Alejarse de la quema de hidrocarburos fósiles y obtener una fuente de energía alternativa barata ha sido y sigue siendo el sueño de muchas personas emprendedoras. ¿Y cuál de los propietarios no querría tener a su disposición una fuente de este tipo para calentar su hogar a un coste mínimo? Una de esas fuentes es el llamado gas de Brown, que se obtiene del agua ordinaria. Pero cómo obtenerlo y qué tan barato es: preguntas, cuyas respuestas se pueden encontrar en este material.
un poco de teoria
Cabe señalar que la descomposición resonante del agua en gas de Brown no es un mito, sino un proceso químico real diseñado para liberar combustible gaseoso del agua. Este gas lleva el nombre del inventor que primero intentó llevar esta tecnología más allá de la experimentación. Otro nombre que se encuentra en Internet es gas explosivo (la fórmula hipotética de HHO).
El gas combustible de Brown no es más que una mezcla de hidrógeno libre y oxígeno liberado del agua por una reacción electrolítica.
El agua, cuya fórmula química (H2O) conocen hasta los niños, es hidrógeno, que está completamente oxidado. Datos separados elementos químicos son muy activos, el hidrógeno se quema bien y se considera un portador de energía, y el oxígeno favorece la combustión. Es por eso que dividir el agua, cuyo precio es un centavo, en componentes tan útiles se ha convertido en una idea muy popular.
Como resultado del trabajo de diferentes personas, nació un generador para producir gas: un electrolizador. Sin profundizar en los entresijos del proceso, notamos que el aparato antes mencionado extrae del agua el gas de Brown por electrólisis, o mejor dicho, una mezcla de oxígeno e hidrógeno. Para ello, se pasa una corriente de frecuencia óptima a través de los electrodos sumergidos en un recipiente con agua. El gas resultante se acumula bajo un sello de agua y, cuando se alcanza una determinada presión, sale por el tubo y puede utilizarse para diversos fines.
La viabilidad de obtener gas de Brown.
Los generadores de gas de Brown, cuyo principio de funcionamiento se describe anteriormente, han encontrado su aplicación práctica en 2 áreas:
- producción de combustible de hidrógeno para automóviles;
- trabajos con llama de gas (soldadura y soldadura blanda de metales).
Un coche no puede circular con un electrolizador a bordo, ya que necesita una fuente de electricidad externa. La batería normal no dura mucho, porque es necesario gastar más energía para obtener el gas de Brown que la que emite el propio combustible durante la combustión. Por lo tanto, las empresas que están desarrollando seriamente el tema del combustible de hidrógeno para automóviles han introducido un esquema para repostar automóviles con combustible obtenido de un generador separado.
Con la soldadura y soldadura blanda de metales, las cosas van mejor, los quemadores de hidrógeno se utilizan en muchas industrias. Europa Oriental. Dado que la temperatura de combustión del gas de Brown (2235 °C) es más baja que la del acetileno (2620 °C) y el producto de la combustión es vapor de agua, muchas medidas de seguridad ambiental se han vuelto redundantes. Los generadores de gas industriales que se utilizan son muy caros, ya que utilizan catalizadores hechos de elementos raros, incluido el platino, para aumentar la eficiencia.
Los gerentes de una empresa manufacturera británica han calculado que el costo total de aislar y usar el gas de Brown es igual al costo de comprar y transportar acetileno. Solo quemar hidrógeno es más seguro y más respetuoso con el medio ambiente. Otra cosa es que consuma electricidad producida por la quema de los mismos hidrocarburos.
Actualmente, calentar con gas de Brown es extremadamente ineficiente, porque se gasta más energía en la producción de combustible que la que se obtiene quemándolo. Los electrolizadores existentes aún no pueden proporcionar un alto rendimiento de combustible a bajo costo. Para ver esto, debes ver el video:
En el segundo minuto de la grabación, las lecturas de los instrumentos del generador con el quemador de hidrógeno en marcha son claramente visibles. Voltaje - 250 V, corriente - 14 A, respectivamente, el consumo de energía del dispositivo es 250 x 14 = 3500 W o 3,5 kW. Y ahora la pregunta es: ¿puede una antorcha de este tipo calentar agua para calentar una habitación de al menos 30 m2? Incluso visualmente se nota que no lo es. Una simple caldera eléctrica de 3,5 kW calentará fácilmente una habitación de hasta 40 m2.
Conclusión: el gas combustible de Brown en el hogar no puede igualar los calentadores eléctricos convencionales para calefacción. Se gasta demasiada energía en su liberación del agua, por lo que no es aconsejable utilizarlo para calefacción. La autoproducción de hidrógeno se puede hacer como un pasatiempo o como un experimento.
