Yleisesti tieteellisistä julkaisuista piirtyy kuva että avain tervattomaan kaasutukseen on kaksikammioinen rakenne rinnakkain/alakkain/sisäkkäin, siten että pyrolyysikaasut poltetaan erikseen.

Ohessa eräs varhainen versio vähätervaisesta kehittimistä, jossa erillinen pyrolyysikaasujen polttokammio. Kuvasta on varsin helppo päätellä että polttokammio voidaan siirtää myös pääkammion sisäpuolelle rakenteen yksinkertaistamiseksi.



Pyrolyysin varhaisempaa päättymistä en osaa pitää ongelmana. Sitten jatketaan hiilien kaasutuksella. Maailmallahan harrastetaan vallan puuhiilikaasuttimia. Niistä kun on helppo tehdä tervattomia.

Toisekseen tässähän ei nyt ole otettu kantaa siihen onko kehitin panostoiminen vai jatkuvatoiminen.

Imbertin tuotekaasussa kuitenkin käytännössä aina on jonkin verran tervoja. Jos ei olisi niin parempia malleja ei tarvitsisi kehitellä. Monenlaisia menetelmiä on sittemmin tervojen poistoon kehitelty, ja olihan alkuperäisessäkin Imbertissäkin vesipesuri.

[japikas]

Hahmottelin rakennetta jossa keskiputken alapäässä olisikin kartio eikä varsinainen suihkusuutin. Jollakin sopivan kokoisella sisäpuolisella kuristuksella niin että riittävästi ilmaa menee polttokammion suihkusuuttimiin.

Idea siis ettei ilmaa puhalleta yhteen pisteeseen ja kuumat palokaasut levitetään sivuillepäin. Tuloilma toki lämmönvaihtimen kautta.



Periaatekuva, ei mitoituskuva.

Edit: kuvaa katsellessa tulee mieleen josko ilmaputki tulisikin alakautta. Eli ilmaputki olisi samalla arinan pyöritysputki ja polttokammio pyörii arinan mukana. Näin kaikki yläpuoliset putkirakenteet poistuisivat ja tuloilma olisi varmasti kuumaa. Pyöriminen voisi myös auttaa holvaantumisen estämiseen.

Edit2: toisaalta sitten tuloputki jäisi helposti turhan ohkaiseksi ja pitäisi olla paineistettua ilmaa. Ehkä ei hyvä idea.

[japikas]

"Kaasutin kuumenee voimakkaasti jos lopulta on jäljellä vain hiiltä."

Kaikissa lähdekirjallisuuden varianteissa DeLaCotte, Susanto, Rahman esiintyy väkisin sama ilmiö. Kaasutin kuumenee kun kaasuja kierrätetään. Onko se sitten vika vai ominaisuus? Riippunee rakenteesta ja käyttötarkoituksesta.

Äystön käytöksestä en tältä osin tiedä.

[japikas]

Tässä aivan tuore 11/2024 julkaistu koostetutkimus menetelmistä tervapitoisuuden vähentämiseen.

Essential strategies for efficient low–tar biomass gasification: in-bed intensification and interactive two–stage reactions
https://www.sciencedirect.com/science/a ... 3324000564

Keskeisin havainto ja menetelmä on reaktioiden eriyttäminen: reaction decoupling / reaction isolation.

[jussiäystö]

Hiiletymistä on säiliön pohjalla saman verran kuin impertissä , lämpöä siirtyy ulkopuolellevähemmän , kun suutimet ei ole yhteydessä ulkopintoihin,, valmiin kaasun lämpö suht, alhainen , kovassakin ajossa , ilmeni testeissä , onko rumpuarinan syytä , vai keskisuutimen mikä tarkoittaa loppuunmenneitä reaktioita - koe kilometrejä kertyi vajaat 3000 koe tuloksia on sivuilla-- asiasta toiseen.. tuohon putkimalliseen pesään on hyvä arina ratkaisu , se on eg,illä - tein sen , mutta yksityis kohtia en halua sanoa , kysy häneltä--- hyviä kuvia löytyy maailmalta arina on periaateessa seula , joka seuloo kaasuvirrasta yli 8mm,n hiilet talteen - kaasunaamarin aktiivinen hiili sitoo itseen sä taistelukaasu molekyylejä jotka ei periaateessa tuki patruuna se vaan menettää tehonsa , että periaate on hiukan eri- pratikkeleiden pidättämisessä tulee mieleen kyllä silmäkoolla rajoitettu materiaali - esim pöly imuripussit putusäkkisellaiset - ossa pyritään yleensä mahd, isoon pintaalaan-. hyviä keskusteluja ,,

[jussiäystö]

Vastapapis on ehdotus pellettille,, komentteja,,

[japikas]

Lähinnä herää kysymys miten pelletti käyttäytyy lämmössä. Lähdekirjallisuuden mukaan se hajoaa ja tervaantuu eikä valu kunnolla. Nyt tuossa lienee riskinä holvaantuminen tulipesän yläpuolella. Pitäisikö tulipesän olla korkeampi kuin havainnekuvassa ja jatkua reilusti kaasujen kierrätysalueen yläpuolelle? Jotta kartioalueella ja sen yläpuolella lämmöt eivät nouse liiaksi.

Toisena vaihtoehtona tulee mieleen pitäisikö pelletin annostelu kaasuttimeen esim. ruuvilla, jotta liiallinen ja ennenaikainen hajoaminen ja pyrolyysi vältetään. Itselläni nyt ajatuksena käyttää pienikokoista haketta pelletin ongelmien välttämiseksi.

Wood pellets caused operational problems because they disintegrated in the drying zone due to the release of moisture. These disintegrated pellets would react with the liquids (mainly tars) produced in the pyrolysis zone making them sticky and preventing them from moving and falling downwards easily. This situation resulted in a very dense bed that made it very difficult for the air to pass through and resulted in high pressure drops. -Rahman