كتب أنواع مولدات الغاز

المولدات ذات السحب العلوي أو التيار المضاد updraft gasifiers or counter current gasifiers

ان ابسط أنواع مولدات الغاز هي fixed-bed countercurrent gasifier وفي هذه المولدة يتم إدخال الكتلة الحيوية من أعلى المفاعل وتتجه نحو الأسفل يدخل الهواء من الأسفل ويخرج الغاز من الأعلى. الكتلة الحيوية يتم تحريكها بشكل معاكس لتدفق الغاز وتمر بشكل متعاقب خلال مناطق التجفيف والتقطير والإرجاع ومنطقة الموقد. في منطقة التجفيف يتم تجفيف الكتلة الحيوية. أما في منطقة التقطير(أو منطقة الانحلال الحراري pyrolysis) يتم تفكيك الكتلة الحيوية إلى غازات طيارة وفحم صلب. تؤمن الحرارة اللازمة للكسر الحراري والتجفيف بشكل أساسي عبر الغاز المنتج والمتدفق نحو الأعلى وبشكل جزئي عن طريق الإشعاع من منطقة الموقد hearth zone في منطقة الإرجاع تحصل عدة تفاعلات(يدخل في هذه التفاعلات الفحم وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء) والتي يتحول فيها الكربون وينتج غاز أول أكسيد الكربون والهيدروجين وهما الناتجان الأساسيان لمولدة الغاز. في منطقة المولد يتم حرق الفحم المتبقي لإنتاج الحرارة وغاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء من أجل التفاعلات في منطقة التقليل reduction zone الميزة الأساسية لهذا النوع من مولدات الغاز هي البساطة –الاحتراق العالي لفحم الخشب –و التبادل الحراري الداخلي الذي يتج عنه حرارة منخفضة للغاز المنطلق والمردود العالي لعملية التغويز. بسبب التبادل الحراري الداخلي يجفف الوقود في أعلى مولدة الغاز ولذلك يمكن استخدام وقود مع مكونات ذات رطوبة عالية وحتى 60%. أما السيئة الأساسية هي الكمية الكبيرة من القطران ومنتجات عملية الكسر الحراري pyrolysis والتي تحدث لأن غازات الكسر الحراري لا تدخل لمنطقة الموقد وبالتالي فإنها لا تحترق. وهذه السيئة ليس لها أهمية إذا كان الغاز يستخدم في التطبيقات الحرارية المباشرة حيث أن القطران يحترق بسهولة ولكن عندما يستخدم الغاز في الآلات فان عملية تنظيف واسعة مطلوبة.

مولدات الغاز ذات السحب السفليdowndraft gasifiers

في المفاعل ذو السحب السفلي تتم تغذية الكتلة الحيوية من الأعلى ويتم إدخال الهواء من الأعلى أو من الجوانب أما الغاز فيخرج من أسفل المفاعل. مناطق عملية التغويز مشابهة لتلك الموجودة في المولدات ذات السحب العلوي ولكن يختلف نظام العمل إلى حد ما. يتم تجفيف الكتلة الحيوية في منطقة التجفيف drying zone ثم تحلل حراريا في منطقة التقطير distillation zone وهاتان المنطقتان تسخنان بشكل رئيسي بواسطة الإشعاع الحراري (وبشكل جزئي بواسطة تيار الحمل) من منطقة الموقد حيث أن جزءا من فحم الخشب يحرق فيها. غازات التحلل الحراري تمر عبر منطقة الموقد وتحرق بشكل جيد، ينتج عن احتراق الفحم المتبقي غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وتتجه إلى منطقة الإرجاع reduction zoneحيث يتشكل غازي أول أكسيد الكربون والهيدروجين. الميزة الأساسية لهذا النوع من المولدات هو أن الغاز الناتج يحوي على نسبة قليلة من القطران مناسبة لعمل الآلات. في الحياة العملية نادرا ما يتم تحقيق إنتاج غاز خالي تماما من القطران والسبب الرئيسي لذلك أنه ليست كل الغازات تمر عبر المناطق الحارة وأيضا ربما يكون زمن وجودها في منطقة الاحتراق صغيرا. في التصميمات الخاصة تضاف عدة ميزات لتحقيق معدل تحويل عالي لغازات التحلل الحراري pyrolysis. هذا النوع من مولدات الغاز يستعمل في تطبيقات إنتاج الطاقة والتي تتراوح بين 80-500 kw سيئات مولدات الغاز ذات التيار الهابط تتلخص فيما يلي: 1- احتواء الغاز على نسبة عالية من الرماد وذلك لأن الغاز يمر في منطقة التأكسد حيث يلتقط جزيئات صغيرة من الرماد. 2- متطلبات الوقود صارمة نسبيا : حيث أن الوقود يجب أن يكون محددا بالحجم من 4-10سم بحيث أنه لا يغلق الحلق throat ويسمح لغازات الكسر الحراري بالتدفق نحو الأسفل والحرارة من منطقة الموقد بالصعود نحو الأعلى ولذلك فإن تقطيع الكتلة الحيوية على شكل قوالب ضروري غالبا. 3-نسبة الرطوبة في الكتلة الحيوية يجب أن تكون أقل من 25% 4-حرارة الغاز الناتج والمنطلق عالية نسبيا وهذا يؤدي إلى نقصان المردود لعملية التغويز.

مولدات الغاز ذات السحب العرضي Cross-Draft Gasifiers

تم تصميم مولدات الغاز ذات السحب العرضي للتكيف مع استخدام فحم الخشب كوقود. إن تغويز فحم الخشب ينتج عنه حرارة عالية(أكثر من 1500درجة مئوية)في منطقة الموقد والتي يمكن أن تقود إلى مشاكل في المواد المستخدمة لتصميم المفاعل. ان الميزة الأساسية لهذا النوع تعتمد على الحجم الصغير المطلوب لعمل هذه المولدة أما سيئة هذا النوع تتمثل في قدرة تحويل القطران المنخفضة وبالتالي الحاجة إلى فحم خشب ذو جودة عالية.

مولدات الغاز ذات القلب المفتوح Open-Core Gasifier

تم تصميم هذا النوع من مولدات الغاز لتغويز المواد الخام ذات الكثافة الحجمية المنخفضة (مثل قشور الرز) وبسبب الكثافة الحجمية للوقود فليس هناك داعي لوجود حلق وبالتالي تجنب تقطيع الكتلة الحيوية. يمكن إضافة معدات خاصة مثل المشابك الدوارة rotating gratesلتحريك الوقود والتخلص من الرماد. مولدات الغاز التي تستخدم قشور الرز كوقود بحاجة دائمة إلى إزالة الرماد بسبب كمية الرماد الكبيرة الناتجة عن قشور الرز(حوالي 55% من حجم الوقود الداخل) يكون أسفل المولدة متوضع على حوض من الماء والذي يعمل كوسيط نقل لإزالة الرماد.