¿Cómo conseguir hidrógeno en casa?
En Internet, puede encontrar fácilmente dibujos y diagramas de una amplia variedad de instalaciones caseras que le permiten extraer el gas de Brown del agua. Si filtras la basura informativa relacionada con este tema, resulta que en casa puedes conseguir hidrógeno de dos formas. La primera es comprar un electrolizador listo para usar, esos ya están disponibles comercialmente. Un problema: su precio es demasiado alto y se desconoce el valor de la eficiencia.
Al comprar un generador de hidrógeno, debe comprender que no se convertirá en una panacea para usted en términos de calefacción. El precio de los equipos y la electricidad consumida resultará ser más alto que el simple calentamiento eléctrico del agua, por lo que no se trata de una devolución.
Puede, como experimento, hacer un generador de gas Brown con sus propias manos, lo que le permite liberar una pequeña cantidad de combustible. Es poco probable que sea posible usarlo para calentar el edificio, pero puede ser suficiente para encender un pequeño quemador para fundir metal. Primero necesitas hacer un electrolizador, que es un recipiente con agua, donde se sumergen los electrodos. Cuanto mayor sea el área de superficie de los electrodos, mayor será la productividad de la planta. Las placas de acero de cualquier tamaño, unidas a una base dieléctrica, servirán. El esquema de trabajo del dispositivo se muestra en la figura:
Los electrodos se bajan a un recipiente herméticamente cerrado con agua, donde se agrega sal ordinaria para mejorar la reacción. A través de la tapa, se conduce una tubería de gas al segundo recipiente, que es un sello de agua, se llena con agua en 2/3.
El segundo tubo que sale de este tanque está conectado al quemador. Es mejor aplicar voltaje a los electrodos usando un autotransformador, controlando su valor con un multímetro. En el video se muestra cómo ensamblar el mini generador de gas de Brown con sus propias manos:
¡Atención! Si se ha logrado algún rendimiento significativo de la instalación, se debe conectar el quemador al tubo a través de una válvula de retención para evitar holguras y explosiones.
Conclusión
Por el momento, no existe un equipo económico y al mismo tiempo altamente eficiente para obtener el gas de Brown del agua. Hasta el momento, el liderazgo en calefacción se mantiene con los hidrocarburos, pero las tecnologías continúan mejorando y es posible que los generadores de hidrógeno pronto compitan con las fuentes tradicionales de energía térmica.
La gasificación es el proceso de convertir la parte orgánica del combustible sólido y, a veces, líquido en un estado gaseoso. Los principales constituyentes del gas generador producido son CO, H2, CH4 e hidrocarburos pesados.
El combustible gaseoso en ingeniería es muy utilizado debido a una serie de ventajas.
Para la gasificación, con la producción de gas de alto poder calorífico, se pueden utilizar diversos combustibles sólidos de bajo valor y sus residuos.
Los gases pueden quemarse con un ligero exceso de aire con su calentamiento preliminar por el calor de los productos de combustión de escape; cuando se queman gases, se desarrolla una temperatura alta (1500-1900°C), como resultado de lo cual la eficiencia del horno u otro aparato de calentamiento es alta y la productividad del horno aumenta.
Es posible recibir gases en la central generadora de gas.
Al quemar gases, se logra la conveniencia del mantenimiento del horno, el diseño simple de los quemadores y la posibilidad de un control preciso del proceso de combustión.
El combustible sólido convertido a estado gaseoso se puede utilizar como un combustible bueno y económico para motores de combustión interna.
Pero junto con las grandes ventajas, el gas generador, cuando se usa como combustible, también tiene desventajas, que incluyen inversiones de capital adicionales para la instalación de generadores de gas y la pérdida de calor físico de la cuenca del generador cuando se enfría durante el proceso de limpieza.
Sin embargo, debido a las grandes ventajas de los combustibles gaseosos, todas las grandes fábricas modernas con muchos hornos y otros dispositivos de calefacción ubicados en área grande, cuentan con sus propias centrales generadoras de gas.
En las plantas metalúrgicas de los Urales y en las plantas de fundición de vidrio en muchas regiones de la URSS, los generadores de gas funcionan con combustible de madera. Detrás últimos años adquirido gran importancia instalaciones generadoras de gas en automóviles y tractores, trabajo en cuñas de madera.
El gas del generador era aire y se mezclaba con 11 oxigas.
La producción de gas de aire se logra soplando aire seco a través de una capa de combustible caliente. El gas mixto se obtiene soplando una mezcla de aire y vapor de agua a través de una capa de combustible caliente. El gas de agua se puede obtener pasando agua y vapor de aire a través de una capa de combustible caliente con suministro periódico de vapor de agua o aire. La obtención de oxi-gas se logra haciendo pasar vapor de agua mezclado con oxígeno a través de una capa de combustible caliente.
gases de aire Con un suministro intensivo de aire a través de una capa de combustible caliente, se obtiene gas de aire. Durante su procesamiento, se desarrolla una temperatura muy alta (1400-1500 °). lo cual es extremadamente indeseable, ya que provoca la escoria en el generador de gas, como resultado de lo cual se altera su curso normal.
gas mixto. El método de gasificación, en el que se obtiene gas productor mixto, es el más aceptable para la industria, ya que permite utilizar el exceso de calor que se obtiene durante la formación del aire gaseoso para la descomposición del vapor de agua. El vapor de agua se introduce simultáneamente con el chorro de aire.
La relación entre la cantidad de aire y vapor de agua se establece empíricamente, y debe ser tal que el generador no se enfríe en exceso y no forme lodos. El contenido de humedad introducido con el chorro se juzga por la temperatura de la mezcla de vapor y aire, que generalmente se mide con un termómetro que muestra el punto de rocío de la mezcla de vapor y aire suministrada. Esta temperatura generalmente se mantiene dentro de 38-52 °.
gas de agua En relación con el desarrollo de la síntesis de amoníaco, metanol, combustibles líquidos y otras sustancias, el gas de agua se usa ampliamente. Se utiliza en mezcla con el alumbrado u otro gas de alto poder calorífico y se suministra a la población para su uso como combustible.
La composición del gas de agua incluye principalmente CO y H: con un pequeño contenido de CO2, N2 y CH4.
El gas de agua a escala industrial se puede obtener acumulando calor en un generador de gas (primer método) o suministrando calor a un generador de gas con una mezcla gasificante-vapor (segundo método).
El proceso de obtención de gas de agua según el primer método, es decir, según el método de acumulación de calor en un generador de gas, consiste en que se sopla aire a través de una capa caliente de coque o carbón desde el fondo del eje del generador de gas. ; la capa de combustible se calienta gradualmente y el gas resultante generalmente se emite a la atmósfera. Tan pronto como la temperatura en la zona de gasificación sube a 1100-1200°, se detiene el acceso de aire y se deja entrar vapor sobrecalentado de arriba a abajo. El vapor de agua, al atravesar una capa caliente de combustible, se descompone según las reacciones que se indican a continuación, dando agua gas, que se envía al consumidor.
El proceso de descomposición del vapor de agua es un proceso endotérmico; por lo tanto, la temperatura en el eje del generador de gas desciende gradualmente. Después de que la temperatura desciende hasta cierto límite (800°), se detiene el suministro de vapor y se vuelve a suministrar aire a la mina. Por lo general, el trabajo se lleva a cabo de tal manera que se sopla aire durante 10 minutos y luego se sopla vapor de agua durante 5 minutos.
El segundo método para producir gas de agua, es decir, suministrando calor a un generador de gas con una mezcla gasificante-vapor, es más nuevo; se puede realizar de dos formas: bien con una mezcla de oxígeno y vapor de agua, bien con una mezcla de vapor de agua y gas circulante, precalentada a alta temperatura.
El segundo método de obtención de gas de agua tiene la ventaja sobre el primero de que el proceso se realiza de forma continua, con un modo de funcionamiento constante del generador de gas.
Los aparatos en los que se gasifica el combustible se denominan generadores de gas.
El combustible de gasificación es coque, carbón, turba, leña, etc. Consideraremos únicamente generadores de gas alimentados con madera.
El combustible ingresa al eje del generador de gas desde arriba y, al descender hacia el flujo de gas calentado, se convierte gradualmente en productos de vapor y gas.
En la parte inferior del eje del generador de gas (Fig. 44), debajo de la rejilla, cuando se obtiene gas mixto, se suministra aire y vapor de agua, que, al subir, primero pasan a través de una capa de escoria (zona V), debido al calor del cual se calientan un poco, y luego a través de una capa de combustible caliente, reaccionando con su carbono. En la zona de combustión IV (en la zona de oxígeno), se producen tanto CO2 como CO; el vapor de agua reacciona parcialmente con el carbono.
El CO2 formado en la zona de combustión (zona de oxígeno) y el vapor de agua no descompuesto, subiendo más alto y pasando a través de una capa de combustible de carbón caliente, se reducen con la formación de CO y H2.
La capa de combustible en la que se produce la formación de CO y H2 se denomina zona de reducción (zona III). La composición del flujo de gas a la salida de la zona de reducción está dominada por CO, pero no C02.
Tanto las zonas de oxígeno como las de reducción se conocen comúnmente como zonas de gasificación.
Arriba, directamente encima de la zona de recuperación ///, está la zona II destilación seca. En esta zona, hay una selección
/-zona sshkn; //- zona de destilación seca: ///- zona de recuperación:VI- Zona de combustión (oxígeno); V- zona de escoria -, / - eje del generador de gas; 2-mina de delantal, 3-dispositivo de carga; -^-rejilla; Cuenco giratorio de 5; 6 soportes para cuencos móviles; unidad de 7 chashn, 8- cuchillo de escoria; U - orificio para tornillo; ramal de 10 salidas; 11 -aire-.opronod-, 12 - cámara de soplado; 13- Sello hidráulico inferior; 14 - escotilla de encendido
Mezcla gas-vapor volátil, que incluye gases no condensables, ácidos, alcoholes, resinas y otras sustancias orgánicas vaporosas.
En la parte superior del eje del generador de gas, en la zona /, se seca el combustible.
Zona II destilación seca y zona I secado de combustible se denominan zona de preparación de combustible.
PRINCIPALES REACCIONES DE GASIFICACIÓN
en la zona de oxígeno. Hay tres hipótesis con respecto a la interacción del carbono con el oxígeno.
1. La hipótesis de reducción asume que como resultado de la interacción del carbono y el oxígeno, el CO2 se forma directamente de acuerdo con la ecuación:
TOC o "1-3" h z C - 02 = CO., ; P, (97)
Además, la presencia de CO en las zonas suprayacentes, según esta hipótesis, se considera como resultado de la reducción de CO2 por el carbón caliente del combustible según la reacción:
CO.. C \u003d 2CO - q (98)
2. La hipótesis de la formación primaria de CO sugiere que como resultado de la interacción de C y (): CO se forma primero pero la ecuación:
2С a::СО-Q, (99)
Que luego se puede oxidar de acuerdo con la ecuación:
2C0--0, = 2C02 P. (100)
3. La hipótesis compleja supone que primero se forma un complejo complejo de carbono y oxígeno, y luego se forman CO2 y CO de acuerdo con las reacciones:
L-S-^-0, = Cr0v (10!)
CxOv= mCO, lCO. (102
La tercera hipótesis se considera actualmente la más probable entre las hipótesis anteriores.
En la zona de recuperación. Comienza donde desaparecen las últimas trazas de oxígeno. En la zona de reducción tienen lugar las siguientes reacciones endotérmicas:
A) interacciones de C con CO2:
CON CO., -- 2СО; (103)
B) la interacción del vapor de agua con el combustible de carbón caliente:
C 211 O-CO. 2Н, (104
C - !1<> C>H.. (105)
Es posible que algunas de estas dos últimas reacciones también tengan lugar en la zona de oxígeno. A temperaturas superiores a 900°, predomina la segunda de estas dos reacciones, y por debajo de 900°, la primera.
Los procesos de reducción tienen suficiente tiempo para completarse si la altura de la zona de reducción es de 12-15 diámetros de las piezas de carbón.
Por lo tanto, la altura de la capa de combustible en el generador de gas es la principal dimensión de diseño.
El modelo está completamente basado en la patente de Hillary Eldridge, EE. UU.
603.058 "Retorta eléctrica" presentada el 26 de abril de 1898.
El gas combustible es producido por el arco eléctrico recibido
varillas de grafito sumergidas en agua destilada, bebida, sal o
otro tipo de agua que se compone esencialmente de hidrógeno, oxígeno, carbono y
otras sustancias
El generador produce una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (COH2),
que se quema muy limpiamente con oxígeno atmosférico, y se puede utilizar como
combustible para un motor de combustión interna. Cuando se quema COH2, se produce
dióxido de carbono y vapor de agua, por lo que la contaminación ambiental es extremadamente
levemente.
Análisis de gas de la NASA: Hidrógeno 46,483%
Dióxido de carbono 9.329
Etileno 0,049
Acetileno 0,616
Oxígeno 1.164
Metano 0.181
Monóxido de carbono 38.370
Número total 100.015
Este sencillo experimento tiene el único propósito de
demostración del concepto principal. Este generador no se puede utilizar para
uso prolongado, y es solo para fines de demostración.
Necesitará pocos materiales, el generador es muy fácil de construir y probar....
Tenga cuidado, el generador produce gas explosivo, Tú
están obligados a realizar este experimento en una habitación bien ventilada o en un lugar abierto
aire. No debes fumar durante la experiencia, no olvides que el monóxido de carbono
(CO) - muy venenoso, ¡no lo inhales! El experimento es para
experimentado. ¡El experimentador debe tener mucho cuidado durante el experimento! Experiencias
realizado por usted bajo su propio riesgo. no acepto ninguno
responsabilidad de todo lo que pueda ocurrir por el mal uso
esta informacion.
Solo necesitas:
Botella de refresco de plástico pequeña
Dos varillas de grafito (70 mm de largo, 6 mm de diámetro)
Una resistencia de 1 ohmio y 50 vatios
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proporcionar 35v/10A
Alambres, conectores y cemento de silicona, o cualquier otro
composición impermeable.
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muy pocos materiales...
1) Taladre dos agujeros diametrales (10 mm de diámetro) a 60 mm de la base de la botella y
inserte varillas de grafito con (bandas de goma de lavadora- Para
sellado) y pegue las gomas con cemento de silicona. Es deseable que al final
una de las varillas de grafito estaba afilada. Dos varillas deben estar al frente.
inclusión en un contacto débil (ver más abajo).
La sección es muy fácil de usar. En el campo propuesto, simplemente ingrese la palabra deseada y le daremos una lista de sus significados. Cabe señalar que nuestro sitio proporciona datos de diferentes fuentes- Diccionarios enciclopédicos, explicativos, derivativos. Aquí también puede familiarizarse con ejemplos del uso de la palabra que ingresó.
gas de agua
producto de la gasificación de combustibles, obtenido en generadores de gas por la interacción del combustible caliente con el vapor de agua.
Wikipedia
gas de agua
gas de agua- mezcla de gases, cuya composición es CO - 44, N - 6, CO - 5, H - 45.
El gas de agua se obtiene soplando vapor de agua a través de una capa de carbón caliente o coque. La reacción va de acuerdo a la ecuación:
H_2O + C \rightarrow H_2 + CO
La reacción es endotérmica, se lleva a cabo con la absorción de calor: 31 kcal / mol (132 kJ / mol), por lo tanto, para mantener la temperatura, se pasa aire (u oxígeno) al generador de gas de vez en cuando para calentar la capa de coque, o se añade aire u oxígeno al vapor de agua.
Por eso, el gas de agua suele tener una composición que no es estequiométrica, es decir, 50 % vol. H + 50 % vol. CO, pero también contiene otros gases.
Los productos de reacción tienen un volumen dos veces mayor que el del vapor de agua. Según la termodinámica, es por el aumento de volumen que se gasta una parte importante de la energía interna de la reacción.
Es de interés una instalación que pueda recuperar esta energía. Parte de la energía, en forma de electricidad, se puede gastar en calentar combustible sólido. En una instalación de este tipo, el calentamiento puede realizarse debido a la compresión adiabática del vapor de agua.
Si una planta generadora de gas alimenta una planta de energía, sus gases de escape pueden calentar el vapor de agua.
AGUA GAS, gas de coque, - un gas obtenido del coque al pasar vapor de agua sobrecalentado a través de él a una temperatura superior a 1000 ° y que consta de volúmenes aproximadamente iguales de CO y H 2 con una mezcla de pequeñas cantidades de CO 2, H 2 O, CH 4 y N 2.
Teoría. Cuando se pasa vapor de agua sobre carbón caliente (coque), este último se oxida debido al oxígeno del agua. Dependiendo de la oxidación puede proceder de acuerdo con una de las siguientes ecuaciones. A bajas temperaturas (500-600°):
A altas temperaturas (1000° y más):
Las ecuaciones (1) y (2) dan:
La última ecuación muestra que a medida que aumenta la temperatura, la reacción avanza más y más en la dirección del lado derecho, pero el producto de reacción siempre consistirá en una mezcla de los cuatro gases. Su relación está determinada por la ecuación:
donde p es la presión parcial del gas correspondiente en la mezcla, y A es la constante de equilibrio. La ecuación (4) se llama ecuación de equilibrio agua gas. A no depende de la presión, pero aumenta fuertemente con el aumento de la temperatura. Gan determinado experimentalmente A para un rango de temperaturas:
Según la teoría, a una temperatura de unos 2800 ° A alcanza el valor más alto - 6.25; pero debido a la alta endotermia de esta reacción, la temperatura en el generador desciende rápidamente, lo que conlleva un aumento del contenido de CO 2 , una disminución del contenido de CO y H 2 y una disminución del poder calorífico del gas. La caída de temperatura en el generador podría evitarse sobrecalentando el vapor de agua a 2200°C, lo cual es técnicamente inviable. Por lo tanto, la temperatura en el generador se restablece mediante chorro caliente. Para ello se detiene la entrada de vapor y al mismo tiempo se sopla el aire que forma el gas generador con el coque.
Historia . La acción del vapor de agua sobre el carbón caliente fue descubierta por Felice Fontana (1780). El gas de agua carburado con naftaleno para iluminación fue utilizado por primera vez por Donovan en Dublín (1830). Gilard en 1849 aplicó aire soplando a través del generador para restaurar la temperatura. Kerkhem (1852) mejoró el diseño del generador y utilizó el calor de los gases de combustión para producir vapor. Alrededor de 1855, el gas de agua se utilizó por primera vez para el alumbrado urbano en Francia (Narbona), alrededor de 1860, en Alemania, alrededor de 1870, en Inglaterra y EE. UU. En 1898, Delvik y Fleischer aumentaron la fuerza del chorro de aire y redujeron la altura de la capa de combustible, reduciendo así la duración del chorro caliente. En los años 900, comenzaron los experimentos sobre el uso de rejillas móviles para evitar la sinterización de la capa inferior de la carga del generador. Strache (1906) propuso un método para obtener el llamado. gas de agua doble permitir que se utilice carbón en lugar de coque. La Sociedad Delvik-Fleischer (1912) diseñó un generador para agua triple gas, que permite obtener alquitrán primario a partir del carbón utilizado. Actualmente en diferentes paises se está trabajando para automatizar el control de los generadores y aumentar su potencia.
Clasificación de gas de agua. Además del gas de agua pura, también hay gas de agua carburada y ya nombradas dobles y triples de agua a gas. Estos últimos se producen principalmente en Alemania y también se denominan gases de agua de carbón(Kohlenwassergase). El gas de agua también debe incluir el gas semi-agua.
Producción de gas de agua. Un diagrama de un dispositivo para producir gas de agua ordinaria se muestra en la Fig. 1.
El generador 1 consta de una carcasa de hierro con revestimiento interno de arcilla refractaria. En su parte inferior hay una rejilla. Rejillas fijas - planas; los móviles están construidos en forma de cono convexo inclinado hacia arriba, que es la mejor manera de evitar la sinterización de las escorias. Los pequeños generadores se construyen sin parrilla, con hogar de arcilla refractaria, y los generadores con una capacidad de más de 1000 m 3 de gas por hora se alimentan siempre con parrilla móvil. Sobre la parrilla hay puertas de cierre hermético para el descenso de las escorias, debajo de ella hay las mismas puertas para la eliminación de las cenizas.
Los tubos 2 se colocan en el cenicero, suministrando aire para el chorro caliente y vapor para el chorro de vapor inferior y expulsando el gas del chorro de vapor superior. En la parte superior del generador se encuentran: una trampilla de carga autosellante, tubería 3, que introduce el vapor de explosión superior, y tuberías de salida para el gas de explosión de vapor inferior. La altura de la capa de coque, dependiendo del tamaño del generador, oscila entre 1,4 y 2,5 m, siendo el coque metalúrgico algo mayor que el coque gaseoso. La carga se realiza en 30-60 minutos. El vapor se obtiene inyectando agua en sobrecalentadores revestidos de un material especialmente estable (thermofix) o, en grandes instalaciones, de una caldera de vapor especial, que suele calentarse con gases calientes. En grandes instalaciones, para uniformidad de acción, el vapor se introduce simultáneamente desde abajo y desde arriba. El aire, bajo una presión de 300-600 mm de columna de agua, es soplado por sopladores a través de la tubería 5. Son impulsados por motores de vapor o motores eléctricos que funcionan periódicamente. La duración del chorro caliente varía de 3/4 a 2 minutos, y el vapor, de 4 a 8 minutos. Al pasar de una voladura a otra, las tuberías correspondientes se cierran con válvulas. Para evitar errores, el control del cambio de carrera se concentra en un mecanismo 4, y en las últimas instalaciones se realiza de forma automática. Los gases de explosión calientes en instalaciones pequeñas se descargan a través de la válvula 8 hacia la chimenea 9, y en instalaciones grandes se queman con aire adicional en sobrecalentadores y sirven para calentar las calderas de vapor que sirven al generador. El arrastre mecánico se acumula en los colectores de polvo 7 con la ayuda de separadores de polvo especiales 6 o se retiene en columnas llenas de coque, donde tiene lugar el enfriamiento. Para separar la resina, se hace pasar gas de agua a través del sistema hidráulico 10 y por la tubería 13 ingresa al tanque de gas. La tubería 12 sirve para suministrar agua a la hidráulica. La resina de la hidráulica se recoge en el depósito 11. Teóricamente, 1 kg de carbono y 1,5 kg de vapor de agua deberían dar 4 m 3 de gas de agua (reducido a 0 ° y 760 mm de mercurio), es decir, para obtener 1 m 3 de gas de agua se requieren 0,25 kg de carbono y 0,375 kg de vapor de agua. Los rendimientos prácticos de gas de agua y las tasas de flujo de vapor varían según el contenido de carbono del coque y el diseño de la planta. Debido a las pérdidas de carbono durante la voladura en caliente de la escoria y el arrastre mecánico, el rendimiento de gas de agua por 1 kg de carbono contenido en el coque se reduce a una media de 2,2 m 3 y no supera los 2,8 m 3 . Debido a la descomposición incompleta del vapor, su consumo por 1 m 3 de gas oscila entre 0,6 y 1,0 kg. El consumo de energía para los sopladores varía de 10 a 30 Wh, y el consumo de agua para enfriamiento y lavado, de 5 a 10 litros, contando todo por 1 m 3 de gas de agua. Para caracterizar el balance de calor de la producción de gas de agua, pueden servir los resultados de las pruebas realizadas por dos instituciones científicas (Tabla 1).
El tamaño de las instalaciones se puede juzgar por los datos de la planta de Franke Werke (Bremen), que se muestran en la Tabla. 2.
Un trabajador es suficiente para dar servicio a un generador. Se necesita personal adicional para la descarga de escorias y en grandes generadores para la carga de coque. Junto con los tipos establecidos de generadores, se están desarrollando nuevos tipos con el propósito de automatización y mejor uso del calor.
Higo. 2 representa instalación automática para la obtención de gas de agua carburada con un aprovechamiento muy perfecto del calor, realizada en 1926/27 por la firma de Humphreys (Glasgow, Londres) para la Societe d'Eclairage, Chauffage et Force Motrice de Genevilliers.
El generador A está rodeado por una camisa de agua B conectada a una caldera de vapor baja presión C, que sirve para aprovechar el calor emitido por el generador. Con chorro caliente, el aire ingresa al generador desde abajo. Los gases que salen desde arriba entran en la parte superior del carburador F, donde se queman con aire adicional y calientan el carburador. Al ingresar al sobrecalentador G desde abajo, finalmente se queman en su parte superior con una nueva porción de aire adicional y entran a la caldera de trabajo H, y desde allí, a través del separador de polvo J, a la chimenea K. Los gases de la parte inferior y Los chorros de vapor superiores entran en la parte superior del carburador, se mezclan con los vapores del aceite allí introducido y se carburan. Si no hay necesidad de carburación, los gases, sin pasar por el carburador, también ingresan a la caldera a través de una tubería especial para el intercambio de calor. La sinterización de escoria se reduce mediante la introducción de una parrilla giratoria E. La productividad de cada generador alcanza los 80.000 m 3 de gas carburado por día; toda la instalación debe dar 600.000-800.000 m 3 por día. Un conjunto de tres generadores de este tipo es atendido por tres trabajadores supervisores y uno para la eliminación de escoria.
Dado que la necesidad de usar coque para producir gas de agua limita severamente la propagación del gas, Strache propuso el uso de carbón en generadores de un diseño especial. El generador Strache para la obtención de "doble gas" (Fig. 3) es una conexión del generador 1 con una especie de retorta de coque 6 en su parte superior.
El carbón cargado allí es calentado por los gases de escape del chorro caliente que pasa por el espacio anular alrededor de la parte de la retorta del generador. Los productos de la destilación seca a través del tubo 13 van a la válvula de control de agua 5 y al tubo 14. Si también penetran gases calientes, el quemador de control conectado al tubo 14 se apaga y luego es necesario aumentar la resistencia de la válvula. Con chorro caliente, el aire a través del conducto de aire 8 entra desde abajo; los gases calientes ingresan a través de la válvula 2 al sobrecalentador 3, donde se queman con aire adicional suministrado a través del canal 12, y pasan a través de la válvula 10 a la chimenea 11. Durante la inyección de vapor (el vapor proviene de 4), las válvulas 2, 9 y 10 están cerradas y se inyecta agua en la parte superior del sobrecalentador. El vapor a través del canal 12 ingresa a la parte inferior del generador. El gas de agua resultante mezclado con los productos de coquización (gas doble) sale del generador por el tubo 13. Para la limpieza se utiliza una trampilla 7. El gas triple es una mezcla de gas de agua con el generador y productos de destilación seca del carbón usado.
Propiedades del gas de agua. En teoría, el gas de agua debería ser una mezcla de volúmenes iguales de CO y H 2 . Dicho gas (a 0° y 760 mm) tiene una gravedad específica (en relación con el aire) de 0,52; su poder calorífico más alto por 1 m 3 es 3070 Cal, el más bajo - no excede 2800 Cal; temperatura de llama 2160°; las mezclas con aire explotan con un contenido de gas de agua de 12,3 a 66,9%. En la práctica, la composición y las propiedades del gas de agua se desvían de las derivadas teóricamente. La composición y las propiedades promedio de varios tipos de gas de agua se caracterizan por la Tabla. 3 (según de Graul).
Las propiedades del gas carburado dependen del método y grado de carburación. El gas está enriquecido con metano (hasta un 15%) e hidrocarburos pesados (hasta un 10%); su valor calorífico asciende a 5000 Сal/m 3 .
Purificación de gas de agua producido de acuerdo con su finalidad. Se depura el gas para alumbrado y usos técnicos, así como el gas de alumbrado. Dado que el gas de agua tiene propiedades tóxicas, pero al mismo tiempo no tiene color ni olor, como precaución, se mezclan con él vapores de sustancias con olor fuerte (mercaptanos, carbilamina). Recientemente, en relación con el uso de gas de agua con fines catalíticos, se ha hecho necesario purificarlo a fondo de las impurezas tóxicas presentes en él, que envenenan los catalizadores. De estos, el sulfuro de hidrógeno, el disulfuro de carbono y el sulfuro de carbono se encuentran en el gas de agua. Para eliminarlos, F. Fischer propone el siguiente método, que al mismo tiempo permite aislar y utilizar el azufre contenido en ellos. El disulfuro de carbono y el sulfuro de carbono se reducen catalíticamente con hidrógeno en gas de agua a una temperatura de 350-400° (dependiendo del catalizador). Catalizadores: Cu, Pb, Bi, CuPb, Cr 2 O 3, etc. A su vez, el azufre de estos compuestos da cuantitativamente sulfuro de hidrógeno H 2 S y sus sales, que se oxidan a S mediante la siguiente reacción:
(la reacción tiene lugar en presencia de carbonatos o bicarbonatos); El K 4 Fe(CN) 6 en un ánodo de níquel se oxida a K 3 Fe(CN) 6 con una eficiencia de corriente del 100 %. Se consumen 3 kWh por 1 kg de S recibido.
Aplicación de gas de agua. El gas de agua encuentra su mayor aplicación en la iluminación; pero en vista de que arde con una llama no luminosa, se carbura: en caliente - con aceites de petróleo, en frío - con benceno, aceite ligero, etc. bandoleras - o mezclado con gas de alumbrado . La carburación en caliente es común en los EE. UU., donde el gas de agua carburado representa aproximadamente el 75 % de todo el gas de iluminación producido. La mezcla de gas de agua con gas de carbón es común en Europa Occidental, donde casi todas las fábricas de gas tienen una planta de gas de agua. Aquí, el gas de agua representa del 5 al 8% de la cantidad total producida de gas para iluminación. El agua gas es muy utilizada en la industria metalúrgica y vitrocerámica debido a la alta temperatura de su llama y la posibilidad de precalentamiento. El gas de agua se utiliza para producir hidrógeno y, en lugar de hidrógeno, en una serie de procesos de reducción: para plomo-estaño (según Meley y Shankenberg), para obtener NO (según Geiser), para obtener S a partir de SO 2 (según Teld , Zulman y Picard). Recientemente, el gas de agua se ha utilizado para fabricar combustibles líquidos artificiales y alcohol metílico sintético. En este sentido, se están construyendo potentes generadores (Winkler) para gasear hasta 1000 toneladas de coque y semicoque por día, y aquí se utiliza un método para acelerar la reacción con pulsación de combustible en polvo bajo la acción de chorro de aire y vapor. .
En los 80s. El gas de agua fue llamado el "combustible del futuro" del siglo pasado, pero luego el interés en él se debilitó debido a una serie de dificultades insuperables. En los últimos años, debido a la posibilidad en la producción de gas de agua del uso conveniente de materias primas de la más baja calidad (polvo, alto contenido de cenizas) tanto como combustible como para reacciones químicas, se ha despertado el interés por el gas de agua.
